La Compañera de Sirio

En una entrada anterior del blog se dio una breve reseña histórica acerca de la estrella Sirio así como la observación de la misma. Sirio resulta carismática, no ya solo por resultar ser la estrella más brillante del firmamento sino porque su observación dio pie al estudio de las enanas blancas.

EL MOVIMIENTO DE SIRIO

El movimiento oscilante de Sirio

En el último tercio del siglo XIX, el astrónomo William Huggins (1824-1910) investigó el espectro de la estrella Sirio intentando, con esta técnica, determinar la velocidad a la que viajaba la estrella. Huggins llegó a la conclusión de que Sirio se alejaba del Sol a una velocidad de 15 kilómetros por segundo. En la actualidad se sabe que Sirio viaja a la mitad de esa velocidad pero sin duda fue un descubrimiento realmente notable e importante para la Astrofísica el poder medir las velocidades a las que viajan las estrellas.

Unos años antes del descubrimiento de Huggins, el astrónomo y matemático alemán Friedrich Bessel (1784-1846) hizo un importante descubrimiento en base a observaciones propias que había realizado de las estrellas Procyon y Sirio. La trayectoria del movimiento propio de ambas estrellas no era rectilínea, como cabía esperar, al contrario, resultaba oscilante. Bessel argumentó, en 1844, que alrededor de estas estrellas debía orbitar un cuerpo con una gran masa de forma que influyera en su movimiento por mor de la gravitación.

La órbita pudo ser calculada en 1850 por el alemán Friedrich Peters (1813-1890) cuando aún no había sido observada visualmente ni registrada fotográficamente. El cálculo matemático daría pruebas a favor de la idea de Bessel pero el  honor del descubrimiento visual de la compañera de Sirio le fue concedido al hijo de un pintor aficionado a la Astronomía: Alvan Clark.


CONSTRUYENDO TELESCOPIOS

Alvan Clark y sus hijos (fuente: Wikipedia)

Alvan Clark (1804-1887) nunca supo hasta donde llegaría, de constructor de carruajes pasó a pintar al quedar prendado de las imágenes y grabados que pudo ver en un viaje que realizó. Aunque la afición por la Astronomía le vino tras quedarse impresionado por los trabajos de construcción de telescopios de William Herschel (1738-1822), la Astronomía le vino de la mano de uno de sus hijos, uno se la dio y el otro se la concedió...

Alvan Clark tuvo dos hijos con su esposa María Pease: George Bassett y Alvan Graham El primero de ellos quedó enamorado de la Astronomía tras el paso, en febrero de 1843 (hace 204 años) del Gran Cometa de Marzo (el  hoy conocido como C/1843 D1). El cometa alcanzó un brillo y tamaño notable.

El fantástico refractor de Yerkes

El joven George se sintió tan atraído por la Astronomía que usando una campaña de bronce construyó un telescopio para escudriñar los cielos. La familia  Clark se tomó en serio la construcción de telescopios para uso comercial: el padre se dedicaba al diseño y a la mecánica; los hijos a la labor comercial. George profundizaba cada vez más en la mejora de los mecanismos de los telescopios que se construían mientras que su hermano Alvan Graham Clark pulía y probaba las lentes y los espejos con una destreza inusitada. A pesar de realizar lentes acromátricas de hasta 102 centímetros como la que ocupara el glorioso telescopio del Observatorio de Yerkes, la pericia empresarial de Alvan era muy reducida y no le fue demasiado bien el cambio. Deprimido y apesadumbrado, pero convencido de que sus lentes eran las mejores, decidió comprobarlo por sí mismo y realizó multitud de observaciones de estrellas dobles. La familia cosechó un éxito sin precedente y los observatorios estadounidenses incluían siempre un telescopio refractor, con su correspondiente montura, fabricada por la empresa Alvan Clark and Sons.

Quizá el encargo más sobresaliente pero con peores consecuencias económicas para la familia se convirtió en el de mejores frutos científicos. La Universidad de Mississippi le llevó a trabajar en la construcción de un enorme telescopio refractor de 43,5 centímetros. La familia Clark iban a construir el mayor telescopio que jamás hubieran realizado. Pero la Guerra de Secesión convirtió a Mississippi en enemigo y el proyecto quedó  anulado pese a los esfuerzos de la familia de separar guerra y ciencia. Pero el uso del telescopio continuó...

Sirio A y B (Foto: Hubble)

La noche del 31 de enero de 1862, Alvan y Alvan Graham, padre e hijo, abrieron su observatorio con el telescopio instalado con el fin de comprobar que, tras tantos viajes, la lente del telescopio seguía impacable y el telescopio podría usarse. No sin esfuerzos, Alvan Graham apuntó a Sirio, la estrella más brillante del firmamento, una vez la tuvo en el ocular, sorprendido, llamó rápidamente a su padre pues, según se cuenta, había comprobado una pequeña aberración en la lente principal. Alterados por el supuesto defecto de la lente, movieron el telescopio hacia otras estrellas brillantes y cual fue su sorpresa cuando al apuntar a Procyon o Rigel no aparecía tal efecto. Habían descubierto la compañera de Sirio. Bessel había acertado.






LA COMPAÑERA DE SIRIO

La compañera de Sirio, Sirius B, gira alrededor de la estrella principal, Sirius A, en un periodo de 50 años y se encuentra separada unas 20 Unidades Astronómicas (una unidad astronómica es la distancia de la Tierra al Sol). Esto supone que, desde la Tierra, la compañera de Sirio viaja en una trayectoria elíptica alrededor de la principal que infiere una separación entre las dos estrellas. Esta separación varía entre los 3 segundos de arco y los 11. Como puede verse en el gráfico, en el apoastro (la máxima distancia con respecto a la estrella principal) se producirá allá por el año 2025 y el periastro (la mínima distancia entre las dos estrellas) en el 2044. Es decir estamos en los años buenos para su observación. Pero, ¿se puede observar la compañera de Sirio?








OBSERVACIÓN DE SIRIUS B

En teoría la separación entre las dos estrellas no sería un problema para la observación con telescopios de aficionados. Es más, no lo sería ni incluso con telescopios pequeños, pero hay que tener en cuenta que Sirio brilla con magnitud -1.5 y su compañera con magnitud 8.5. ¡La principal es 9500 veces más brillante que la secundaria! Esta diferencia de brillo es el problema principal para su observación.

Posición actual de Sirius A y B

No obstante los años venideros nos son propicios. La mejor época para la observación es la actual, la segunda mitad de febrero y la primera mitad de marzo. Es preciso usar telescopios de diámetros medios, refractores de 15 cms y reflectores de 20 cms de diámetro o más. Noches muy claras y limpias. Instrumental perfectamente colimado, sin suciedad y en equilibro térmico con el exterior. Cuando todo esté dispuesto, usaremos un ocular que nos de bastantes aumentos, aproximadamente el doble del diámetro de la lente que tengamos en milímetros, solo bajaremos de aumentos si la imagen se torna borrosa. Fuera del inmenso resplandor de Sirio podremos ver una diminuta estrella al este de la estrella principal, el diagrama de la órbita mostrado atrás nos puede servir para saber su localización y la separación (más de 8 segundos de arco).

Realmente observar Sirius B es muy difícil pero no imposible. Yo he llegado a verla con un refractor de 16 centímetros en una noche realmente magnífica, (y no tengo buena vista) eso sí, la visión de la compañera de Sirio me duró unos segundos. Incluso los fluídos del ojo perjudican su observación pero, una vez que la observas, la experiencia es maravillosa. Como maravilloso fue el descubrimiento de la compañera de Sirio, una enana blanca que abrió muchas puertas a la Astrofísica actual.

Sirio: la estrella más brillante del cielo

En las noches invernales aparece en el cielo sur la estrella más brillante de todas cuantas podemos observar en el firmamento. Se trata de la estrella Sirio. Perteneciente a la constelación del Can Mayor brilla con una magnitud de -1.5. 

HISTORIA

Representación egipcia de Sotis

A lo largo de la historia, la estrella Sirio ha desarrollado un papel importante en el conocimiento básico de los seres humanos. Siempre he pensado que tras la Polar, la estrella que más ha aportado al desarrollo de los antiguos habitantes del planeta ha sido Sirio.

Los antiguos habitantes del Valle del Nilo encontraron una relación entre las oportunas crecidas del río Nilo y la primera aparición en el horizonte de la estrella Sirio poco antes del amanecer (lo que se conoce como orto helíaco). De hecho, en la elaboración de su calendario, los egipcios intercalaron un mes más llamado Thoth cuando la estrella Sirio -a la que ellos llamaban Sotis- tenía su orto helíaco en el doceavo mes de su calendario común. Los griegos también hicieron uso de la observaciones de las apariciones de Sirio para la elaboración de calendarios, muy probablemente, eso sí, inspirados por esas primeras observaciones comentadas.

También Sirio fue la protagonista de la primera determinación de la distancia de una estrella, aunque tosca, pero primera al fin y al cabo. Parece ser que el astrónomo escocés James Gregory (1638-1675) propuso un método para comparar el brillo del Sol con el de una estrella usando la propiedad de que la luz disminuía del orden del cuadrado de la distancia que les separaba. Gregory no hacía uso de la luz del Sol sino de la luz de esta estrella reflejada en Saturno. Fue entonces cuando el genial Isaac Newton (1642-1727) lo usó aplicándolo a la estrella Sirio llegando a la conclusión de que Sirio se encontraba a un millón de veces la distancia que separaba la Tierra y el Sol. El valor no es correcto (el real es casi la mitad) pero sin duda fue una excelente base para comprobar las distancias en el Universo conocido por entonces.

Pero si Newton puso en práctica el método de medición de distancias estelares, su mentor, Edmund Halley (1656-1742) inauguró la investigación sobre los movimientos propios de las estrellas. En 1718, Halley se dio cuenta que los errores de observación y los movimiento de la precesión no eran suficientes para explicar las diferencias tan grandes que había visto en distintos catálogos desde el Tolomeo hasta aquella fecha. Observó que había bastante diferencia en Aldebarán, Arturo y, aun más, en Sirio. Parecían, todas, desplazadas hacia el Sur. Fue Jacques Cassini (1677-1756) -quien no se llevaba especialmente bien con Halley a raíz de un error que encontró Halley sobre la medición de la paralaje, precísamente, de Sirio- quien indicó que esos desplazamientos se debían al movimiento propio en sí de las propias estrellas. Se inició así la época de la medida precisa de la posición de las estrellas para calcular sus distancias.

La continuación del trabajo de Halley llegó de la mano de su compatriota William Huggins (1824-1910) allá por 1868. Huggins ha sido una de los astrónomos pioneros en el desarrollo de la espectroscopía a la Astronomía.

William Huggins en su observatorio

Desde años atrás estuvo investigando el espectro de Sirio, y usó esta técnica para encontrar por primera vez la velocidad de una estrella por medio de este método. Llegó a la conclusión que la estrella Sirio se alejaba a poco más de 15 kilómetros por segundo del Sol. En realidad es la mitad pero también gracias a esta estrella se abrió un nuevo camino en los cálculos de velocidades estelares y precisó el trabajo de Halley sobre el movimiento propio de Sirio. Un movimiento propio, el de esta estrella, que repercutió notablemente en la Astrofísica.

Las siguiente medidas del movimiento propio de Sirio hicieron posible detectar que Sirio tenía un movimiento irregular, y Friedrich Bessel (1784-1846) propuso que se debía a la existencia de otro cuerpo muy masivo que interfería gravitatoriamente en Sirio. El objeto fue localizado en 1862 por Alvan Graham Clark (1832--1897) y fue denominada Sirius B, comprobándose, ciertamente, que era muy masivo, del orden de 0.9 masas solares mientras que Sirio A tenía una masa algo más del doble que su compañera. Estudios posteriores descubrieron que Sirius B tenía mucha masa concentrada en un volumen muy pequeño; se trataba de una estrella muy densa en la que una cucharada de su material pesa 3000 kilogramos; se trataba de una estrella que actualmente conocemos como enana blanca.

OBSERVACIÓN DE SIRIO

Como hemos comentado antes Sirio es la estrella más brillante del cielo. Brilla con magnitud -1.5, magnitud solo superada por la de algunos planetas, la Luna y el Sol. Se trata de una estrella blanca , 25 veces más luminosa que el Sol, cuya temperatura en la superficie llega a los 10000 K. Es la quinta estrella en orden de cercanía a la Tierra estando situada a 8.6 años luz (exceptuando el Sol). La luz que ve uno de mis hijos de esta estrella se emitió justo cuando él nació.

Pertenece a la constelación del Can Mayor que resulta visible en el horizonte Sur desde las latitudes medias alcanzando no demasiada altura sobre el horizonte. Desde España, Sirio suele ser visible durante buena parte del invierno y la primavera, siendo el período comprendido entre finales del mes de enero y mediados del mes de marzo el intervalo de tiempo más destacado para su observación.

La constelación del Can Mayor se alza estas semanas por el horizonte Sur

Sirio es visible desde casi todo el planeta salvo desde las latitudes que superan los 73ºN, resultando ser una estrella circumpolar (siempre visible) para las latitudes inferiores a 73ºS. Sirio sirve como referencia para localizar otros objetos celestes como los cúmulos abiertos M41, M46, M47 y M50 por ejemplo.

Sirio fotografiada desde el centro de Sevilla por el autor (FRB)

Pero Sirio, no está sola, el breve comentario histórico que hemos expuesto aquí no quedaría completado sin tratar a su fiel acompañante, la compañera de Sirio...