Midiendo curva de luz de asteroides a escala con smartphone

Uno de los mayores desafíos de la astronomía en general consiste en obtener información de objetos inaccesibles. Mediante telescopios y otros instrumentos hemos podido conocer lo que hay más allá de nuestro hogar planetario. En le caso particular del Sistema Solar también nos hemos podido acercar a planetas, satélites, asteroides y cometas gracias a la tecnología espacial. Sin embargo la exploración espacial no puede abarcar la infinidad de objetos menores que existen en nuestro vecindario solar. Estos objetos se deben seguir descubriendo y estudiando mediante telescopios ubicados sobre la superficie terrestre. Un problema es que la mayoría de los cuerpos menores son demasiado pequeños en relación a su gran distancia a la Tierra, lo cual hace que sea muy difícil descubrirlos y mucho más todavía obtener información sobre los mismos, siendo apenas puntos tenues en la imagen de los mejores telescopios. Mediante seguimientos  de meses y años se pueden llegar a conocer sus elementos orbitales como tamaño, excentricidad y orientación de la órbita en torno al Sol. Tema diferente es acceder a la información intrínseca como tamaño, forma, rotación o composición, ya que ni los mejores telescopios terrestres son capaces de resolver una imagen directa de estos objetos. Para esto se recurre a técnicas fotométricas y espectrométricas. Una de estas técnicas es la "curva de luz", que consiste en medir el brillo aparente de un objeto y su cambio en función del tiempo. A partir de esa información se puede obtener la velocidad de rotación de un asteroide, así como ciertos factores de forma. #EnseñanzaAstronomía


ACM2017:

El congreso astronómico ACM: "Asteroides, Cometas, Meteoros", es el principal evento internacional sobre cuerpos menores del Sistema Solar y esta semana, del 6 al 10 de abril, se desarrollará en nuestra ciudad de Montevideo, bajo la organización del Departamento de Astronomía de la Facultad de Ciencias, teniendo como principales responsables a los doctores Gonzalo Tancredi (SOC) y Tabaré Gallardo (LOC). #acm2017uy

Motivado por este evento comparto una actividad muy simple que puede ser utilizada en la enseñanza básica de la física, la astronomía o las técnicas astronómicas.


Curva de Luz con Smartphone:

1) Asteroide: Para demostrar esta técnica en un curso introductorio se puede utilizar un "asteroide" a escala, que puede ser simplemente un pedazo de plasticina, incluso una papa cualquiera o si se quiere algo más realista y se cuenta con impresora 3D, un modelo de asteroide a escala (estos se pueden descargar de bases de datos como por ejemplo https://nasa3d.arc.nasa.gov/models o https://space.frieger.com/asteroids/. entre otras).

2) Rotación: Para hacer girar el modelo de asteroide se puede utilizar un motor o taladro lento, un tocadiscos o incluso algún juguete.

3) Sol: Es importante que la iluminación que simula al Sol proceda únicamente de un foco puntual como por ejemplo una lámpara, una linterna o el flash de un smartphone, manteniendo el resto de la habitación oscura.

4) Medidas de luz: El instrumento de medida será el sensor de luz de un smartphone con sistema operativo Android. El sensor de luz (que el smartphone utiliza para regular el brillo de la pantalla) es fácil de encontrar ya que generalmente se encuentra encima de la pantalla, muy cerca de la cámara frontal. El sensor se debe orientar mirando hacia el modelo de asteroide. Para realizar las medias de intensidad de luz se puede utilizar alguna aplicación como Physics Toolbox Suite (Vieyra Software) en el modo "Sensor de luz" (Light Meter).

5) Análisis: Una vez realizadas las medidas se puede observar la curva de luz directamente en la pantalla del smartphone. También se pueden exportar los datos para analizarlos en la computadora mediante herramientas como Matlab, Scilab u otros. El período de rotación del asteroide se relaciona con el período de la curva de luz. Por otra parte el cociente entre máximos y mínimos de la intensidad de luz permite determinar un primer factor de forma del asteroide (por ejemplo, si el asteroide es esférico o tiene simetría de revolución con respecto a su eje de rotación entonces la curva de luz resultaría plana). Por supuesto que el factor de forma se puede ver alterado por cambios superficiales en el albedo o en la composición del asteroide, lo cual puede ser simulado pintando el modelo de asteroide. La curva de luz permite obtener información más detallada de la configuración, orientación y forma del asteroide, pero es algo que dejaremos para un trabajo posterior.


Midiendo curva de luz con "asteroide" de plasticina montado en un taladro, durante el workshop sobre física con smartphones que dimos en GeorgiaTech, Atlanta, el 18 de febrero de 2017, durante el congreso de invierno de la American Association of Physics Teachers, AAPTwm17.











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