OCULTACIONES DE ESTRELLAS POR ASTEROIDES

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      Introducción

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En su movimiento aparente por el cielo, en ocasiones los asteroides pasan por delante de alguna estrella, ocultándola. Aunque la probabilidad de poder observar este tipo de sucesos es muy baja y la franja de visibilidad muy reducida, de una anchura igual al diámetro del asteroide, esto es, de decenas a centenares de kilómetros, al existir varios millares de asteroides catalogados, las ocultaciones se dan con una frecuencia relativamente alta, aproximadamente al ritmo medio de una por semana teóricamente con alguna posibilidad de poder ser observada desde una localidad dada.

El interés por este tipo de fenómenos es relativamente reciente. Fue G.E. Taylor quien en 1952 propuso el seguimiento de alguno de estos sucesos, pero fue preciso aguardar hasta 1958 para que pudiera ser observada con éxito la ocultación de una estrella por 3 Juno. Hasta tres años más tarde no se registró otro fenómeno de este tipo, concretamente la ocultación de BD-5°5863 por 2 Pallas. La dificultad principal reside en la estrecha banda de visibilidad de la ocultación y en la imprecisión con que es conocida la trayectoria, teniendo en cuenta que las posiciones de las estrellas no son conocidas con exactitud, al igual que las órbitas de los asteroides, sometidos a perturbaciones gravitacionales que los apartan de su trayecto previsto, agravado por el hecho del pequeño tamaño aparente de estos astros (0"1).

En vistas a las grandes dificultadas expuestas se hizo un llamamiento a los astrónomos aficionados con el fin de que participasen en este programa. De este modo, en 1975 ya pudo observarse la ocultación de la estrella Kappa Gem por el asteroide 433 Eros por parte de varios observadores a la vez, pero el mayor éxito, todavía no vuelto a igualar, tuvo lugar el 28 de mayo de 1983, cuando desde los Estados Unidos se obtuvieron 130 cronometrajes de la ocultación de la estrella 1 Vul por 2 Pallas, permitiendo determinar perfectamente el tamaño y la forma del asteroide. Otros éxitos notables fueron el registro de la ocultación de la estrella SAO 76017 por 93 Minerva y la ocultación de SAO 156876 por el asteroide 230 Athamantis. En ambos casos aficionados españoles tuvieron un destacado protagonismo.

 
 
Observación de J.M. Gómez, Obs. de Mollet.

 

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     La Observación
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Mediante la toma exacta del tiempo en que una estrella es ocultada y de cuando reaparece, es posible obtener interesantes datos científicos:    

1.- Diámetro y forma del asteroide. 

2.- Validez de las efemérides para el asteroide.   

3.- Posición y tamaño de la estrella.   

4.- Descubrimiento de posibles estrellas dobles muy cerradas.   

5.- Descubrimiento de eventuales satélites de los asteroides. 

Ante todo, hay que indicar que se necesita ser muy perseverante en este tipo de observaciones ya que, pese a la alta frecuencia indicada anteriormente, la probabilidad real de registrar una ocultación es muy reducida, entre un 2 y un 5%. Ello no debería ser obvice para el seguir todas las predicciones, pues al resultar fenómenos ocasionales, no rompen el ritmo normal de observaciones. También hay que indicar que, dado el grado de incertidumbre de las trayectorias previstas, sería preciso vigilar todos los fenómenos, por más que los gráficos muestren que la ocultación no será visible desde la localidad del observador. Hay que indicar, sin embargo, que en los últimos tiempos y gracias a la astrometría mucho más precisa proporcionada por HIPPARCOS y TYCHO, la fiabilidad de las predicciones ha aumentado considerablemente, lo cual se ha traducido en un considerable aumento de las observaciones positivas.

La duración del fenómeno suele ser muy corta, generalmente del orden de unos pocos segundos pero, al no conocerse las efemérides con la debida precisión, es necesario observar durante unos 25 ó 30 minutos, aproximadamente desde unos 15 minutos antes hasta unos 15 minutos después de la hora prevista.

A grandes rasgos, el desarrollo de una ocultación asteroidal es el siguiente: si el asteroide es brillante o si se utiliza un telescopio de suficiente potencia, puede verse como va acercándose lentamente a la estrella, hasta que se funden en un sólo punto, ya que la separación entre ambos astros llega a ser inferior al poder resolutivo del telescopio. Así transcurre durante algunos minutos hasta que, si tiene lugar la ocultación, bruscamente desciende el brillo de la estrella hasta alcanzar el del asteroide, el único astro visible en ese momento. Normalmente estas caídas de luz son de varias magnitudes, aunque en ocasiones el asteroide y la estrella pueden tener brillos similares. En este último caso, se estima que puede apreciarse con seguridad un descenso brusco de 0,5 magnitudes. Lo común es que la ocultación sea instantánea pero, si la estrella es de gran diámetro, el descenso de luz puede ser gradual, durando incluso algunos segundos. Tampoco es raro que el descenso de luz sea doble, bajando primero a cierto valor y luego hasta otro inferior, caso de que la estrella sea una doble cerrada. Pasado el fenómeno, todo se repite simétricamente, pudiéndose asistir a como el asteroide va separándose lentamente de la estrella. Con todo, lo habitual con telescopios pequeños de aficionado, observando desde el interior de las ciudades, es que el asteroide no llegue a ser visible en ningún momento.

El observador debe concentrarse en el seguimiento visual de la estrella, sin perderla de vista en ningún momento mientras dure la vigilancia. Como sea que un largo período de atención suele resultar bastante fatigoso, se recomienda que se constituyan equipos o estaciones de observación formados por dos o más personas con sendos telescopios. Esto es muy útil ya que en tal caso pueden confirmarse o descartarse observaciones dudosas, aparte que se asegura una vigilancia perfecta.

Hay que tener muy presente que tan importante es una observación positiva como una negativa. El no registrar una ocultación puede servir para delimitar la línea de visibilidad y también para acotar las dimensiones y el perfil del asteroide. Por tal motivo, cuando el asteroide resulta visible, se pide al observador que indique la trayectoria del pequeño astro con relación a la estrella, indicando si pasó por ejemplo por el Norte o por el Sur, así como la distancia estimada en el momento de su separación mínima y la hora.

 

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      Registro del tiempo
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El registro exacto de la hora de las ocultaciones (siempre en U.T.) es primordial. Para ello los aficionados utilizan varios métodos.

En primer lugar es preciso obtener una buena base de tiempo. Lo más habitual es utilizar las señales horarias que emite Radio Nacional de España al inicio de cada hora (evitar utilizar las de otras emisoras si se ignora su grado de confianza, así como el servicio horario de la CTNE), pero si se dispone de un buen receptor de radio, pueden sintonizarse algunos de los radio relojes que las emiten continuamente, día y noche. En onda ultra larga existen como mínimo tres: en los 50, 75 y 77.5 Khz, aunque los receptores normales no suelen llevar incorporada dicha banda. En onda corta existen muchas emisoras, pero a veces no pueden escucharse con la debida nitidez, aunque dado su gran número siempre es posible hallar la más indicada. Sus frecuencias son: 2500, 3170, 3330, 4525, 5000 y 7335 Khz, así como los 10, 14.67, 15 y 20 Mhz (tal vez haya alguna más). Con todo, lo más simple puede ser el empleo de relojes comerciales controlados por radio (existe una amplia gama de modelos que va desde el reloj de pulsera al reloj de pared), con lo que se consigue una total precisión en la hora, puesto que se autorregulan automáticamente mediante las señales horarias que emite la emisora DCF77, situada en Mainflingen (Alemania), en la banda de 77,5 Khz (válido para Europa).

El registro del tiempo puede realizarse sea mediante un cronómetro, sea mediante una grabadora. El cronómetro se pone en marcha, por ejemplo, a la hora exacta, pero de modo que pueda pulsarse, para anotar la hora, sin que se detenga, toda vez que hay que registrar la desaparición y la reaparición. Si se opera solo, es conveniente utilizar un cronómetro con memorias, pero si se puede contar con un ayudante, éste va cantando a viva voz los minutos y los segundos, reteniendo el observador la hora en la memoria. También puede actuarse a la inversa, es decir, el ayudante no pierde de vista el cronómetro, siendo el observador quien le indica con un "¡ya!" el instante de la ocultación. Se recomienda no parar el cronómetro hasta haber comprobado la regularidad de su marcha con las señales horarias de la hora siguiente. Existen otros trucos, como el empleo de una cámara fotográfica y un flash de modo que, con un cable o disparador a distancia, pueda fotografiarse el cronómetro en el instante de la ocultación. La dificultad puede estar en rearmar rápidamente la cámara para el momento de la reaparición de la estrella. Como lo importante es el registro exacto del tiempo, independientemente del método, el observador puede ingeniarselas para proceder de la forma que le resulte más cómoda y adecuada a sus posibilidades.

En el caso de disponer de una grabadora y de un receptor de radio todo es más simple. Con ayuda de un micrófono se van grabando las señales horarias continuas, indicándose la hora exacta del minuto inicial y de viva voz, los instantes de la desaparición y reaparición de la estrella. Esto permite, además, hacer constar todo tipo de comentarios adicionales. Sin embargo, para el análisis posterior, nunca se utilizará el cronómetro para determinar el instante de la ocultación. Esto debe realizarse contando los "bips" de los minutos y de los segundos, puesto que no hay seguridad absoluta de que la velocidad de la cinta sea exactamente la misma durante la gravación y la reproducción.

La observación debe ser preparada con la debida antelación. Para ello se utilizan las cartas que se suministran con las predicciones. Una es de gran campo, generalmente de 15x15° y muestra estrellas hasta la magnitud 6,5. Sirve para localizar la región del cielo y dirigir hacia allí el telescopio. Luego hay una carta de 3x5° que muestra estrellas hasta la magnitud 10 y la trayectoria del asteroide. Con un ocular de gran campo y bajo aumento se procederá a localizar la estrella, comprobando reiteradamente que la identificación ha sido correcta. Todo esto puede precisar bastante minutos, a sumar al de otros preparativos, por lo que el observador no debería sobreestimar sus habilidades, empezando todas estas operaciones con tiempo suficiente; la experiencia al respecto muestra que, casi siempre, las tareas previas suelen requerir mucho más tiempo del estimado previamente. En ocasiones la ocultación acontece poco después de que haya oscurecido, con lo que no queda materialmente tiempo para localizar el campo y reconocer la estrella. En estos casos es recomendable ensayar durante la noche anterior, identificando la estrella y memorizando su posición, de modo que pueda realizarse la operación al día siguiente con toda rapidez, casi de manera automática.

Localizada la estrella, se sitúa en el centro del campo de visión y se sustituye el ocular de bajo aumento por otro de potencia superior, de manera que permita una vigilancia cómoda. Si el asteroide es brillante y el telescopio lo permite, puede intentarse su localización: mientras se acerca a la estrella se va trazando su trayectoria en un dibujo utilizando como referencia otras estrellas del campo, indicando distancias estimadas a la estrella a ocultar y la hora. Esta tarea puede resultar muy sencilla para los observadores de estrellas dobles (hay que anotar distancia, ángulo de posición y hora).

La ocultación se produce repentinamente, sin aviso previo alguno, por lo que casi siempre pilla desprevenido al observador, que tarda cierto tiempo en reaccionar. Este lapso de tiempo entre el instante en que se oculta la estrella y lo que se tarda en pulsar el cronómetro, es lo que se denomina ecuación personal, que varía de un observador a otro y con las circunstancias. En el mejor de los casos será del orden de 0,3 segundos, pero tampoco es raro que se acerque al segundo. Con un cronómetro, el observador puede ejercitarse y estimar su ecuación personal. Por ejemplo, si se pone en marcha el cronómetro y siguiendo su cadencia se detiene en el momento exacto en que muestre por ejemplo el segundo 15, es probable que la ecuación personal descienda por debajo o sea del orden de 0,2 segundos. Sin embargo, con acontecimientos inesperados el tiempo de reacción es mucho mayor. Así, si con cinta adhesiva se cubre el display numérico del cronómetro de modo que oculte los segundos y muestre únicamente los minutos, accionándolo en el segundo "0" y parándolo en el momento exacto en que se vea aparecer el minuto "1", la ecuación personal ya estará comprendida entre 0,25 y 0,35 segundos. Pero durante un minuto aún se pueden poner los "cinco sentidos" en el cronómetro. En una observación real, después de una vigilancia atenta al ocular, sin pestañear, con cierto grado de fatiga, procurando un buen seguimiento del telescopio, en una posición generalmente incómoda y con la estrella vista precariamente a causa de la turbulencia atmosférica, el tiempo de reacción quedará muy disminuido y difícilmente se reaccionará en menos de 0,4 ó 0,5 segundos.

Además de las cartas estelares, la hoja de predicción consigna otros datos. Estos son: número y nombre del asteroide (por ejemplo 230 Athamantis), designación de la estrella (SAO 156876), fecha de la ocultación (1991, enero 21), hora central prevista para el fenómeno (4h 48,3m UT) y tiempo a observar desde Europa (no indicado en esta ocasión). Luego vienen los datos correspondientes al asteroide: magnitud, diámetro (= anchura de la línea de visibilidad) y parámetros sobre sus movimientos. Sobre la estrella se indican sus coordenadas (normalmente en equinoccio 1950), su magnitud visual (en ocasiones el tipo espectral) y la magnitud fotográfica (no siempre). Un dato muy importante es el descenso de brillo de la estrella expresado en incrementos de magnitud (Delta m = 3.5) y duración del fenómeno para la línea central (max dur. = 26.4s).

Otros datos de interés son la distancia de la estrella al Sol (118°) y a la Luna (172°), así como el tanto por ciento de iluminación de esta última (25%). Normalmente también se muestra un gráfico de la Tierra con la línea de visibilidad prevista, flanqueada a ambos lados por líneas a trazos indicativas del grado de imprecisión de las predicciones.

 

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      Otros métodos de observación
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Fotografía

Con un teleobjetivo y con un trípode pueden obtenerse buenos negativos de las ocultaciones de estrellas por asteroides. Para ello basta con dejar la cámara en modo exposición dirigida hacia la estrella, de modo que ésta deje un trazo sobre la película a causa del movimiento de la Tierra. Si se origina una ocultación, el trazo estelar aparecerá interrumpido, tanto más cuanto mayor haya sido el tiempo de la ocultación. Anotando cuidadosamente el tiempo del inicio y el tiempo final de la pose, es posible determinar la hora de la ocultación y la duración de la misma. Sin embargo, hay que procurar que la línea dejada por la estrella no rebase el formato fotográfico. Lo ideal sería emplear grandes focales y película de 70 mm o placas 9x12, pero con cuidado puede utilizarse el formato estándar 24x36mm.  Puede determinarse la longitud del trazo sabiendo que en una hora el cielo se mueve 15° y que en t minutos la imagen se desplaza 15 . cos D . t minutos de grado (siendo D la declinación del objeto).

Otro trabajo a realizar puede ser el obtener la trayectoria del asteroide. Consiste en tomar una serie de fotografías (desde hora antes hasta una hora después de la hora prevista) con seguimiento a foco primario del telescopio, para localizar luego el asteroide y determinar su posición exacta con respecto a la estrella. Este método está siendo seguido con gran éxito desde el observatorio de Monegrillo (Zaragoza) por parte de Joaquín Vidal.

Otro tipo de observación es el determinar a qué hora y distancia mínima pasa el asteroide de la estrella cuando no hay ocultación. Esto sirve para acotar perfectamente la trayectoria y conocer por dónde pasa la línea de visibilidad. Es una observación fácil que puede realizar cualquiera.

El método fotográfico debería utilizarse principalmente como complemento del visual, sobre todo cuando se observa solo.

 

Vídeo

Si la estrella es muy brillante, la ocultación puede registrarse mediante una cámara de vídeo doméstica o de circuito cerrado de vigilancia. La hora puede guardarse por medio del canal de sonido grabando señales horarias de radio. La precisión del método es muy alta ya que una cámara de vídeo toma, con toda precisión en el tiempo, 50 imágenes por segundo. Si se dispone de un intensificador de imagen importa poco si la estrella es débil o no, ya que en cualquier caso resultará visible sin dificultad. El método proporciona un documento que puede ser luego analizado concienzudamente tantas veces como sea preciso. Su utilización permite prolongar bastante tiempo la observación y su uso ha permitido hallar posibles satélites en algunos asteroides. En España el método ha sido desarrollado por Joan Guarro y Jordi Juan y lo utilizan en sus observatorios sitos en las localidades de Piera y de Hostalets.
 

Fotometría

Con un fotómetro fotoeléctrico, acoplado a un ordenador o a un registrador gráfico, puede obtenerse un seguimiento continuo o con integraciones entre 1 y 1/1000 de segundo, según las características del instrumental y el brillo de la estrella. El guiado puede realizarse mediante un telescopio en paralelo sobre la misma montura, o con un prisma divisor de imagen: una fracción de la luz pasará al fotómetro y otra al ocular. Este tipo de observaciones suele realizarse en los observatorios de Mollet, Sampsor y Teide.

Si no se dispone ni de ordenador ni de registrador gráfico, puede conectarse a la salida de frecuencia del fotómetro un amplificador de audio y un pequeño altavoz (todo ello puede adquirirse en forma de kit por un precio relativamente bajo). La intensidad de luz de la estrella se manifiesta entonces mediante un zumbido, cuya frecuencia varía según el nivel de iluminación. En caso de una ocultación, el zumbido cambia ostensiblemente de tono y puede detectarse sin dificultad alguna. Además, permite ser registrado junto con las señales horarias de radio.
 

 

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      Bibliografía:
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puntet.gif (844 bytes)R. Boninsegna y J. Schwaenen en Astronomie. Guide de l'Observateur, Tomo I, 513-523, Ed.Soc.Astr.Pop., (1987).
puntet.gif (844 bytes)E.A.O.N.: Comunicaciones varias.
puntet.gif (844 bytes)G.E.A.: Circulares varias.
puntet.gif (844 bytes)J.M. Gómez Forrellad, Tribuna de Astronomía, 68-69, Julio/Agosto 1991.
puntet.gif (844 bytes)J. Lecacheux y R. Boninsegna: Annales de Physique, Supplement, 12, 225-233 (1987).
 

 

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      Lista de correo sobre ocultaciones por asteroides:
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Los resultados de observación positivos deben mandarse a la citada lista.

Otras listas de correo sobre ocultaciones:

GRAZE (ocultaciones rasantes por la Luna)
MOONOCCULT (ocultaciones normales de estrellas por la Luna)
SATOCCULT (ocultaciones normales de los satélites de Júpiter y Saturno)


El procedimiento a seguir para cada lista es el mismo descrito más arriba.


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