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lunes 20 de noviembre de 2017 
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 LAS ESTRELLAS VARIABLES Y LOS AFICIONADOS: UN ROMANCE QUE NO TERMINARÁ



Por: Sebastián Otero*
Asociación Cielo Sur; Grupo Wezen 1 88; Sur Astronómico


Imagen superior: Estrella variable cataclismica. (Credit Artist's rendition of a cataclysmic variable star, NASA).

Introducción

Hay una rama de la astronomía que se caracteriza por el importante papel que los aficionados juegan aportando datos científicamente útiles.
Una rama de la astronomía que no requiere de costosos aparatos para ser recorrida.
Un campo en que los aficionados descollan debido a la cantidad de ellos que hay distribuídos por el mundo tanto en latitud como en longitud y al tiempo disponible con el que cuentan para llevar a cabo sus observaciones.
Se trata de la observación (o análisis de datos) de estrellas variables.
En este artículo se describirá el rol de los observadores amateur enumerando las diferentes posibilidades que hay para ser parte de esta fascinante actividad, poniendo énfasis en la observación visual y dando un pantallazo general a las posibilidades que ofrece el análisis de los datos ya publicados en Internet, actividad conocida en el ambiente como data-mining.

El rol del aficionado: dos opciones

En los últimos años el surgimiento de numerosos estudios automatizados de relevamiento del cielo causó un reacomodamiento de la función del observador aficionado. Por un lado, muchas estrellas que antes no eran monitoreadas pasaron a serlo de forma casi constante; por el otro, una cantidad enorme de datos recogidos por los diferentes proyectos pasaron a estar disponibles en Internet a modo de bases de datos que requieren inspección humana ya que los análisis automáticos son proclives a cometer errores de clasificación o determinación de elementos, debido a la complejidad de las características de cada tipo de variable, sus curvas de luz, etc.

1) Observando los cambios de brillo visualmente

Cuando decimos “visualmente” estamos hablando de observar sin la utilización de equipamiento técnico que realice la medición de brillo por nosotros, como por ejemplo, una cámara CCD o un fotómetro fotoeléctrico. Podemos estimar visualmente el brillo de una estrella variable utilizando un telescopio, un par de binoculares o a simple vista, pero la medición siempre la realizaremos con nuestros ojos.
El método que se utiliza para este trabajo se denomina fraccional o de Argelander, ya que fue ideado por el astrónomo Friedrich Wilhelm Argelander, a mediados del siglo XIX. Consiste en determinar el brillo de la estrella variable comparándolo con otras dos estrellas llamadas estrellas de comparación, una de las cuales es más brillante que la variable (se la llama “A”) y la otra más débil (“B”).
Se establece una escala subjetiva de pasos entre ambas estrellas y luego se ubica a la variable en esta escala de acuerdo a su brillo en el momento de la observación.
Por ejemplo, si consideramos que la variable está muy parecida a la comparación más brillante y muy diferente a la menos brillante, podemos establecer una escala de 6 pasos y entonces reportar: A (1) V (5) B. Donde V es la variable y los números entre paréntesis son los pasos subjetivos que separan en brillo a la variable de las estrellas de comparación.
O en el caso de que la variable nos parezca estar “a mitad de camino” entre ellas, diremos que A (1) V (1) B.
Una vez que averiguamos los valores en magnitudes de las estrellas de comparación (que no son variables) podemos obtener también el valor en magnitudes de la estrella estudiada.
Para poder hacer el trabajo el observador cuenta con cartas especialmente preparadas, primero para ubicar a la variable y luego para realizar la estima de brillo de la misma eligiendo dos estrellas entre varias que figuran en la carta con sus respectivas magnitudes y que constituyen la llamada secuencia de comparación. (Fig. 1).



Fig. 1 – Ejemplo de carta de variable: chi Ophiuchi. (para ver la imagen de mayor tamaño cliquear en la misma).

Una vez realizada la observación, se toma nota de la hora y fecha de la misma y una vez reducido el dato, magnitud y tiempo se convertirán en un punto a ser graficado para dar forma a la curva de luz (Fig. 2), el instrumento más preciado del investigador de estrellas variables, que permite clasificar a las mismas de acuerdo a sus períodos, amplitudes y formas de la curva entre otros elementos.

Fig. 2 – Ejemplo de curva de luz: curva de la variable Be chi Ophiuchi.

Ejemplos de observaciones visuales útiles

Los relevamientos automáticos del cielo que describiremos más adelante, están realizados por CCDs que poseen un rango dinámico limitado, lo cual implica que si las imágenes tomadas tienen un tiempo de exposición corto, sólo aparecerán estrellas brillantes y si el tiempo es largo, estas mismas estrellas saturarán al detector electrónico. Para obtener mayor número de estrellas en las imágenes, en general se utiliza la segunda estrategia, lo cual causa que en casi todos los casos los datos de las estrellas más brillantes no sean útiles.
Así mismo, las observaciones automáticas no son continuas y hay noches en las cuales no hay registros debido a la cadencia natural de cada relevamiento o a problemas climáticos o técnicos.
Por todo esto, el aficionado puede contribuir eligiendo objetos que por sus características particulares no estén correctamente monitoreados, por ejemplo:

• Observando estrellas brillantes (todas las visibles a simple vista y hasta magnitud 7, que saturan las CCDs).

• Observando variables eclipsantes de largo período cuyos eclipses se dan pocas veces y pueden escapar a la detección automática.

• Detectando erupciones de estrellas irregulares (variables cataclísmicas, estrellas Be o demás variables impredecibles) para alertar a los interesados en observarlas.

• Detectando actividad inusual en estrellas variables conocidas (cambios de período, cambios en la magnitud media, variaciones fuera del rango catalogado o cambios en la forma de la curva de luz, entre otros)

• ¡Incluso descubriendo variables nuevas!

Es importante entonces tener en claro que por más adelantos tecnológicos que haya, las observaciones electrónicas y visuales siempre serán complementarias, ya que presentan diferentes características.
Los aficionados siempre tendrán trabajo por hacer.
Para ver en forma más práctica en qué consisten las oportunidades de la lista superior, nada mejor que ejemplos reales.

• Hay estrellas variables brillantes como Betelgeuse, la supergigante roja en Orion cuyo brillo extremo dificulta observaciones sistemáticas continuas que no sean visuales.

• La combinación de eclipses detectados automáticamente con los detectados visualmente permite en muchos casos encontrar el período orbital de la estrella, lo cual no sería posible sin esas observaciones. Ejemplos de esto son VZ PsA, resuelta por el autor combinando sus datos con los de Hipparcos, y GSC 3612-1565, combinando datos del NSVS (Northern Sky Variability Survey) con varios eclipses detectados por Pavol Dubovsky de Eslovaquia.

• El caso de omega Canis Majoris (mag. 4), una variable de tipo GCAS (estrellas de tipo espectral B que giran muy rápido y pierden gas por el ecuador formando un disco a su alrededor (Fig. 3), estrella que fue detectada en erupción en 2001 por Enzo De Bernardini (Buenos Aires, Argentina) cuyo estudio posterior permitió determinar un período medio de 8 años para sus grandes eventos eruptivos y que a mediados de octubre de 2008 fue nuevamente detectada en erupción, antes de lo previsto, por el autor, lo cual disparó una serie de pedidos de observaciones a nivel internacional coordinadas con el grupo de trabajo de estrellas Be del ESO (European Southern Observatory).

Fig. 3 – Esquema explicativo de por qué ciertas estrellas B presentan líneas de emisión en su espectro y son denominadas Be.

• Variables que pueden cambiar su comportamiento, como las miras sureñas BH Crucis y R Centauri, que han alargado y acortado sus períodos respectivamente y que esto es evidente con un seguimiento a través de décadas sólo posible gracias a registros históricos visuales. O el caso de kappa Pavonis, cefeida de población II visible a simple vista (mag. 4) que tuvo un salto abrupto en su período de 9,092 a 9,077 días que fue detectado gracias a observaciones visuales realizadas en el 2000 por María Cecilia Scalia desde San Rafael, Mendoza.

• El descubrimiento de la variabilidad de delta Velorum y delta Scorpii a simple vista por el autor, resultado de chequeos y observaciones generales rutinarias del cielo.

Por supuesto que las observaciones, para ser útiles, deben ser reportadas o publicadas. Hay asociaciones de variables que recopilan estos reportes y poseen bases de datos desde hace varias décadas. La más importante de ellas es la AAVSO (American Association of Variable Star Observers) de los Estados Unidos. Otras muy conocidas son la AFOEV (Association Francaise des Observateurs d’Etoiles Variables) de Francia y la BAA-VSS (British Astronomical Association – Variable Star Section) del Reino Unido.

El intercambio de e-mails al instante es fundamental en estos tiempos para alertar sobre fenómenos inusuales, distribuir reportes o discutir sobre estrellas en particular. Es por ello que muchas agrupaciones han creado listas de correo para que los observadores de todo el mundo estén constantemente interconectados. A las listas de discusión de AAVSO (aavso-discussion) y BAA-VSS (baa-vss alert) hay que sumar a la red japonesa VSNET, que cuenta con múltiples listas y es un medio muy extendido de compartir los reportes de observación públicamente. También existen CVnet, para observadores de variables cataclísmicas (CVs) y AVSON (Austral Variable Star Observer Network) para los observadores del hemisferio Sur.

Otra forma de hacer que los datos sean útiles es entregarlos directamente a profesionales que los necesitan porque estudian a esa variable o tipo de variable en particular. El caso antes mencionado de omega CMa es un ejemplo de ello: mientras se obtienen espectros y datos en diferentes longitudes de onda, estos se combinan con las observaciones visuales para poder modelar el comportamiento de la estrella.

Finalmente, otra opción es publicar papers con los datos en journals dedicados a las estrellas variables, pero esto requiere ya de cierto análisis de la variable estudiada.
Algunos papers y journals que ejemplifican estos trabajos son:

• La combinación de datos visuales del autor y fotoeléctricos de Terry Moon (Australia) para obtener el período de la gigante roja beta Gruis en el JAAVSO (Journal de AAVSO).

• La presentación de la erupción de delta Scorpii combinando datos visuales del autor y fotoeléctricos de Brian Fraser (Sudáfrica) en el IBVS (Information Bulletin on Variable Stars).

• La inclusión de observaciones visuales de Federico Claus (Buenos Aires, Argentina), Pavol Dubovsky (Eslovaquia) y el autor para determinar los períodos de los eclipses de las variables NSV 15737 y V975 Centauri en el OEJV (Open European Journal on Variable Stars).

2) Analizando datos disponibles en Internet

La segunda opción que el aficionado tiene para estudiar variables es la de analizar los datos de los relevamientos automáticos, que son millones y esconden miles de nuevas variables y otras tantas sin clasificar o erróneamente clasificadas.

Hay numerosos de estos estudios que han recolectado o continúan recolectando datos en ambos hemisferios.
Los tres más importantes en cuanto a su cobertura espacial y disponibilidad pública de datos son:

Hipparcos – Misión del satélite de la ESA (European Space Agency) que entre 1990 y 1993 midió con gran precisión más de 112.000 estrellas brillantes (mag. 1 – 9) en la banda Hp (parecida a la visual).

NSVS (Northern Sky Variability Survey) – Estudio del cielo del hemisferio Norte (USA) llevado a cabo en 1999 óptimo entre magnitudes 9 y 14, sin filtros pero con sensibilidad cercana a R (magnitud roja).

ASAS (All Sky Automated Survey) – Relevamiento del hemisferio Sur (Chile) y desde 2006 completo (Hawaii, aunque los datos del hemisferio Norte aún no son públicos) que cubre entre las magnitudes 7 y 14 en filtro V (visual) y con algunas zonas también en Ic (magnitud infrarroja).

Otros que vale la pena mencionar son OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment), que en varias fases estudió y estudia el centro galáctico y las Nubes de Magallanes, y TASS (The Amateur Sky Survey), otro estudio completo del hemisferio Norte aunque de menor calidad que NSVS y ASAS.

El análisis de estos datos requiere cierto entrenamiento, primero en el campo de las variables, sus características, elementos, curvas de luz, y por otro lado, entrenamiento en el manejo de los datos de cada base de datos en particular, porque cada una tiene sus ventajas y desventajas en cuanto a la información presentada, la interfaz con el usuario, las posibilidades de consulta de la base de datos, etc. Los datos mismos presentan problemas que el investigador debe aprender a reconocer, como por ejemplo, identificar una observación saturada de una que no; descartar datos de estrellas que presentan contaminación por luz de una estrella vecina (en zonas congestionadas como el centro galáctico, gran cantidad de estrellas están encimadas una a la otra, lo cual hace que los datos sean una mezcla que no es útil para el análisis) debido a que la resolución espacial al utilizar campos amplios no es buena, identificar errores en la fotometría; corregir errores del punto cero de la escala de magnitudes de algunas imágenes, y otros detalles que son importantes si uno busca conseguir resultados valederos (Fig. 4).

Fig. 4 – Ejemplo de problemas en los datos del relevamiento ASAS-3. La curva superior muestra la curva de luz de una estrella constante pero cuyos datos están saturados debido a que es muy brillante (mag. 6). La curva inferior muestra una estrella de mag. 10 que también es constante pero cuyos datos no presentan ningún problema y son aptos para el análisis.


El trabajo del aficionado consistirá en encontrar el período (si la estrella es periódica) y clasificar a la variable de acuerdo a la curva de luz y elementos obtenidos. Para ello existen programas de análisis de variabilidad estelar, siendo uno de los más conocidos el AVE del grupo GEA (Grup d'Estudis Astronòmics) de España.

Tal como la observación debe plasmarse en publicaciones, los resultados obtenidos del análisis de datos podrán ser publicados luego en los journals, siempre habiendo antes chequeado que las estrellas que uno está investigando no han sido ya estudiadas y resueltas previamente.
Para el análisis previo a la publicación, son muy útiles dos famosas bases de datos:

VizieR – que compila la información existente de cada estrella en todos los catálogos que la incluyan, información que nos ayuda a poder clasificar a la variable estudiada en base a su tipo espectral, colores u otras particularidades.

SIMBAD – que además nos permite acceder a la bibliografía existente sobre la misma y por lo tanto ver si hemos descubierto algo nuevo, corregido algo incorrecto o simplemente nuestra variable ya era conocida y su comportamiento también.

Una vez chequeada toda la información, se pueden publicar los resultados de data-mining, como en estos casos:

• Listado de 120 eclipsantes publicadas por el autor combinando datos de ASAS, NSVS e Hipparcos en el OEJV.

Seis eclipsantes nuevas encontradas en datos del NSVS por M. Kuzmin (Rusia) publicadas en PZP (Peremenyye Zvezdy, Prilozhenie - Estrellas Variables, Suplemento), suplemento del journal PZ del equipo ruso del GCVS (General Catalogue of Variable Stars), el Catálogo General de Estrellas Variables.

• Una última opción es ingresar directamente los datos (curva de luz, elementos) en VSX (Variable Star Index) de la AAVSO, que es un metacatálogo que contiene información de casi todos los catálogos publicados de estrellas variables y que es la base de datos con mayor cantidad de variables incluídas en el mundo y se mantiene constantemente actualizado con las nuevas publicaciones de los diferentes journals o catálogos.

Conclusión

Como se ha descripto, el estudio de las estrellas variables es una de las formas en que el aficionado puede contribuir más prácticamente a la astronomía. Profesionales y aficionados establecen un nexo muy fuerte de cooperación en este campo.
Más allá de los objetivos específicos al elegir un objeto a estudiar, un factor muy importante a tener en cuenta es hacerlo por placer. El poder determinar la variación de brillo, ya sea de una variable conocida y sin misterios o de una extraña e impredecible criatura estelar, ya son de por sí motivo de satisfacción y una de las más importantes retribuciones para el aficionado. Si a eso le sumamos la posibilidad de realizar la actividad sin la necesidad de invertir económicamente en costoso equipamiento, la elección de esta actividad se basa más en un gusto personal. Hay variables para observar tanto a simple vista como por binoculares o telescopio, hay objeto de estudio para cada necesidad y gusto. Hay decenas de tipos de variables diferentes con una historia fascinante para contarnos. Todo un mundo por descubrir, que nos muestra una faceta de la evolución estelar y nos deja enfrentados cara a cara con un universo que está lejos de ser inmutable.

Links útiles en español:

VARSAO = página del autor, con cartas, curvas, noticias de variables, recursos (planilla de reporte, manual de observación) campañas del Grupo Wezen 1 88 y más.

ASTRONOMÍA SUR = sección de observación de estrellas variables de la página de Enzo De Bernardini (Sur Astronómico), muy clara y didáctica para el principiante.

VARIABLES DESTACADAS = Descripción de algunas variables típicas publicadas por el autor en Sur Astronómico.

ASTROGEA = Sección de estrellas variables del portal del grupo español GEA que incluye descripciones de todos los tipos principales de variables con curvas de luz ejemplificadoras y mucha información de las campañas del grupo.

Para contactarse con el autor de la nota:

*Sebastián Otero es miembro y fundador del Grupo Wezen 1 88 de estrellas variables, marco en el cual se realizan y publican investigaciones y campañas de observación. Para dudas, consultas o para saber más o unirse a las actividades, ir a Formulario de Cielo Sur, poner al escribir el texto:Dirigido a Variables.


 
 
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