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Antares - Observatorio Virtual - P3 : Observación de estrellas binarias
ANTARES
OBSERVATORIO VIRTUAL
PRÁCTICA 3:
OBSERVACIÓN DE ESTRELLAS BINARIAS
●
Objetivos
●
Material
●
Observación de estrellas binarias o múltiples
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Parámetros de una estrella doble
●
Observación de las estrellas dobles en la constelación de Cáncer
●
El diagrama de Peterson de nuestro telescopio
Objetivos
Localización de estrellas binarias en el cielo. Observación de distancias y colores. Medida
de distancias aparentes en el cielo. Medida de ángulos de posición. Poder resolutivo real
de un telescopio. Diagrama de Peterson.
Material
Carta de identificación de la constelación de Cáncer. Consola de toma de imágenes y
medición. Calculadora. Lista de estrellas binarias. Programa de representaciones gráficas.
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OBSERVACIÓN DE ESTRELLAS BINARIAS
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Objetivos
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Observación de estrellas binarias o múltiples
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Parámetros de una estrella doble
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Observación de las estrellas dobles en la constelación de Cáncer
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El diagrama de Peterson de nuestro telescopio
Observación de estrellas binarias o múltiples
La observación de estrellas dobles no es una actividad en la que los aficionados se
involucren de forma intensiva ya que es un trabajo casi reservado a los profesionales. Sólo
con medidas muy precisas se pueden obtener resultados de valor científico. Sin embargo,
podemos observar miles de estrellas dobles aunque sólo sea por placer o para comprobar
si somos capaces de resolver estrellas cuyas componentes estén muy cercanas o
presenten una diferencia de brillo muy grande.
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Vistas a través del telescopio las estrellas dobles son bastante espectaculares. La razón es
que donde a simple vista no veíamos más que un puntito, ahora vemos dos o incluso más.
Esta aparición de una segunda estrella tiene algo de mágico, sobre todo cuando las dos
componentes están muy pegadas la una a la otra. Esta distancia entre las estrellas es algo
que podemos medir. También es interesante el comprobar los diferentes colores de las
componentes. Así la famosa Albireo, o β del Cisne, está formada por una estrella azulada y
otra anaranjada (ver figura).
Hay dos principales tipos de estrellas dobles, las aparentes y las que forman sistema físico.
Para las últimas es posible percibir cambios en la distancia relativa y ángulo de posición en
unos pocos años. Por ejemplo el sistema ε Ceti tiene un período de 2.62 años. El número
de sistemas múltiples es también muy alto. El famoso trapecio de Orión es un sistema de
cuatro estrellas situado en el centro de la nebulosa y fácilmente visible con un pequeño
telescopio. Hay que hacer notar que la separación angular entre las componentes de un
sistema doble puede variar entre décimas de segundo de arco hasta el minuto de arco por
lo que el efecto visual entre un par y otro es siempre diferente.
Hay varias estrellas dobles que se pueden apreciar a simple vista. Tal vez la pareja más
famosa sean Mizar y Alcor. Mizar es la estrella ζ de la constelación de la Osa Mayor, o sea,
la estrella central de las tres que forman la cola de la Osa. Esperemos a una noche de
cielos despejados para intentar ver a simple vista a Alcor. Con ayuda de un planisferio
podremos reconocer sin problema la cola de la Osa Mayor y la estrella central de la misma.
Alcor es una estrella de la cuarta magnitud que se encuentra a casi doce minutos de arco al
NE de la principal. Mizar y Alcor forman una de las parejas de estrellas más conocidas del
firmamento. Dada la gran distancia, el ojo humano puede normalmente separarlas sin
esfuerzo. Dicen que los árabes utilizaban Mizar y Alcor (también conocidas como el caballo
y el jinete por los indios de Norteamérica) como test para comprobar la agudeza visual de
sus guerreros. De hecho, si no conseguimos separar las estrellas en pleno campo, sería
mejor que acudiésemos al oculista. Sin embargo, aquí no acaban las sorpresas que nos
reserva la estrella central de la cola de la Osa. Ya en 1650 Riccioli comprobó que entre
Mizar y Alcor había otras estrellas débiles y que además, Mizar en realidad era una estrella
doble. Era la primera estrella doble descubierta por el hombre. Actualmente sabemos que
se trata de dos estrellas de magnitud 2.2 y 4.2 a catorce segundos de arco de distancia.
Podemos preguntarnos cómo podemos saber si dos estrellas constituyen un par que
pueda ser definido como una estrella doble. En la práctica se sigue un criterio que
considera tanto a separación entre las dos estrellas como sus brillos aparentes. En
principio, la distancia máxima que ha de separar a una pareja de estrellas de brillos m1 y m2
para que sean consideradas dobles viene dada por la expresión:
Dos estrellas de magnitud 5 y 8 podrán considerarse un sistema doble cuando su distancia
no supere los 25 segundos de arco. ¿Cumplen Mizar y Alcor esta condición?.
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Parámetros de una estrella doble
En una estrella doble es siempre interesante determinar la magnitud de las componentes,
su distancia, el ángulo de posición y los colores. La magnitud es más fácil de medir que en
el caso de las variables, pues la mayoría de las dobles presentan un brillo constante. Tanto
el brillo de la principal como el de la compañera o compañeras suelen estar recogidos en
los catálogos de estrellas dobles.
La distancia se mide por lo general en segundos de arco. Para separar dos estrellas que
disten un segundo de arco (1") hace falta una abertura de 120mm (ver práctica sobre el
diseño de un telescopio). Con 100mm podemos llegar a 1"2 y con 75mm podemos llegara
1"5, si las condiciones son extraordinariamente favorables. Si disponemos de un objetivo
de sólo 60mm no debemos buscar dobles más cercanas que 2". Estos valores son
especialmente válidos para telescopios refractores. El rendimiento de un reflector de la
misma abertura normalmente es ligeramente inferior. La determinación de la distancia es
difícil para un aficionado. Sin embargo, podemos intentar tomar una imagen de la pareja de
estrellas, con la que una vez conocida la escala de la imagen, podremos medir la
separación con mucha precisión.
El ángulo de posición es más fácil de medir. Es de cero grados cuando la estrella
secundaria se encuentra exactamente al Norte de la principal; 90 grados cuando está al
Este; 180 grados cuando está al Sur y 270 grados cuando está al Oeste (ver figura).
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Lo más espectacular en la observación de estrellas dobles, en cuanto adquirimos un poco
de experiencia, es el contraste de colores. Al principio, todas las estrellas nos parecerán de
tonos similares. Luego nos iremos dando cuenta de que existen diferencias muy tenues.
Tal vez las dos estrellas son amarillas, o la principal es blanca y la secundaria de un color
azul intenso. Por desgracia, cuando las dos componentes de un sistema son de brillo
parecido los colores son iguales. Los contrastes más sorprendentes se dan cuando una
estrella es mucho más brillante que la otra, y tal vez la deslumbra.
La observación de estrellas dobles es la más asequible a un aficionado. Puede hacerse en
plena ciudad iluminada, y en cualquier noche despejada del año.
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Gracias a la gran cantidad de observaciones de dobles a lo largo de la historia, actualmente
se conoce la órbita para una gran cantidad de sistemas. En la dirección de Internet
http://www.psiaz.com/polakis/binaries.html Brian Workman ofrece una hoja de cálculo para
Excel de Microsoft que contiene el catálogo completo de las estrellas dobles de elementos
orbitales conocidos. Esta hoja de cálculo predice las posiciones de cualquier sistema para
cualquier fecha, así como un gráfico de la órbita completa (ver figura). No debemos dejar
pasar la oportunidad de echar un vistazo a este programa.
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Observación de las estrellas dobles en la constelación de Cáncer
Como ejemplo de todo lo que hemos visto hasta ahora sobre estrellas dobles, vamos a
utilizar nuestro observatorio virtual para la observación de una serie de estrellas dobles de
la constelación de Cáncer. Nos limitaremos sólo a las más importantes, pero en cualquier
catálogo podemos comprobar que el número de sistemas binarios en una constelación
puede llegar a ser muy grande.
Como de costumbre, para acceder al observatorio tenemos que partir de la página
principal. En ella seleccionaremos la práctica con el título de "Observación de estrellas
binarias". Al acceder a los telescopios comprobaremos que es el telescopio de un metro el
adecuado para esta práctica ya que es en él donde está instalada la cámara CCD. Después
de seleccionar la cámara CCD como instrumento, al cabo de un cierto tiempo nos debe
aparecer la consola a la que ya estamos familiarizados. Es el momento de abrir la cúpula.
Una vez hemos encendido el seguimiento, tendremos ante nosotros un mapa de la
constelación de Cáncer. Si nos movemos hacia el Sur y hacia el Oeste, nos irán
apareciendo las diferentes estrellas más importantes. A continuación se reproduce una
imagen que nos servirá de carta de identificación para reconocer donde están situadas las
principales estrellas dobles.
Con ayuda de la carta de identificación debemos ir navegando por la constelación para ir
observando cada uno de los sistemas. En la siguiente tabla están recogidos todas las
binarias que se deben observar. No dejemos de visitar ζ Cancri, un sistema triple bastante
espectacular. Para cada binaria tomaremos una imagen y utilizaremos la consola de
medida para obtener las distancias relativas. De la tabla sabemos la distancia en segundos
de arco para 24 Cancri y ϕ 2 Cancri. Midiendo sus imágenes podemos obtener la
correspondencia entre las unidades de la consola y segundos de arco reales.
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Sistema
Separación (")
Ángulo posición
Colores
24 Cancri
5.9
47
Ambas blancas
5.3
217
α Cancri
ζ Cancri
ι Cancri
ϕ 2 Cancri
66 Cancri
57 Cancri
Σ 1254 Cancri
Σ 1177 Cancri
3.5
Blanca y azul
Σ 1131 Cancri
Vayamos estrella por estrella intentando medir la separación. Bien a primera vista, o
imprimiendo la imagen y luego midiendo con un transportador de ángulos, intentemos
estimar el ángulo de posición. Por último, fijémonos un poco para tener una idea de los
colores que cada una de las componentes de la binaria nos ofrecen. Una vez tengamos
rellenada la tabla con todos los datos, conectémonos a alguno de los catálogos de estrellas
dobles disponibles en Internet y comprobemos nuestros resultados. Es sorprendente los
buenos resultados que se pueden obtener si instrumentos de precisión.
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Observación de las estrellas dobles en la constelación de Cáncer
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El diagrama de Peterson de nuestro telescopio
El diagrama de Peterson de nuestro telescopio
El número de estrellas dobles en el cielo es muy alto. Si disponemos de un telescopio, con
el paso del tiempo iremos observando cada vez un mayor número de estrellas dobles.
Según ganemos experiencia nos gustará desdoblar pares más y más difíciles. Los test de
eficacia de un telescopio se miden casi siempre por la capacidad de desdoblamiento de
binarias muy cerradas o próximas. Así, podemos utilizar la capacidad de desdoblar dobles
más o menos difíciles para determinar la capacidad de resolución real de nuestro
telescopio. El resultado es normalmente inferior a lo previsto teóricamente (ver práctica de
diseño de un telescopio de aficionado).
Al diagrama que obtenemos de representar diferencia en brillo frente a distancia aparente
se le denomina Diagrama de Peterson. En este tipo de representación cada binaria
observada supondrá un punto. Según vayamos observando más y más sistemas, la
frontera entre los sistemas que logremos resolver y los que no nos definirá una curva. A
esta curva se le llama curva de Peterson, y nos da una idea del poder de resolución que
tenemos visualmente con nuestro telescopio. Un proyecto observacional muy interesante
consiste en observar la mayor cantidad posible de estrellas dobles y obtener el diagrama
de Peterson de nuestro telescopio. ¿Obtienen diferentes observadores el mismo diagrama
para el mismo telescopio?
Dado que se necesita un gran número de estrellas dobles, ofrecemos a continuación toda
una serie de catálogos de estrellas dobles que están accesibles a través de internet (la
mayor parte en inglés):
●
http://www.4w.com/pac/dblstar1.htm
●
http://www.lclark.edu/~wstone/skytour/dsdb.html
●
http://thenewage.com/root/ms/aphysical/godouble.htm
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●
http://chandra.cis.brown.edu/astro/skyscrapers/observe/spr_dbls.html
●
http://obswww.unige.ch/gcpd/doublar.html
●
http://www.oma.be/KSB-ORB/D2/CCD.html
●
http://www.chara.gsu.edu/DoubleStars/intro.html
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