Primera observación de día realizada con el telescopio de Bosque Alegre

Santiago Paolantonio

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La Estación Astrofísica de Bosque Alegre, con su telescopio de 1,5 metros de diámetro, fue pensada para las observaciones astrofísicas nocturnas utilizando la fotografía. Actualmente se dispone en el reflector de una cámara CCD con una sensibilidad y eficiencia decenas de veces superior a las placas fotográficas. A pesar que el utilizar estos instrumentos con el Sol sobre el horizonte plantea retos que a primera vista parecen insalvables, a principios de 1996 se realizó exitosamente por primera vez una observación diurna.

En julio de 1995 fue anunciada la predicción realizada por Doug Mink de la ocultación de la estrella 35 (ν2) de la constelación de Sagitario por Júpiter, que ocurriría el 6 de marzo del año siguiente (Duffard, 1998). Se trataba de un acontecimiento esperado, dado que el gran brillo de 35 Sgr (magnitud 5) permitiría el estudio de la atmósfera del mayor de los planetas del Sistema Solar, a partir del análisis de las variaciones de la luz proveniente de la estrella. Teniendo en cuenta la importancia del evento, se organizó una campaña mundial para su observación, la que estuvo a cargo del  Dr. William B. Hubbard del Lunar and Planetary Laboratory de la Universidad de Arizona, EE.UU.. Diversos observatorios en todo el mundo se prepararon para el evento, y si bien en Córdoba la ocultación sucedería en pleno día, se invitó al Observatorio a participar.

El Dr. Hubbard, junto a Harold J. Reitsema, había observado en 1993 en Bosque Alegre la ocultación de la estrella TR60 por Tritón – ocasión en que se empleó por vez primera un CCD con el gran reflector (Paolantonio, 2011) –. El trabajo realizado en esa oportunidad dio origen a una colaboración con el observatorio, en particular con el entonces estudiante de licenciatura René Duffard, cuyo campo de estudio se relacionaba con las atmósferas planetarias.

Configuración de Júpiter y ν2 Sgr el 6/3/1996, media hora antes de la ocultación. Las líneas están separadas un minuto de arco y orientadas según las coordenadas ecuatoriales. El recuadro indica el tamaño de las imágenes obtenidas durante la observación de la ocultación  (S. Paolantonio, Imagen base Stellarum). Datos de la estrella: ν2 Sgr = 35 Sgr = CoD -22 12419; posición: 18h 55min 7,2s / -22° 40’ 16,7” (2000.0); magnitud 5.

A pesar del reto que implicaba la observación de la ocultación con el Sol sobre el horizonte, con el apoyo del director de la institución, Dr. Gustavo Carranza, se resolvió aceptar la invitación. La tarea estaría a cargo de Duffard al que se unió el autor.

Hasta donde se tengan noticias, nunca antes se había intentado con el telescopio de 1,5 metros una observación diurna, y en la institución la experiencia en este sentido era nula. Estos hechos plantearon a los observadores numerosos desafíos que debieron enfrentarse a lo largo de los tres meses de preparación con que se contó, a partir  noviembre de 1995, mes en que se recibió la información necesaria para planificar el trabajo.

El objetivo de la observación fue registrar la variación de la luz proveniente de la estrella durante su pasaje por detrás de la atmósfera de Júpiter, tanto en el momento de la ocultación como durante la emersión. Para lograr una curva adecuada se requería registrar alrededor de dos imágenes por segundo, lo que planteaba el primero de los problemas que debía superarse.

El detector disponible en el Espectrógrafo Multifunción (Díaz et al, 1997), instrumento instalado en el telescopio, era una cámara Photometrics CH260 con un CCD TH7896 de 1024 x 1025 píxeles, dispositivo que a semejanza de una cámara digital obtiene una imagen que es grabada en un archivo en una computadora. Esta cámara no fue diseñada para adquisición rápida de imágenes, el tiempo que transcurría entre la exposición y el grabado del archivo era de aproximadamente 1 minuto, unas 100 veces mayor que el mínimo requerido.

 La observación de la ocultación se realizó con el Espectrógrafo Multifunción. La flecha señala la cámara CCD, enfriada con nitrógeno líquido. Este instrumento permite diversas configuraciones, entre ellas la de “Imagen Directa”, modo en que se utilizó para la observación del evento (S. Paolantonio).

Para lograr el objetivo de una cadencia del orden de las dos imágenes por segundo, se resolvió limitar la zona de lectura del CCD a la estrictamente necesaria, unos 30 x 30 segundos de arco, que incluía aproximadamente un cuarto de la imagen de Júpiter junto a la estrella^[1]. Adicionalmente se programó la electrónica de la cámara con una rutina escrita especialmente para la ocasión (Paolantonio, 1996b; Duffard, 1998), que permitía la adquisición automatizada de las imágenes – al estilo de una filmación –, grabándose los datos obtenidos en un disco virtual en la memoria RAM de la computadora. La parte del archivo con la información de la exposición fue eliminada, con el consiguiente ahorró tiempo de grabación y espacio en la memoria de la computadora. Con estas intervenciones fue posible llegar finalmente a la meta de registrar una imagen cada 0,7 segundos. El momento de cada exposición fue registrado en un archivo de texto, tomándose el tiempo del reloj interno de la computadora^[2].

 Para evitar que los reflejos debido a la presencia del Sol saturaran el detector CCD e inutilizaran las mediciones, se debió cubrir el telescopio con un grueso plástico negro. Izquierda:el telescopio durante la observación de la ocultación. Derecha: el telescopio sin la cubierta.

 El Espectrógrafo Multifunción también debió ser cubierto para evitar la entrada de luz espuria.

Júpiter ocultó la estrella en su parte noreste, aproximadamente a las 10h de la mañana, con el Sol a una altura del horizonte de unos 40°. En estas condiciones, el brillo del cielo y los numerosos reflejos generados en el entorno del telescopio fueron un gran inconveniente. Se resolvió utilizar un filtro infrarrojo – denominado “I” –  que permite pasar casi exclusivamente la luz del extremo rojo del espectro. Utilizando este filtro se disminuyó mucho más el brillo del cielo que el de la estrella y Júpiter, aumentando de este modo el contraste^[3]. Por otro lado, para evitar los reflejos provenientes de la cúpula, la plataforma de observación y la misma estructura del telescopio, se recubrió el tubo del telescopio y el Espectrógrafo Multifunción con un plástico de 200 micrómetros de espesor. Los reflejos producidos en los bordes de la abertura de la cúpula y provenientes del entorno exterior, fueron prevenidos por medio de un diafragma de 80 cm de diámetro, especialmente diseñado con forma de “galera”, construido con gruesas hojas de cartón pintado internamente en negro mate.

Dado que la observación debía realizarse “a ciegas” debido a que la velocidad con que se adquirían los datos no permitía visualizarlos en la computadora, se realizaron numerosas pruebas y ajustes en el telescopio, para que su movimiento resultara suficientemente uniforme durante el lapso de observación.

 El telescopio se diafragmó a 80 cm de diámetro (R. Duffard).

Durante la tarde del día 5 se procedió a cubrir el instrumento, para lo cual se empleó la plataforma de observación. La operación demandó varias horas de arduo trabajo por parte de los dos observadores. Durante la noche se terminó el contrapesado del telescopio^[4] y se obtuvieron numerosas imágenes necesarias para la posterior reducción de los datos. Finalmente se centró a 35 Sgr en la cámara a la espera del evento.

Las muy buenas condiciones atmosféricas y el excelente comportamiento del telescopio, permitió realizar la observación sin dificultades, obteniéndose un total de 10.000 imágenes.

Resultado de esta inusual observación fue el Trabajo Especial de licenciatura de R. Duffard – “Estudios sobre las atmósferas de los planetas jovianos; empleo de las ocultaciones estelares producidos por ellos” (Duffard, 1998) –, un seminario del autor – Ocultación de 35 Sgr por Júpiter. Ejemplo de secuencia fotométrica rápida con CCD desde Bosque Alegre (Paolantonio, 1996b) – y la publicación de dos artículos en el Boletín de la Asociación Argentina de Astronomía (Paolantonio et al, 1996a; Duffard y Hubbard, 1997).

 

René Damián Duffard, egresado de la Universidad Nacional de Córdoba en 1998. Sus primeros trabajos de investigación versaron sobre atmósferas planetarias. Realizó su doctorado en el Observatorio Nacional de Río de Janeiro en Brasil, con la tesis sobre “Pequeños cuerpos en nuestro sistema solar”. En el 2005 comenzó su primer post-doctorado en el Max Planck for Solar Systema Research en Alemania, trabajando en la cámara de imágenes de la misión DAWN para el estudio del asteroide Vesta y el planeta enano Ceres. Actualmente se encuentra llevando adelante un post-doctorado en el Instituto de Astrofísica de Andalucía, España (http://universo.iaa.es/php/941-rene-damian-duffard.htm).

Notas:

[1] ← Se trabajó con un binning de 3 x 3, de este modo el dispositivo actúa como una matriz de 341 x 341 píxeles, lo que también disminuye el tiempo de lectura y el tamaño de los archivos a grabar. Esto fue posible dado que para la escala de la imagen en el foco del telescopio y el seeng al momento de la observación (valor relacionado con el tamaño de la imagen de la estrella, unos 3”) permitía su utilización sin una gran pérdida de información.

[2] ← La computadora utilizaba un procesador Pentium y sistema operativo Windows. Los  discos virtuales en la memoria RAM se crearon desde el sistema DOS. El sistema operativo limitaba a 1.000 entradas (archivos) cada disco, por lo que debieron generarse varios para lograr grabar el gran número de imágenes. El tiempo del reloj interno de las máquinas fue controlado y se determinaron constantes para su corrección.

[3] ← El Dr. Hubard había enviado un filtro especial para la ocasión, pero lamentablemente llegó el día después de ocurrido el evento.

[4] ← Se destaca la valiosa colaboración de los encargados de Bosque Alegre, Michino y Gelo, nuestro reconocimiento.

Referencias

•  Díaz R., Paolantonio S., Goldes G. y Carranza G. (1997) Espectrógrafo Multifunción. Características, puesta a punto, operación y reducción de datos. Trabajos de Astronomía. Serie A, N° 1/97. Facultad de Matemática, Astronomía y Física. Universidad Nacional de Córdoba (Ver Libros publicados por los autores).
• Duffard, R. y Hubbard, W. (1997). Resultados en la ocultación de Nu2 Sgr por Júpiter. Boletín de la Asociación Argentina de Astronomía. Vol. 41, p.28. Disponible en http://articles.adsabs.harvard.edu/full/1997BAAA…41…28D.
• Duffard, R. (1998). Estudios sobre las atmósferas de los planetas jovianos; empleo de las ocultaciones estelares producidos por ellos. Trabajo Especial. Licenciatura de Astronomía. Facultad de Matemática Astronomía y Física de la Universidad Nacional de Córdoba. http://biblio.famaf.unc.edu.ar/cgi-bin/koha/opac-detail.pl?biblionumber=13318
• Paolantonio, S., Duffard, R. y Carranza, G. (1996a). Obtención de la curva de luz en la ocultación de 35 Sgr por Júpiter el 6 de marzo de 1996. Boletín de la Asociación Argentina de Astronomía. Vol. 40, p.25. Disponible en http://articles.adsabs.harvard.edu/full/1996BAAA…40…25P.
• Paolantonio, S. (1996b).  Ocultación de 35 Sgr por Júpiter. Ejemplo de secuencia fotométrica rápida con CCD desde Bosque Alegre.  Exposición realizada durante el Seminario IV de la carrera de Licenciatura en Astronomía. Observatorio Astronómico UNC
• Paolantonio, S. (2011).  Primera observación con CCD realizada en Bosque Alegre. Disponible en https://historiadelaastronomia.wordpress.com /documentos/bosqueCCD/. Recuperado ‎ el 12 de agosto de 2011.

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