La supernova del 21 de enero

El 21 de enero Steve Fossey, profesor de astronomía del University College de Londres, estaba enseñándoles a unos estudiantes a operar un telescopio de 35 centímetros en el Observatorio de la Universidad de Londres. Para demostrar cómo se usa el instrumento, Fossey lo dirigió a la galaxia M82, conocida como "galaxia del puro" porque la vemos de canto y su perfil recuerda la forma de un puro. Cuando aparecieron las imágenes en la pantalla de la computadora, Fossey y sus estudiantes vieron un punto de luz muy brillante cerca de un extremo. Compararon con fotos de la misma galaxia que encontraron en internet y confirmaron que el punto de luz no estaba. Observaron la galaxia con otro telescopio por si el punto era un defecto del espejo del primero. El punto volvió a aparecer. Fossey se puso en contacto con otros astrónomos y al poco tiempo confirmaron que 1) no era un asteroide que por casualidad fuera pasando frente a la imagen de la galaxia, mucho más lejana, y 2) el espectro de su luz correspondía a una supernova, una estrella que explota. Al día siguiente la supernova de Fossey y sus alumnos ya tenía nombre oficial: SN 2014J. Si una supernova es la "2014J" quiere decir que en 2014 ya se descubrieron las A, B, C, D, E, F, G, H e I: o sea, que es la décima supernova descubierta en lo que va del año. ¿Por qué entonces tanto revuelo? 1) Porque la SN 2014J está relativamente cerca: las supernovas de todos los días están en otras galaxias (la última que se vio en la nuestra le tocó a Johannes Kepler en 1604, pero la estrella Betelgeuse podría darnos una sopresa cualquier día entre hoy y dentro de un millón de años). Las distancias a las galaxias lejanas se miden en miles de millones de años luz. La M 82 está sólo a 12 millones de años luz: como quien dice a la vuelta de la esquina. Con los telescopios más grandes y los observatorios espaciales, es como tener asiento de primera fila... o a lo mucho de segunda. 2) Para que una estrella muera en una explosión de supernova es necesario que tenga una masa superior a 1.44 veces la masa del sol, límite que calculó el astrofísico hindú Subrahmanyan Chandrasekhar en los años 30. Las supernovas vienen en dos tipos, principalmente: las tipo II son estrellas individuales de masas superiores al límite de Chandrasekhar. Como la masa puede tener cualquier valor por encima del límite, estas supernovas varían mucho en intensidad luminosa; las de tipo Ia, en cambio, son estrellas más pequeñas en sistemas de dos estrellas que van absorbiendo material de su compañera. Al rebasar el límite de Chandrasekhar se vuelven inestables y explotan. Por lo tanto, explotan todas aproximadamente con la misma masa, lo que las hace aproximadamente igual de brillantes. Las supernovas tipo Ia son las preferidas de los astrofísicos porque son como focos del mismo wattaje: como brillan todas igual (más o menos), su brillo aparente se puede usar para deducir a qué distancia se encuentran. Los astrónomos miden distancias en el espacio por un método escalonado: por triangulación a las estrellas más cercanas y por una serie de extrapolaciones para las estrellas más lejanas, luego para las galaxias cercanas y finalmente para las más lejanas. Con cada paso se introducen errores, lo que significa que las distancias de las galaxias son relativamente imprecisas. El brillo aparente de las supernovas Ia es la base del método más socorrido para medir distancias a galaxias lejanas. A partir de esas distancias se puede deducir la velocidad de expansión del universo y también su antigüedad. En 1998 dos equipos internacionales usaron este método para descubrir que la expansión se está acelerando, contra toda predicción anterior; y unos años más tarde otros astrónomos lo aplicaron para establecer con gran precisión que el universo tiene 13,800 millones de años (antes la antigüedad del universo se calculaba entre 10,000 y 20,000 millones de años, que es como decir "tengo entre 40 y 80 años"). Pero el método de las distancias a partir del brillo de las supernovas Ia depende de que tengamos por lo menos una cuya distancia se pueda confirmar por otros medios (lo que se conoce como calibrar la escala de distancias). Esto, claro, ya se ha hecho y por eso el método ha sido tan fértil, pero mientras más datos tengamos, mejor. El 22 de enero se publicó el descubrimiento en la Oficina Central de Telegramas Astronómicos de la Unión Astronómica Internacional. De inmediato se lanzó una campaña de observación con telescopios más grandes y observatorios espaciales. Por estos días la supernova está alcanzando su brillo máximo. Después se irá apagando poco a poco, pero su evolución servirá para entender mejor esta clase de supernovas (en la ciencia siempre quedan dudas y no estamos completamente seguros de que las Ia funcionen como suponemos). Con esto se podrá calibrar mejor la escala de distancias intergalácticas y confirmar el ritmo de expansión y la antigüedad del universo. De paso, la supernova es como una linterna que se enciende en un rinconcito oscuro de su galaxia; mientras dure la luz, se puede aprovechar para atisbar en ese rincón y estudiar el material interestelar de la M82. Eso es sacarle jugo a un punto de luz en la pantalla.

Gotas estroboscópicas

Hace muchos años, cuando era estudiante de física en la Facultad de Ciencias de la UNAM, vi este experimento en un seminario para estudiantes que se hacía los viernes a las 3:00 de la tarde con el título "Sobre física y esas cosas". El título es horrible, pero el seminario era muy divertido. No recuerdo quién presentó este bonito experimento, pero de todos modos le mando un caluroso agradecimiento al anónimo autor.

Casi treinta años me guardé la ilusión de ver otra vez este efecto. Ahora que soy profe de prepa cada año les pido a mis alumnos que me ayuden a cumplirla, para lo cual les cuento la historia y les digo más o menos cómo funcionaba el experimento; ellos hacen todo lo demás con un mínimo de indicaciones mías. En su reporte de laboratorio tienen que interpretar lo que ven. ¿Quién se anima a echarles una manita?