Estrellas de Invierno (I): Antares

Si elevamos los ojos hacia el cielo al inicio de la noche en esta época del año y miramos hacia la constelación del Escorpión, la veremos como una llamativa estrella rojiza que remata una especie de gancho o signo de interrogación al revés, distintiva imagen de este conjunto de estrellas que lo hace fácilmente reconocible. Antares es la decimosexta estrella de las más brillantes del cielo nocturno.

El corazón del Escorpión:

Mapa con las principales estrellas del Escorpión

El nombre de Antares proviene del griego anti Ares y significa «el rival de Ares» o «el opuesto a Ares» debido a su color rojizo, ya que en el cielo nocturno rivalizaba con el planeta Marte (Ares en griego) que representa al Dios de la Guerra en la mitología greco-romana. Su distintivo color rojizo ha hecho de ella un objeto de interés en muchas sociedades del pasado. La situación de la estrella en el centro de la constelación del Escorpión explica su otro nombre, de origen árabe, Kalb al Akrab («el corazón del escorpión»). En la astronomía egipcia representó a la diosa Serket o Selkit, anunciando la salida del Sol por sus templos en el equinoccio otoñal (3700-3500 a. C.); muchos de los templos egipcios están orientados de tal manera que la luz de Antares jugara un papel importante en las ceremonias que se llevaban a cabo. En la antigua Persia era una de las cuatro «Estrellas Reales» y, probablemente, el Guardián del Cielo mencionado como Satevis; en Corasmia (Región más baja de Asia Central) la llamaron Dharind, «la que agarra», y los coptos Kharthian, «el corazón».

La Estrella:

Imagen de Antares obtenida con el interferómetro del VLT (VLTI, Very Large Telescope Interferometer) de ESO, un equipo de astrónomos ha construido la imagen más detallada de una estrella obtenida hasta la fecha (2017)

Antares es una enorme estrella roja  situada aproximadamente a 550 años luz del sistema solar. Su luminosidad en la luz visible es 10.000 veces mayor que la del Sol. Tiene una temperatura superficial de «solo» 3.300 grados centígrados, por lo que emite una considerable fracción de su luminosidad en el infrarrojo, siendo su emisión total de energía 60.000 veces superior a la solar.

 A partir de su temperatura y luminosidad se puede estimar su radio en 883 radios solares, igual a 4 UA (cuatro veces la distancia entre la Tierra y el Sol. Si estuviese en el centro de nuestro sistema solar, su superficie se extendería entre las órbitas Marte y Júpiter, englobando prácticamente la totalidad del cinturón principal de asteroides.

Dimensiones del Sistema Solar Interior comparadas con Antares

Su masa se estima entre 15 y 18 masas solares. Dicho valor, unido al hecho de que esté en la etapa final de su evolución (denominada fase de supergigante roja), indica que Antares no está muy lejos de estallar como una espectacular supernova (lo cual podría suceder en el próximo millón de años), pudiendo dejar como remanente una estrella de neutrones o un agujero negro. Su descomunal tamaño en comparación con su masa da como resultado una densidad media muy baja, mucho menor que la del Sol. Asimismo, desde su superficie sopla un viento estelar que hace que la estrella se encuentre envuelta en una nube de gas.

Curiosa pareja:

Antares forma un sistema binario con una estrella de alta temperatura blanco-azulada denominada Antares B, separada. La separación en el espacio entre ambas estrellas es de aproximadamente 550 UA y el período orbital de unos 900 años. La compañera tiene un brillo muy débil y su luminosidad equivale a 1/370 parte de la de su brillante compañera, a pesar de que es 170 veces más luminosa que nuestro Sol. Ha sido descrita frecuentemente como de color verde o esmeralda, probablemente por un efecto de contraste, y fue descubierta por el astrónomo austríaco Johann Tobias Bürg en 1819.

Misterios de Antares:

 Como ya se mencionó Antares tiene una masa 15 a 18 veces mayor que la de nuestro Sol. Pero esta masa se está reduciendo a gran velocidad: la estrella está perdiendo material a medida que se expande hacia afuera en su última fase de vida, antes de convertirse en una supernova.

Obervatorio de Cerro Paranal y complejo de Telescopios VLT (Very Large Telescope).
El Cerro Paranal  está ubicado en el desierto de Atacama, en el norte de Chile

Con las imágenes captadas por el Very Large Telescope (VLTI) -Un instrumento que combina la luz de hasta cuatro telescopios para crear uno virtual con una resolución equivalente a la de un espejo de 200 metros- los astrónomos trazaron el primer mapa de velocidades del material en la atmósfera. Este mapa mostró turbulencias inesperadas que no pueden explicarse por procesos habituales como la convección ya conocidas. Esto hace pensar que son producto de un proceso nuevo, cuyas reglas aún se ignoran, dicen los investigadores.

¿Pero por qué estrellas como Antares pierden masa tan rápidamente cuando están en la última etapa de su evolución? Es un desafío a resolver

Cuándo y cómo:

Desde fines mayo es la mejor época del año para observar Antares porque es cuando la estrella se encuentra en oposición al Sol. En ese momento Antares sale en el ocaso y se oculta al amanecer. En esa situación es visible a lo largo de toda la noche; el tiempo de visibilidad se irá reduciendo con el correr de los meses. Durante al menos dos o tres semanas antes y después del 30 de noviembre la estrella no es visible por el deslumbrante Sol. Este periodo es más largo en el hemisferio norte debido a que la estrella se sitúa significativamente hacia el sur del ecuador celeste. La estrella empieza a ser visible de madrugada, unas pocas horas antes del alba, durante los meses de febrero, marzo y abril, y ya a finales del otoño puede verse al caer la noche.

Vista fotográfica de la zona de la estrella Antares y el cúmulo globular Messier 4 (M4)

 Como curiosidad: muy próximo a la posición de Antares puede verse, con unos prismáticos, el cúmulo globular M4 como una bola de nieve algodonosa; a través de cualquier telescopio de aficionado se puede resolver en estrellas.

En cuanto Antares B se trata de un objeto de difícil observación, ya que requiere de un telescopio de mediano porte o más para desdoblarla de su compañera principal.

A modo de cierre:

Culmina aquí esta primera entrega de una serie, que nos permitirá conocer las principales características de las estrellas más destacadas del cielo invernal.

¡Cielos Claros para Todos!

Perihelio y Afelio de la Tierra

El pasado 5 de julio la Tierra alcanzó su máxima distancia al Sol.

Imagen: Arek Socha en Pixabay

La Tierra y otros cuerpos del sistema solar orbitan al Sol en una trayectoria que no es circular sino elíptica, de modo su distancia a éste es variable, lo que significa que hay un punto de la trayectoria en que están más cerca del Sol (Perihelio) y otro en el que están más lejos (Afelio).

La órbita terrestre cambia de forma:

La forma de este camino varía debido a las influencias gravitacionales de otros objetos planetarios, particularmente la Luna.

Aproximadamente cada 100.000 años, la trayectoria orbital de la Tierra cambia de ser casi circular a elíptica. La diferencia de la forma orbital de la Tierra de un círculo perfecto se conoce como su excentricidad. Un valor de excentricidad de 0 es una órbita circular, mientras que los valores entre 0 y 1 describen una órbita elíptica.

Orbita de la Tierra (excentricidad exagerada)

Afelios y Perihelios de la Tierra:

Año Perihelio Distancia Afelio (Fecha y hora) Distancia
2021 2 de enero 2021, 10:50 147.093.163 km 5 de julio 2021, 19:27 152.100.527 km
2022 4 de enero 2022, 3:52 147.105.052 km 4 de julio 2022, 4:10 152.098.455 km
2023 4 de enero 2023, 13:17 147.098.925 km 6 de julio 2023, 17:06 152.093.251 km
2024 2 de enero 2024, 21:38 147.100.632 km 5 de julio 2024, 2:06 152.099.968 km

De lo dicho anteriormente y de la inspección de los datos de la tabla, se observa que la diferencia entre la máxima y mínima distancia es muy pequeña. Se puede concluir, que la órbita de la Tierra es casi circular (excentricidad cercana a cero). La excentricidad actual es de 0,017 y está decreciendo.

La Tierra está más cerca del Sol, o en el perihelio, aproximadamente dos semanas después del Solsticio de diciembre. Por el contrario, la Tierra está más alejada del Sol, en el punto de afelio, dos semanas después del solsticio de junio, cuando en el hemisferio sur, está en curso el invierno.

Las fechas en que la Tierra alcanza los puntos extremos en su órbita no son fijas debido a las variaciones en su excentricidad. En 1246, el Solsticio de diciembre fue el mismo día en que la Tierra alcanzó su Perihelio. Desde entonces, las fechas del Perihelio y Afelio han cambiado un día cada 58 años.

Los matemáticos y los astrónomos estiman que dentro de 4.000 años, el momento del Perihelio y el Equinoccio de Marzo coincidirán.

Para tener presente:

Es un error común pensar que las estaciones ocurren debido a la órbita elíptica de la Tierra en torno al Sol, con el invierno cuando la Tierra está más alejada del Sol y el verano cuando está más cerca de él.

La distancia de nuestro planeta al Sol tiene poco efecto sobre el inicio de las estaciones. De hecho, la Tierra está más cerca del Sol, o en su Perihelio, alrededor del solsticio de invierno del Hemisferio Norte, mientras que está más lejos del Sol, o en su Afelio, alrededor del solsticio de verano del norte.

En esencia, las estaciones ocurren porque el eje de la Tierra está inclinado en un ángulo de aproximadamente 23,5 grados respecto a la normal al plano orbital, inclinación que se mantiene a lo largo de toda la órbita

Debido a ésta inclinación axial y su constancia, nuestro planeta al orbitar alrededor del Sol provoca que diferentes áreas de la Tierra reciban diferente cantidad de radiación solar en las distintas épocas del año.

En efecto, el hemisferio sur se haya menos insolado, ocurriendo el invierno durante los meses de junio, julio y agosto. El verano es en diciembre, enero y febrero, cuando el Polo Sur está inclinado hacia el Sol y por tanto dicho hemisferio está más expuesto a la radiación solar. La situación es inversa en el hemisferio norte, lo cual explica que ambos hemisferios vivan estaciones opuestas.

 Curiosidades… Afelios y Perihelios en otros Planetas:

Órbitas en las diferentes regiones del Sistema Solar.
Objeto Afelio Perihelio Año planetario
Millones de km Millones de km Años Terrestres
Mercurio 69.817.445 46.001.009 0,24 (88 días)
Venus 108.942.780 107.476.170 0,61 (223 días)
Marte 249.232.432 206.645.215 1,9 (687 días)
Ceres* 446.428.973 380.951.528 4,6
Júpiter 816.001.807 740.679.835 11,9
Saturno 1503.509.229 1.349.823.615 29,5
Urano 3.006.318.143 2.734.998.229 84
Neptuno 4.537.039.826 4.459.753.056 165
Plutón* 7.376.124.302 4.436.756.954 248
Makemake* 7894.762.625 5.671.928.586 308
Eris* 14.594.512.904 5.765.732.799 557
Sedna* 140.550.000.000 11.460.000.000 11.400
PLANETA ENANO (*): La Unión Astronómica Internacional define planeta enano como un cuerpo celeste que cumple las siguientes condiciones: (a) orbita alrededor del Sol, (b) posee suficiente masa como para que su propia gravedad domine las fuerzas presentes como cuerpo rígido, lo que implica una forma aproximadamente redondeada determinada por el equilibrio hidrostático, (c) no ha limpiado su órbita de otros objetos, (d) no es un satélite de un planeta.

Algo más:

Tiempo que demora la luz (velocidad 300.000 km/s) en ir desde la Tierra hasta diferentes objetos del Sistema Solar.

Se puede desprender de la observación de la tabla de datos anterior, que cuanto mayor es la distancia del planeta al Sol mayor será su “Año”, entendido como el tiempo que demora en completar una órbita en torno al Sol.

Es por tal motivo que en el caso de Mercurio y Venus podemos desde la Tierra asistir al Perihelio o Afelio del mismo varias veces al año (Mercurio 4 y Venus 2).

Ya el resto de los planetas es más espaciados en el tiempo, y podría darse el caso lapsos de decenas a centenas de años.

A modo de ejemplo:

Urano
Próximo Perihelio : 3/1/2050
Afelio anterior: 4/17/2008

Neptuno
Próximo Perihelio: 3/2030
Próximo Afelio: 2/2112

Plutón
Próximo Afelio: 8/2113
Perihelio anterior: 9/1989

Sedna
Próximo Perihelio: 2076

Conclusión:

Además de los planetas, los demás objetos que orbitan en torno al Sol describen órbitas elípticas, de manera que su distancia a éste será variable y por lo tanto en algún momento estarán en su Perihelio o Afelio.

Este comportamiento está regido por la llamada Primera Ley de Kepler. La misma puede extenderse a todos aquellos  cuerpos que orbitan en torno a otro.

A modo de cierre:

Desde el pasado 5 de julio la Tierra se está aproximando al Sol, hasta que el próximo 4 de enero de 2022 alcance su próximo Perihelio. Su velocidad orbital irá aumentando paulatinamente, alcanzando su máximo en dicha oportunidad (32 kilómetros por segundo).