Observatorios Virtuales
Para quienes lo que pretenden es tener un rato de esparcimiento observando un cielo nocturno despejado, las largas y húmedas noches de telescopios y binoculares pequeños seguirán siendo una pesadilla, además de que las nubes seguirán siendo sus eternas enemigas. Pero para aquellos observadores que necesitan mirar al cielo para aprender más de él y hacer sus investigaciones astronómicas, una cita como “Las nubes ya no son las malas del paseo” encaja hoy perfectamente. Hoy se promueve el uso de técnicas virtuales de observación astronómica, actualmente al alcance de todos.
La observación astronómica recreativa tan de moda hoy puede seguir adelante, pues es sobre ella que se fundamenta el mercado de los pequeños telescopios y es a ella también a la que le debemos esas noches de observación astronómica llenas de aventuras y de encuentros sociales llenos de vida.
Actualmente la astronomía amateur y profesional están haciendo uso de nuevas técnicas de observación, entre ellas la denominada astronomía virtual, la cual se fundamenta en el uso de tecnologías de información hoy disponibles, que están permitiendo dar el paso a lo que se está denominando observatorios virtuales.
Hay que aceptar que las noches estrelladas son un aliciente para el iniciado; sin embargo, luego de que el iniciado ha superado este umbral de iniciación astronómica y desea avanzar en el estudio de la astronomía, deberá comenzar a aprovechar nuevas técnicas que le permitan llevar cualquiera de sus investigaciones de forma apropiada. De otro lado, si se trata de una persona que disfruta del estudio de la astronomía sin hacer investigaciones, el uso de los observatorios virtuales le va a permitir seguir llevando a cabo observaciones en la comodidad de su hogar, sin mas tropiezo que el de la cobija y un buen café hecho a pocos metros en su propia cocina. De hecho hoy yo disfruto de la astronomía virtual más que la misma astronomía “real”, tal vez por el hecho de haber sido uno de tantos observadores románticos afectados por el rigor del clima. Pero ¿cómo es posible cambiar la manera de hacer astronomía?
Las observaciones ocasionales nocturnas llevadas a cabo tradicionalmente por aficionados, normalmente buscan tener un rato de esparcimiento alrededor de los logros de observación posibles al alcance de la herramienta con la que se cuente en ese momento: binoculares, pequeños telescopios, cartas celestes, ojo desnudo, etc. En el mejor de los casos, alguna de estas experiencias observacionales será registrada a modo de diario en algún medio físico, o un blog en internet. Otros más avezados obtendrán fotografías de “calidad dudosa”, o en el mejor de los casos, de “calidad suficiente” para estar orgullosos de los conocimientos básicos y las habilidades adquiridas de forma auto-didáctica, o asistiendo a cursos de astronomía.
Pero, ¿Qué pasará más adelante con nuestras observaciones? creo que pasarán a ser cosa del pasado si no se llevan registros adecuados que sirvan a propósitos diferentes a tener un conocimiento somero del cielo.
No pasa lo mismo con los observatorios de gran albergadura, donde la programación de las observaciones son producto de la aplicación de un presupuesto de operación, por lo que una mala programación, el clima, un instrumento mal calibrado, un cálculo mal hecho, o cualquier otro factor adverso, es considerado como una “falla humana” del ámbito laboral. Adicionalmente estos grandes observatorios tienen una instrumentación envidiable, y una capacidad de registro de observaciones que son orgullo de la aplicación de la ingeniería informática, la electrónica y la física en general.
El registro de observaciones es el verdadero resultado de oro de las observaciones. Eso lo sabían los científicos antiguos y eso lo saben los científicos modernos. Al registro de las observaciones le debemos grandes descubrimientos como bien la historia nos lo ha demostrado y es esa tarea la que hoy nos permite hacer todo tipo de análisis de datos y simulaciones para derivar nuevos datos.
Registros históricos. Se conocen registros astronómicos antiguos en diferentes culturas. Los mayas, por ejemplo, hicieron registros en papel elaborado de corteza de árbol, conocidos como códices (http://en.wikipedia.org/wiki/Maya_codices). La figura a la derecha muestra un fragmento del
denominado dresden codex.
Todos estos registros estaban entrelazados a las creencias de su cultura, aunque en algunas circunstancias muy especiales se puede encontrar mención a temas específicos, como el ciclo de Venus analizado por los mayas.
Sin embargo, culturas más ancestrales ya tenían la astronomía como una actividad, como es el caso de los chinos, quienes según las evidencias fueron los que realmente construyeron los primeros registros astronómicos organizados con algún método, pensados para ser usados por personas dedicadas a las labores de la astronomía misma, independiente de las creencias y la mitología. Esta es una verdadera actividad intelectual y científica de la época.
Es entonces en la cultura oriental y no en la occidental, donde se comenzó realmente a dar un avance científico que apoyara los albores de la astronomía como una labor bien diferenciada de las demás labores estructuradas, como la agrícola, la religiosa, la bélica y la política.
Los Primeros Registros Estelares. Los datos observacionales son la columna vertebral de las investigaciones, y es a esa tarea donde apunta el trabajo de observación astronómica. Ya en el año 2300 antes de nuestra era, los chinos hicieron registros astronómicos, como es el caso del denominado libro de Yao, cuyo propósito era apoyar la elaboración de calendarios. Para el cuarto siglo antes de nuestra era, casi 2000 años después del libro de Yao, aparece el primer catálogo de estrellas conocido, elaborado por los astrónomos chinos Shi Shen y Gan De, al cual se le conoce como el primer catálogo oriental de estrellas. Para el tercer siglo antes de nuestra era, 100 años despues de que los orientales hubieran elaborado un catálogo estelar, apareció el primer catálogo occidental de estrellas, elaborado por los griegos Timocharis y Aristillus.
Yo en lo personal no veo claro porqué estos catálogos deben ser los dos primeros, el oriental y el occidental. Me parece una posición altruista occidental, ya que se trató de los dos primeros catálogos estelares metódicamente desarrollados por la humanidad. Esos dos catálogos son simplemente el primer y segundo catálogo de estrellas de antes de nuestra era, un legado realmente precioso para el saber astronómico. El hecho que los occidentales hayan elaborado el suyo 100 años después no es un desmérito para el conocimiento occidental.
Poco después, en los años 190 al 120 antes de nuestra era, aparece un nuevo catálogo de estrellas elaborado por el astrónomo Hipparcos. Se trataba de uno de los últimos catálogos oficiales de antes de nuestra era. La ventaja que Hipparcos tuvo sobre catálogos predecesores, fue haber contado con ellos como fuente bibliográfica, por lo que pudo hacer comparaciones y de allí sacar algunas conclusiones de interés. Entre los descubrimientos más importantes de Hipparcos, fue la obtención del primer valor para la precesión de los equinoccios. Se demuestra aquí la importancia de los registros: sin los primeros catálogos, el de Shi Shen y Gan De y el de Timocharis y Aristillus, es probable que Hiparcos no hubiera sido inspirado a hacer el suyo para mejorar los registros y tampoco hubiera tenido una fuente para sus cálculos sobre la precesión de los equinoccios.
Para el segundo siglo de nuestra era, Ptolomeo elaboró un catálogo de 1022 estrellas visibles desde Alejandría, catálogo que incorporó como parte de su obra Almagesto. Este catálogo fue el estándar durante mil años para el mundo occidental y el mundo árabe.
Catálogos Renacentistas. Ya para el año 1602, y basado en observaciones de Tycho Brade, Johanes Kepper elaboró su catálogo Rudolphine, de 1005 estrellas, el cual también tenía información para ayudar a calcular posiciones de planetas del sistema solar. Sólo hasta el año 1725 y de manera póstuma, se publicó uno de los trabajos del astrónomo inglés John Flamsteed, conocido como el catálogo Historia Coelestis Britannica, que contenía información astrométrica de 2935 estrellas, la que se consideró la primera contribución importante del Observatorio de Greenwich. Para 1781, el astrónomo francés Charles Missier elaboró un catálogo de 110 objetos, entre nebulosas y cúmulos estelares, y para 1880 y sobre la base del trabajo de Frederick William Herschel, el astrónomo Danés John Louis Emil Dreyer publicó el catálogo New General Catalogue(NGC), de 8000 objetos de espacio profundo (NGC001 a NGC7840).
Catáloos Contemporaneos. Para 1903 se publicó un catálogo estelar conocido como Bonner Durchmusterung, y elaborado por el astrónomo alemán Friedrich Wilhelm August Argelander y sus colaboradores. el catálogo contiene información astrométrica de 325.000 estrellas. Durchmusterung es una palabra alemana para expresar ‘Survey sistemático’. Survey es una palabra inglesa que en el contexto de la astronomía se traduce como inspección cuidadosa. Estamos hablando entonces de una inspección cuidadosa sistemática. Aquí la palabra sistemática se emplea para expresar que el trabajo se hace bajo un método o métodos específicos y no de manera desordenada o aleatoria. Para evitar confusiones con la traducción al español, usaré la palabra inglesa survey para referirme a estos procesos sistemáticos de análisis y registro.
Centros de Datos Astronómicos. 4270 años después de la aparición del libro de Yao en China, y para el año 1970 de nuestra era, eran tantos los productos de datos (catálogos) existentes resultados del análisis de surveys, que comenzaron a aparecer instituciones científicas dedicadas en recogerlos y almacenarlos. La incipiente internet ya comenzaba a permitir el acceso a estos catálogos vía protocolos de transferencia de archivos (ftp).
Los catálogos, en su gran mayoría expresados en textos y en imágenes, comenzaron a ser una herramienta de primera mano para los investigadores. Ya para los años 90, la tecnología de almacenamiento masivo, el poder computacional, los nuevos modelos de representación en bases de datos y la moderna internet, permitieron que estos centros pudieran llevar a cabo su trabajo de forma bastante satisfactoria.
No siendo ya un problema el almacenamiento de información digitalizada, comenzaron a proliferar los centros con herramientas en consulta línea. De este modo la astronomía empezó a tomar otro rumbo, pues ya los datos no eran del dominio de los observatorios que escribían los catálogos, sino que la publicación de todos estos catálogos hizo asequible públicamente la astronomía a todo el interesado. Particularmente la astronomía amateur tuvo un gran auge debido a esta masiva apertura de información en un formato asequible a todos estos amantes de las ciencias de la astronomía.
Desde estándares de representación de datos en catálogos, hasta el acceso a los catálogos totalmente en línea y de forma gratuita, el auge de los centros astronómicos marcó el comienzo de una nueva forma de hacer astronomía. Todo un universo al alcance del teclado.
Uno de los centros de datos más completo hoy en día se le conoce como CDS(Centre de Données astronomiques de Strasbourg – http://cdsweb.u-strasbg.fr/) en Francia, que es el sucesor del previo ADC (Astronomical Data Center- http://adc.gsfc.nasa.gov/) de la NASA, que estuvo vigente por 25 años.
El CDS es un centro de datos dedicado a coleccionar datos astronómicos e información relacionada y hacerlo publico a nivel mundial; tiene servidores con copias de la información y de los servicios de consulta en varios países alrededor del mundo, conocidos como mirrors (espejos). El centor CDS cuenta con varios servicios; de particular interés para este artículo el servicio en línea de consulta de catálogos de datos denominado Vizier (http://vizier.u-strasbg.fr/viz-bin/VizieR), que a la fecha de la escritura de este artículo, puede consultar 6300 catálogos de los 7400 almacenados. No se deje engañar por estos números: un sólo catálogo de estos puede tener almacenada información de miles o millones de objetos en el universo.
Nuevas formas de hacer astronomía. Pero, qué podemos hacer con toda esta información? Si bien es cierto que es ahora todo un lujo contar con todas estas bases de datos astronómicas y astrofísicas, también es cierto que se debe contar con los conocimientos para poder abordar dichos catálogos y hacerlos útiles; se habla entonces de la necesidad de conocer mejor los aspectos teóricos de la astronomía y la astrofísica y de saber exactamente cómo aplicar dichos catálogos para hacerlos útiles al novicio en astronomía, al amateur, o al profesional.
Aparecen entonces distintos niveles del uso de estos repositorios de información: en primer lugar se encuentra el astrónomo profesional, el cual puede hoy examinar datos muy específicos para sus investigaciones, sin tener que ir a recoger los datos a la fuente directamente en un observatorio. Esto es, si los datos requeridos para una investigación ya fueron recogidos por alguien y esos datos cubren las necesidades de información básicas requeridas por un investigador, dicho investigador podrá referirse directamente a esos datos para elaborar sus nuevas hipótesis y podrá usar una computadora para procesar los datos de la manera en que necesite hacerlo para obtener los resultados que necesita para su trabajo. 
Lo interesante en este caso es que en el mejor de los casos se podría llegar a contar con varios catálogos que apoyarían estas nuevas investigaciones. Si por el contrario no se cuenta con catálogos que cubran una necesidad específica de información, los investigadores deberán proceder a crear los datos a partir de nuevas observaciones, lo que llevará a la creación de nuevos catálogos que servirán de base a futuras investigaciones. Los catálogos hoy son fundamentales para la investigación del astrónomo profesional, y son esas investigaciones las que día a día generan nuevos catálogos que son incorporados a todos estos grandes repositorios.
En segundo lugar encontramos al astrónomo amateur y al iniciado en astronomía. Es probable que ellos no usen los catálogos directamente, pero si lo hagan indirectamente. Muchos programas de computadora usan como base de sus cálculos y como base de sus despliegues gráficos, distintas versiones de catálogos que son preparados para la herramienta de software específica. Por ejemplo los simuladores del cielo, los cuales pintan el cielo para una localidad del observador en una fecha y hora específica en el pasado o en el futuro, usan catálogos con información actualizada de medidas de objetos en el universo, clasificados como catálogos de astrometría. Los cálculos futuros, presentes o pasados son del dominio del software, pero los datos base son los brindados por el catálogo. Un ejemplo de este uso se ve en software de libre distribución de muy buena calidad, como Cartes Du Ciel, WinStars y otros similares pero más orientados al usuario neófito, como Stellarium, que es pensado para todo aquel que apenas comienza su recorrido por la amplia ciencia de la astronomía. Incluso Google Earth (http://earth.google.com/) incluyó un módulo de exploración del cielo bastante fácil de manejar para el neófito o el amateur.
Consuta En Línea de Surveys estelares. Cada vez que un telescopio de un observatorio astrofísico apunta a cielo, lo hace bajo una riguroso plan de observación que se debe seguir para poder cumplir con los presupuestos asignados a las diferentes investigaciones. Es por eso que un telescopio debe ser aprovechado al máximo todo recurso disponible (el más importante es el tiempo), pues no se puede perder la oportunidad para registrar todas las observaciones hechas, de tal manera que sean asequibles más adelante ‘en diferido’. Un telescopio no se puede dar el lujo de apuntar al cielo y no dejar registro de ello. Es muy malo para la ciencia ver un acontecimiento con los ojos de los científicos, dejar un recuerdo en sus mentes y no dejar registro fotográfico de dicho eventos para la posteridad. Debido a lo anterior, hoy toda observación es registrada usando técnicas computacionales avanzadas que permitan almacenar un registro fotográfico completo en distintas longitudes de onda. Esto es, cada trazo de un telescopio en el cielo puede ser analizado en otro momento con cuidado para buscar información de interés.
Todo esto lleva a que los proyectos de observación siempre vayan respaldados por tecnología computacional de punta, donde las grandes capacidades de almacenamiento y las velocidades de acceso son variables críticas del quehacer astrofísico.
Pero, y hecho esto, que sigue? Lo que sigue es permitir que toda la comunidad interesada acceda estos inmensos repositorios de una forma estructurada. Esta es la “nueva ola” de la astronomía hoy: acceso a las observaciones del cielo y la información relacionada.
Esto nos lleva a un punto importante: no se tiene que ser rico o tener influencias para tener acceso a todos estos grandes observatorios. si bien es cierto que no estamos controlando el telescopio y que ni siquiera conocemos el lugar en el que se hicieron estas observaciones, podremos disfrutar del resultado realmente esperado y usar la información que necesitemos para nuestros requisitos de observación.
Esto tiene sus ventajas, las mismas que tenemos cuando podemos analizar las jugadas de un partido de fútbol en cámara lenta, hacer aproximaciones con zoom, devolvernos en el tiempo, usar cámara rápida, etc., todo al alcance del público general simplemente, contando simplemente con el acceso a internet y algo de banda ancha. El mejor ejemplo de esto hoy lo tiene el observatorio virtual Sloan Digital Sky Survey (http://www.sdss.org/), que puso a disposición sus Sloan digital Sky Tools (http://cas.sdss.org/dr6/en/tools/) para explorar el cielo tal y cual es observado por el telescopio.
Esta manera de volver pública la información obtenida por los telescopios y los observatorios se ha vuelto muy de moda. Por ejemplo, SkyView (http://skyview.gsfc.nasa.gov/) consulta información de diferentes surveys para desplegar información fotográfica del cielo. Debido a que es capaz de consultar una inmensa gama de surveys de diferentes laboratorios y observatorios, puede desplegar información fotográfica en diferentes longitudes de onda, lo que hace esta herramienta de la NASA una muy importante dentro del ámbito de los observatorios virtuales. Un observatorio virtual no cuenta entonces con telescopios, pero se conecta a las fuentes de datos de observatorios que publican información, como el SDSS.
Una gran lista de surveys que son usados por el SkyView es encontrada en http://skyview.gsfc.nasa.gov/cgi-bin/survey.pl.
Todos estos observatorios son bastante profesionales, pero permiten que el iniciado también se aproxime. Google Earth (http://earth.google.com/) es un pequeño observatorio virtual que se conecta a surveys de calidad, pero en sus primeras versiones sólo presenta información fotográfica. Es de esperarse que la versión mejore, pero personalmente no espero que lo haga hasta el nivel de SkyView o las herramientas de SDSS, pues el público objetivo de Google Earth es diferente. Claro que desearía que el futuro me contradijera, pero consideraría un error de Google si lo hace, pues se alejaría de un público objetivo importante.
El Presente. El presente de los servicios de información en astronomía y astrofísica, puestos a la orden del día para el profesional y el amateur, requiere de dos frentes de trabajo diferentes: el primero, los observatorios reales en tierra o en el espacio, los cuales se encargan de recoger información en diferentes longitudes de onda, y registrar la información en grandes repositorios de datos asequibles usando diferentes técnicas de software. El segundo frente de trabajo es aquel que se encarga de prestar servicios de software que acceden la información de los surveys creados por observatorios reales y que pueden ser llamados observatorios virtuales. Un observatorio real se puede encargar de las dos actividades (como el SDSS), pero un observatorio virtual como el SkyView no puede hacerlo y depende directamente de los surveys creados por los observatorios reales.
Como se ve, esto no es la astronomía del futuro, sino del presente. Es un tema estrictamente de educación y cambio en la manera en que se debe abordar la labor científica alrededor de la astronomía y la astrofísica.
Qué Sigue? Siempre vendrá algo mejor para la ciencia y el siguiente paso será poder extraer información escondida desde los repositorios datos en forma automática. Esto es lo que se conoce con el nombre de minería de datos, pero este tema no es del alcance de este artículo.
Desde hace aproximadamente 4500 años el hombre viene haciendo registros astronómicos. Desde la corteza de árbol, hasta el almacenamiento magnético y óptico, el universo viene siendo registrado por los investigadores. La ciencia y esa diminuta ventana de tiempo de 4500 años de registros, han permitido a la humanidad entender mucho sobre los miles de millones de años de existencia del universo.
La ciencia astronómica ya no es de unos pocos, sino de todos. Esto no es gratis y requiere de un esfuerzo mínimo para entender algo del lenguaje científico. Pero no hay nada más gratificante que comenzar a entenderlo y saber que su aplicación está al alcance de nuestras manos debido al potencial de la tecnología actual.
grax por los links de observatorios virtuales, son de mucha utilidad y motiva a muchos a interesarse por la astronomia que no tienen acceso a grandes telescopios,y saludos n_n