Nunca se sabe qué nuevos descubrimientos se esconden en las antiguas observaciones astronómicas. Durante casi cien años a partir de finales del siglo XIX, La fotografía con placas de vidrio seco recubiertas de emulsión fue el estándar de elección utilizado por los grandes observatorios y estudios astronómicos para documentar y obtener imágenes del cielo. Estas enormes colecciones de placas de vidrio todavía están disponibles en todo el mundo, archivadas en bibliotecas del observatorio y archivos universitarios. Ahora, un nuevo proyecto muestra cómo podemos traer de vuelta a la luz las historias contadas en estos viejos platos.

Se estima que más de 2,4 millones de placas de vidrio se encuentran en colecciones solo en América del Norte. Estos se tomaron desde la década de 1890 hasta la década de 1970, cuando los detectores CCD (Charged Couple Device) comenzaron a conectarse para astronomía. De estos, solo un estimado de 400, 000 placas se han digitalizado para investigar la calidad, más notablemente por los proyectos DASCH (el acceso digital al siglo del cielo en Harvard) y los proyectos internacionales APPLAUSE (Archivos de placas fotográficas para uso astronómico).

Un equipo del Departamento de Astronomía y Astrofísica de la Universidad de Chicago, y el Instituto Kavali de Astrofísica Cosmológica se preguntó si podría haber una manera más fácil de llevar estas viejas placas a la era digital moderna.

"El proceso de escaneo de planchas es bastante simple, "Will Cerny (Universidad de Chicago) le dijo a Universe Today". Después de que seleccionamos un plato, nos aseguramos de que la superficie esté limpia para que las partículas de polvo no se confundan con estrellas en la imagen final. Luego, configuramos nuestro escáner a la mayor calidad posible y producimos un archivo de imagen. En efecto, Consideramos que el escáner es un instrumento científico:por cada pequeña información en la placa, obtenemos una reproducción digital de la cantidad de luz transmitida a través de la fotografía. Desde allí, cargamos el archivo resultante en un sitio web que asigna las coordenadas celestes a la imagen, que también crea un archivo en un formato estandarizado para análisis astronómico ".

El equipo se dirigió a una fuente cercana, el Observatorio Yerkes. Para el estudio, el equipo de digitalización de placas de Yerkes quería una placa ideal para calibrar tanto el brillo estelar como el fondo del cielo, cubriendo una franja de cielo ubicada lejos del plano galáctico. El equipo también quería que las placas se tomaran en excelentes condiciones de cielo. con exposiciones largas que representan una buena variedad de objetos galácticos y extragalácticos para medir la magnitud límite.

Ubicado a orillas del lago de Ginebra en el sur de Wisconsin y construido por el astrónomo y fabricante de telescopios estadounidense George Ellery Hale en 1897, El Observatorio Yerkes también alberga una colección de 150, 000-200, 000 placas de vidrio. Aunque Yerkes alberga el gran telescopio de 40 ", el refractor operativo más grande del mundo, la mayoría de las placas de la colección se tomaron utilizando el reflector Ritchey de 24 pulgadas en Yerkes a partir de 1901 o en el Observatorio McDonald en el oeste de Texas.

La era y la utilización de placas de vidrio para la astrofotografía eran a menudo tediosas y engorrosas. A menudo, Los astrónomos tuvieron que dar forma a las placas a medida para que se ajustaran a cámaras específicas a mano utilizando cortadores de diamantes. Lo que luego siguió fue a menudo una noche fría y oscura en el ocular siguiendo una estrella guía, mientras se hicieron las exposiciones necesarias. Estas placas resultantes, sin embargo, sirven como una crónica del cielo que abarca casi un siglo.

Interpretar la escala de magnitud en los escaneos y calibrar las placas para factores como el brillo del cielo, el brillo y la saturación de la superficie (artefactos introducidos a menudo por el proceso fotográfico y de escaneo) producen una magnitud límite de +19, y el proceso de escaneo obtuvo una precisión superior a una décima de magnitud en brillo. Para el contexto, un gran telescopio de patio trasero normalmente puede ver hasta una magnitud de +14 en una noche clara con buena visibilidad, y los levantamientos terrestres modernos de todo el cielo, como PanSTARRS-1, tienen una magnitud límite de aproximadamente 10, 000 veces más débil, alrededor de la magnitud +24.

"La simplicidad del proceso permite digitalizar una gran cantidad de planchas en un período de tiempo relativamente pequeño, "dice Cerny." También tiene la ventaja de no requerir un escáner personalizado, haciéndolo accesible a los equipos sin los medios para diseñar o comprar uno. Los escáneres personalizados son prohibitivamente caros. Si nuestros métodos se pueden generalizar, luego, las colecciones de placas fotográficas de múltiples observatorios podrían estar disponibles para su uso en la investigación científica ".

En el final, el equipo seleccionó alrededor de 50 platos que cumplían con el criterio para el estudio. El equipo utilizó un escáner de artes gráficas Epson Expression 12000XL disponible comercialmente, acelerando y agilizando enormemente el proceso. Los archivos se escanearon inicialmente como archivos .TIFF positivos (con estrellas negras sobre un fondo blanco) y luego se guardaron como archivos FITS, un formato familiar para muchos astrofotógrafos modernos. El área de escaneo objetivo resultó en un campo de visión de 1,5 grados de ancho, aproximadamente tres veces el diámetro de una luna llena. Asombrosamente, Una de las primeras placas escaneadas por el equipo (Ry60) tomada en 1903 centrada en la galaxia de magnitud + 10 NGC 7331 ubicada a 45 millones de años luz de distancia en la constelación de Pegaso también mostró un visitante sorpresa:una 'estrella' invitada o posible supernova no visible en las imágenes de comparación SDSS (Sloan Digital Sky Survey). Si se confirma, esta sería la cuarta supernova conocida observada en esta galaxia.

"Nuestro equipo había escaneado varias planchas antes de decidirse por esta plancha en particular (Ry60) para nuestro papel ... sin embargo, ¡Al principio no teníamos ni idea de que esta placa ocultaba esta supernova candidata! ", dice Cerny." Estábamos revisando la imagen de la galaxia en la placa como parte de nuestro análisis, lo que implicó comparar la placa con una imagen moderna del mismo campo de cielo. En un punto, parpadeamos (alternamos rápidamente) entre las dos imágenes, y notó lo que parecía ser una estrella presente en la imagen de la placa ". El equipo también eliminó otros posibles falsos positivos, como un asteroide, mota de polvo o una nova clásica galáctica, antes de medir el brillo del objeto, consistente con una supernova distante.

Nuevos misterios en viejas placas de vidrio

¿De qué sirven las viejas imágenes del cielo en placas de vidrio? Bien, varios estudios recientes han recurrido al registro que documenta el cielo hace más de un siglo. Cuando los astrónomos notaron una atenuación anómala en la estrella KIC 8462852 de Tabby, observaron placas de vidrio viejas de la misma región para mostrar que la extraña estrella en realidad se está desvaneciendo en escalas de tiempo más largas. Otro estudio examinó la enana blanca cercana llamada Estrella de Van Maanen y demostró que los astrónomos habían documentado potencialmente evidencia de exoplanetas en 1917, si hubieran sabido buscarla.

Además de observar la variabilidad de las estrellas durante largos períodos de tiempo, Las placas antiguas abren la posibilidad de observar la astrometría estelar o la posición y el movimiento de las estrellas a través del movimiento adecuado a lo largo de una línea de base de más de un siglo. El equipo utilizó mediciones de la misión Gaia de la Agencia Espacial Europea para compararlas en el estudio para demostrar esta misma técnica. Gaia lanzó su catálogo DR2 (Data Release 2) con más de 1.6 mil millones de mediciones de posición estelar en 2018, y recientemente se hizo público con EDR3 (Early Data Release 3) el 3 de diciembre, 2020, con el lanzamiento completo programado para finales de 2021.

En el final, el equipo y el estudio demostraron una técnica de bajo costo pero efectiva para escanear fácilmente placas de vidrio astronómicas para la calidad del nivel de investigación, utilizando equipos disponibles comercialmente disponibles en el mercado. El equipo también tiene planes a largo plazo para hacer que los escaneos de placas y los libros de registro de Yerkes estén disponibles en línea para el público a través del sitio web de la Biblioteca de la Universidad de Chicago.

Definitivamente vale la pena el esfuerzo para preservar esas imágenes de placas de vidrio de antaño. Quién sabe qué otros descubrimientos astronómicos están esperando para ver la luz del día.