Cuando Júpiter se encuentra con Saturno desde el telescopio Schmidt

El día del solsticio de invierno del 2020, Júpiter se acercó a Saturno en una gran conjunción al atardecer. El encuentro aparente (solo en proyección), visible a simple vista como una brillante “estrella doble” en el crepúsculo, fue capturado por el más pequeño de los cuatro telescopios principales de Calar Alto: el telescopio de Schmidt.

Este telescopio histórico (Großer Hamburger Schmidtspiegel) representa la culminación del saber hacer de Bernhard Schmidt, un óptico alemán que propuso, en 1930, un concepto nuevo y revolucionario de telescopio de gran campo con una calidad óptica casi perfecta.  Aunque la construcción de un “gran Schmidt”, de aproximadamente un metro en diámetro, estaba planificada para empezar en el año 1937 dentro de la famosa factoría Carl Zeiss en Jena, la segunda guerra mundial retrasó su puesta en funcionamiento a 1951.

Inicialmente instalado en el observatorio de la Universidad de Hamburgo, cerca del pueblo de Bergedorf, el sitio pronto demostró ser poco utilizable para investigaciones astronómicas serias, por culpa del mal tiempo y de la contaminación lumínica en la campiña de Hamburgo. A finales de los años 1970, astrónomos de Hamburgo y del MPIA en Heidelberg decidieron entonces mover el precioso tubo óptico a Calar Alto; en 1980, el gran Schmidt se volvía a poner en servicio sobre una nueva montura, fabricada en Inglaterra y adaptada a la latitud andaluza más baja de su nuevo observatorio.

Bajo los cielos cristalinos de Calar Alto, el telescopio de Schmidt hizo observaciones provechosas durante casi dos décadas de campos estelares amplios y profundos, usando grandes placas y películas fotográficas. Con un tamaño de unos 25x20 cm, estos gigantes sensores “analógicos” situados en el plano focal del Schmidt, podían cubrir en una sola toma un campo muy ancho, equivalente a unas 150 lunas llenas.

Sin embargo, a finales de los años 1990, con la omnipresencia de detectores digitales en los observatorios profesionales y el cese de la producción del principal fabricante de placas fotográficas (Kodak), el Schmidt, con sus sensores “analógicos”, dejó de ser competitivo. Hacia el año 2000, el telescopio de Schmidt ya no se usaba en el observatorio, aunque el valor de su legado estaba asegurado gracias a su archivo fotográfico digitalizado.

Después de una pausa de 15 años y siendo mantenido en perfecto estado por el equipo técnico de Calar Alto, este decidió realizar una renovación completa del Schmidt, incluyendo el sistema de control del telescopio, los motores, el plano focal, etc. Con el objetivo de instalar detectores digitales modernos (dispositivos de carga acoplada o CCDs, por su acrónimo en inglés), aunque estos fuesen más pequeños que las antiguas grandes placas y películas fotográficas.

Además, la renovación del Schmidt se hizo para que se pudiera utilizar el telescopio en remoto. De hecho, investigadoras e investigadores colaborando con la oficina de defensa planetaria de la Agencia Espacial Europea (ESA) han estado usando con éxito el Schmidt a distancia desde 2015. Esencialmente para vigilar objetos cercanos a la Tierra (conocidos como NEOs por sus siglas en inglés), ya que algunos de estos representando un peligro potencial para nuestro planeta.

Varias observaciones de seguimiento y de recuperación se han realizado en los últimos años con el Schmidt, que es capaz de detectar objetos débiles (casi un millón de veces más débiles que los que se pueden percibir a simple vista) usando, típicamente, tiempos de exposición de un minuto. La alta sensibilidad del telescopio Schmidt se debe tanto a su gran apertura – una placa correctora asférica de 80 cm, hecha de un vidrio especial UBK7, en combinación con un espejo esférico sobredimensionado de 1,2 metros  y a su relación focal abierta f/3, similar a teleobjetivos de alta gama de cámaras réflex o sin espejo –, como a la alta eficiencia cuántica de los sensores digitales modernos como el CCD montado en la actualidad, propiedad de la empresa DEIMOS Space.

Observando la conjunción: ¡No existe una solución para todos los casos!

A pesar de que el telescopio de Schmidt y su detector CCD sensible no están diseñados para observar planetas brillantes, ni para apuntar a baja elevación, Elisabeta Petrescu, joven graduada en formación en la oficina de defensa planetaria de la ESA, consiguió observar la “gran conjunción” Júpiter-Saturno en el crepúsculo alrededor del solsticio de invierno; la estación fría oficialmente empezó a las 10h02 UTC el 21 de diciembre del 2020.  Los dos planetas más grandes de nuestro sistema solar se juntaron aparentemente durante este crepúsculo tan especial; se hallaban bajos sobre el horizonte suroeste, separados por tan solo 6 minutos de arco (una quinta parte del diámetro aparente de la luna llena) durante el primer atardecer de invierno.

En palabras de Elisabeta “Fue una batalla contra el cielo crepuscular y la baja elevación de los planetas, pero incluso así, conseguimos una cantidad impresionante de satélites de Saturno con el tiempo de exposición usado. Las imágenes se tomaron cuando los planetas estaban 17 grados por encima del horizonte, con una exposición de 0,1 segundo. Me siento honrada de utilizar tan hermoso y potente telescopio.

Como la cámara CCD del Schmidt se diseñó para exposiciones largas, el obturador no puede tomar exposiciones más cortas que una décima de segundo: para un telescopio de tal diámetro y corta relación focal, los planetas gigantes siempre aparecerán muy saturados en cualquier imagen tomada, excepto cuando se vean a través de nubes bastante espesas. La fuerte saturación provoca un fuerte “sangrado” de los electrones en el sensor CCD, que se ve en la imagen como “gotas blancas” alargadas verticalmente, por encima y por debajo de los dos planetas. Aunque no resulte estética para nada, la imagen del Schmidt es significativa de lo increíblemente brillante que aparece un objeto visible a simple vista en un telescopio profesional.

Por otro lado, incluso en la exposición más corta posible con el Schmidt, de 0,1 s, ya se ven los satélites más brillantes, o lunas, de los dos planetas gaseosos gigantes. Algunos de estos mundos rocosos alrededor de varios planetas en el sistema solar (y posiblemente, de otras estrellas) podrían contener agua subterránea en forma líquida. Los satélites principales están señalados en la imagen tomada el 21 de diciembre por Elisabeta: una media docena para Saturno, incluido el brillante Titán, así como las cuatro lunas galileanas de Júpiter.

El GIF animado compara la imagen (sin marcar) de la conjunción más cercana con otra tomada al día siguiente, es decir el 22 de diciembre, a través de unos finos cirros, explicando así las imágenes algo menos saturadas. Con esta sencilla animación (ambas imágenes están centradas sobre Júpiter), uno puede fácilmente percibir como los dos planetas gigantes se han alejado algo en poco menos de 24 horas. En realidad,  en los atardeceres antes de la Navidad del 2020, Júpiter y Saturno estaban situados a más de 730 millones de kilómetros uno del otro, aunque aparecieran proyectados muy cercanos vistos en perspectiva desde la Tierra. Obviamente, los satélites principales también cambiaron su posición alrededor de su planeta huésped.

animation time

Durante el invierno 1609-1610, Galileo Galilei ya observó, con uno de los primeros telescopios (mejor dicho, catalejos), el “ballet” de Ío, Europa, Ganímedes y Calisto alrededor de Júpiter, de una noche a la siguiente. Esta fue la primera evidencia directa de que no todos los cuerpos orbitaban alrededor de la Tierra, tal y como establecía la doctrina geocéntrica erróneamente enseñada en esta época…

La última vez que Júpiter y Saturno han estado tan cercas en el cielo, a la vez que suficientemente alejados del Sol como para ser visibles con una visión normal, ocurrió hace casi 800 años. Afortunadamente - por lo menos para l@s astronom@s aficionad@s más jóvenes-, una nueva gran conjunción entre los dos planetas gigantes tendrá lugar en el 2080. Ojalá la próxima generación de telescopios en Calar Alto capture el evento, como tributo al venerable y primer gran telescopio de campo amplio que fue diseñado.

Incluso si las conjunciones planetarias no tienen relevancia científica alguna, nos recuerdan cómo pasa el tiempo y como de espectacular puede ser el cielo nocturno, por lo menos en los sitios oscuros que quedan en nuestro pequeño planeta…

¡Felices fiestas de parte de Calar Alto y nuestros mejores deseos para el 2021 a tod@s nuestr@s usari@s, en la ESA y más allá!


El Observatorio Astronómico de Calar Alto es una de las infraestructuras pertenecientes al Mapa Nacional de Infraestructuras Científicas y Técnicas SIngulares (ICTS), aprobado el 6 de Noviembre de 2018 por el Consejo de Política de Ciencia, Tecnología e Innovación

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