Ocultaciones de objetos celestes

Las ocultaciones son un fenómeno astronómico que tiene lugar cuando un objeto celeste pasa por delante de otro objeto celeste, ocultándolo. Este suceso permite a los astrónomos y estudiosos obtener una gran cantidad de información sobre los dos cuerpos que participan en la ocultación.

Ocultación del planeta Saturno por el disco lunar
Ocultación del planeta Saturno por el disco lunar. La foto fue realizada el 14 de mayo del año 2014. Crédito de imagen: Paul Stewart.

No hay que confundir las ocultaciones con los tránsitos astronómicos y los eclipses. En las ocultaciones, el objeto más cercano tiene un tamaño aparente más grande y esconde completamente el objeto más distante.

En cambio, un tránsito astronómico sucede cuando el objeto más cercano tiene un tamaño aparente más pequeño que el del objeto más distante. Este sería el caso de Mercurio o Venus transitando por delante del disco solar.

El concepto de eclipse se usa para referirse a los casos en que un objeto celeste se mueve dentro de la sombra de otro. En este sentido, el eclipse solar es un mal llamado «eclipse», pues consiste en realidad en una ocultación del Sol por parte de la Luna; mientras que un eclipse lunar es un eclipse auténtico, ya que la Luna se mueve dentro de la sombra proyectada por la Tierra.

Cada uno de estos tres eventos es el efecto visible de una conjunción.

En las ocultaciones lunares, el movimiento orbital de la Luna alrededor de la Tierra oculta a otro objeto celeste, ya sea una estrella o un planeta. La órbita de la Luna está un poco inclinada con respecto al plano de la eclíptica: cualquier estrella con una latitud de la eclíptica entre -6,6 y +6,6 puede quedar oculta por la Luna o los planetas. Eso incluye a las estrellas Régulo, Espiga y Antares.

Las estrellas también pueden quedar ocultas por planetas, aunque las ocultaciones de estrellas brillantes no son tan frecuentes. Por ejemplo, no será hasta el año 2044 que la estrella Régulo quede oculta por el planeta Venus.

Incluso, es posible que un planeta oculte a otro, pero es menos frecuente. Al hecho de que un planeta más cercano tenga un tamaño aparente mayor que el planeta más alejado se le conoce como ocultación planetaria mutua. Por ejemplo, Júpiter ocultará a Saturno el 10 de febrero del año 7541.

La mecánica celeste de las ocultaciones

Cuando observamos el cielo nocturno podemos apreciar el movimiento aparente de las estrellas. Vemos que las constelaciones nunca cambian de forma y que, tras 23 h 56 min 4,1 s, vuelven a estar en la misma posición.

Pero otros objetos más cercanos como la Luna y los planetas parecen moverse de oeste a este a una velocidad menor respecto a las estrellas. La Luna tiene un movimiento aparente, de este a oeste debido a la rotación terrestre, y el propio, de oeste a este debido a su órbita alrededor de la Tierra.

Si la noche siguiente observamos el cielo nocturno, comprobaremos que la Luna ocupa una posición muy distinta a la de la noche anterior: hay que esperar casi una hora más para verla salir. También veremos que los planetas cambian de posición con el transcurso de los días, meses o años.

Por tanto, hay una categoría de cuerpos celestes que se mueve respecto a las llamadas estrellas fijas. Puede ocurrir que, durante el movimiento, uno de estos cuerpos móviles pase por delante de las estrellas que están en el fondo. Esto es debido a que las estrellas se encuentran mucho más lejos.

Cuando un objeto celeste pasa exactamente por delante de otro se habla de ocultación porque nos impide su visión. La ocultación más espectacular es la que tiene lugar cuando el disco lunar oculta el solar.

Los juegos de la Luna

Por sus grandes dimensiones aparentes —el disco lunar tiene un diámetro aparente de medio grado—, nuestro satélite es el objeto celeste que ofrece un mayor número de ocultaciones. Son particularmente espectaculares las que tienen lugar con estrellas brillantes o con los otros planetas.

Ocultación del planeta Venus por la Luna
Ocultación del planeta Venus por la Luna. Foto realizada el 2 de junio del año 2022. Crédito de imagen: Quentin Gineys.
Ocultación del planeta Marte por la Luna
Ocultación del planeta Marte por la Luna. Crédito de imagen: Ricardo J. Vaz Tolentino.
Ocultación del planeta Júpiter por la Luna
Ocultación del planeta Júpiter por la Luna. A la izquierda de Júpiter se observan los satélites Ío y Ganímedes. Foto del 26 de enero de 2002. Crédito de imagen: Mike Tyrrell.

En las proximidades del plano de la eclíptica hay algunas estrellas brillantes: Régulo, en la constelación del León, y Espiga, en la constelación de Virgo. Las ocultaciones de estrellas por la Luna pueden proporcionar informaciones sobre la órbita y la configuración de nuestro satélite natural.

Desde los observatorios podemos medir los instantes exactos en los que la estrella desaparece y reaparece detrás del borde del disco lunar; así pueden reconstruirse perfiles de los relieves que hay en la superficie lunar, cerca del borde.

Por otra parte, como la disposición de las estrellas se conoce con una gran precisión, la ocultación de una de ellas permite efectuar mediciones muy exactas de la posición de la Luna y de su movimiento orbital.

De hecho, el movimiento orbital de nuestro satélite no sólo viene determinado por la presencia de la Tierra, sino también por la del Sol y de los otros planetas. Además, la forma no perfectamente esférica de la Tierra y de la Luna, así como la proximidad entre ambos cuerpos, hacen el problema todavía más complejo.

Hoy sabemos que la Luna se está alejando muy lentamente de la Tierra.

Hay también una segunda medición que es posible gracias a una ocultación estelar por parte de la Luna: siguiendo el modo en que la luz de la estrella ocultada disminuye a medida que desaparece tras el disco lunar, puede saberse si la estrella tiene una compañera próxima, es decir, si es un sistema doble.

Con este sistema se ha pensado medir también los diámetros de estrellas gigantes. La dificultad radica en que, generalmente, estas estrellas se hallan a grandes distancias, lo que hace que su diámetro aparente sea muy pequeño, demasiado para poder evaluarse con este método.

La identificación del cuásar 3C 273

Con una ocultación lunar se consiguió localizar con precisión el primer cuásar descubierto. El Tercer Catálogo de Radiofuentes de Cambridge (3C), publicado en 1959, incluía diversos objetos, pero dada la poca resolución espacial no era posible situarlos con exactitud en la bóveda celeste.

Se aprovechó que la Luna pasaba por la región celeste en la que se encontraba la fuente número 273 para medir con precisión el momento en que la radiofuente desaparecía detrás del disco lunar. Con ello se descubrió que esta fuente está asociada a una pequeña estrella azul de la constelación de Virgo.

Estudios posteriores del espectro de luz que emite esta estrella permitieron comprender que se trata, en realidad, de una galaxia muy lejana que emite mucha radiación, superior a la que emite una galaxia normal.

Un estudio del modo en que las ondas emitidas por 3C 273 se extinguían a medida que desaparecía tras el borde lunar permitió comprobar que tal fuente no es puntiforme, sino extensa, formada por diversas partes próximas entre sí y que la mayor cantidad de radiación proviene sólo de una de ellas.

La estimación de la velocidad de la luz

Las ocultaciones tuvieron un papel bastante curioso en la historia de la ciencia cuando se quiso hacer la primera medición de la velocidad de la luz. La primera estimación se debe a Ole Christensen Rømer, un astrónomo danés que vivió en el siglo XVII; la hizo en el año 1676.

Rømer atribuyó los retrasos y adelantos en las ocultaciones y los eclipses de los satélites galileanos de Júpiter al hecho de que la luz viaja a una velocidad muy elevada, pero finita. De sus mediciones, resultó un valor de 225.000 km/s. Es un valor inferior al real, pero bastante bueno para la época.

El baile de los satélites galileanos

Hace algunos años, el plano de rotación de Júpiter pasó por el de la órbita terrestre. En tales condiciones, también el plano de las órbitas de los satélites de Júpiter se encuentra de modo que se ve de perfil; especialmente de los más luminosos, es decir, los satélites galileanos.

Por consiguiente, pueden producirse ocultaciones recíprocas entre satélites. El estudio de tales fenómenos permite obtener datos precisos sobre la órbita de estos objetos en su movimiento alrededor de Júpiter.

Ocultación de Ío por Ganímedes
Ocultación entre satélites galileanos. El satélite Ganímedes está a punto de ocultar a su vecino Ío (25 de mayo de 2009). Crédito de imagen: Mike Salway.

Una situación análoga se produce cuando el plano ecuatorial de Saturno coincide con la línea de observación de Saturno desde la Tierra: de este modo pueden observarse las recíprocas ocultaciones de sus satélites más luminosos.

El descubrimiento de los anillos de Urano

Las ocultaciones han sido también protagonistas de descubrimientos de objetos no observados anteriormente. Es el caso de los anillos de Urano. Hoy sabemos muchas cosas de estos anillos gracias a la sonda espacial Voyager 2. Sin embargo, su descubrimiento fue anterior al paso de las sondas espaciales.

Los anillos de Urano vistos por la sonda espacial Voyager 2 en 1986.
Los anillos de Urano vistos por la sonda espacial Voyager 2, el 22 de enero del año 1986. Crédito de imagen: NASA/JPL.

Los astrónomos James L. Elliot, Edward W. Dunham, y Douglas J. Mink querían estudiar la atmósfera de Urano aprovechando que el 10 de marzo de 1977 debía ocultar una estrella. Para ello prepararon fotómetros sensibles —miden la cantidad de luz procedente de un astro— de manera que pudieran acusar la disminución de luminosidad al pasar el disco de Urano por delante de la estrella.

Con ello, se esperaba obtener noticias sobre las capas más externas de la atmósfera de Urano y sobre la eventual presencia de anillos, presencia que sólo era una hipótesis apuntada por analogía con Saturno, puesto que ningún observatorio astronómico había logrado demostrar su existencia.

Debido a la inclinación del eje de rotación del planeta Urano (unos 97,77°), si hubiese anillos serían visibles prácticamente de cara, y por lo tanto se observarían pequeñas disminuciones en la luminosidad del astro lejano, en concomitancia con el paso de los anillos por delante de él.

Después de la desaparición y la siguiente reaparición de la estrella detrás del disco del planeta, estas caídas de luminosidad se repetirían de manera simétrica. Es imaginable, pues, la curiosidad con que se esperaba el acontecimiento.

Lectura de la ocultación de Urano.
Lectura de la ocultación de Urano.

El resultado confirmó totalmente la hipótesis de la existencia de anillos: en la trayectoria seguida con los datos de los fotómetros, fue posible observar cinco caídas de luminosidad de la estrella ocultada, dispuestas simétricamente respecto a la más profunda provocada por el disco de Urano.

Las órbitas de los asteroides

Las ocultaciones también permiten perfeccionar el conocimiento de las órbitas de los asteroides. Muchas veces se necesita que un asteroide pase frente a una estrella para determinar la posición precisa del mismo.

La posición de las estrellas es bien conocida, sobre todo después de la misión del satélite astrométrico Hipparcos de la ESA, que ha registrado con extraordinaria exactitud la posición de 2,5 millones de estrellas en el firmamento.

Estas estrellas representan un excelente sistema de referencia al que acudir cuando se efectúan mediciones de posición. Por tanto, las ocultaciones constituyen un instrumento de investigación muy interesante.