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CIENCIA | El brillo natural de la noche

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Un reciente estudio analiza datos recogidos en 44 de los lugares más oscuros del planeta, incluidos los Observatorios de Canarias, para desarrollar el primer método de referencia completo para medir el brillo del cielo nocturno natural con fotómetros de bajo coste.

De los 44 fotómetros que componen la muestra, el Observatorio del Roque de los Muchachos (Garafía, La Palma) destaca como el lugar más oscuro de todos los analizados.

El cielo nocturno no es completamente oscuro. Incluso en los lugares más remotos existe un brillo del cielo producido tanto por componentes naturales de origen terrestre o extraterrestre, como por emisión de luz artificial resultado de la actividad humana. Aunque las principales fuentes brillantes como la Luna, la Vía Láctea o la Luz Zodiacal son fácilmente reconocibles, existe un resplandor que domina el brillo del cielo en las noches más oscuras, producido en las capas altas de la atmósfera y cuya variabilidad depende de forma compleja de factores como la época del año, la localización geográfica o el ciclo solar.

Los ciclos solares se rigen por periodos de actividad de 11 años. Hablamos de máximo solar cuando la actividad del Sol crece, aparecen manchas en su superficie y la emisión de su radiación aumenta, lo que altera las moléculas de la atmósfera terrestre y se produce un aumento del brillo del cielo nocturno del planeta. Cuando estos eventos son menos intensos, decimos que estamos en un mínimo solar. En 2018 el Ciclo Solar 24 entró en esta fase y, desde entonces, fotómetros TESS instalados por todo el mundo, han recogido 11 millones de medidas que han servido para definir un método de referencia para el estudio de la oscuridad natural con dispositivos de este tipo. Entre los resultados del artículo, que se publicará próximamente en la revista The Astronomical Journal, destaca la “observación sistemática de variaciones de corto periodo (del orden de decenas de minutos u horas) del brillo del cielo independientemente del lugar, estación del año, momento de la noche o actividad solar, y que se ha demostrado, por primera vez con fotómetros de bajo coste, que están asociadas a eventos que se producen en capas superiores a la mesosfera, es decir, al airglow”, explica Miguel R. Alarcón, investigador del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y primer autor del artículo.

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Figura1. En la parte superior de la imagen, el Observatorio del Roque de los Muchachos (Garafía, La Palma), tomada en febrero de 2020. La zona inferior refleja el cielo del hemisferio sur desde el Observatorio La Silla (ESO Astronomy), en abril de 2016. En esta composición, la Vía Láctea corre casi verticalmente por encima y por debajo del horizonte. En la mitad superior, Venus está inmerso en la luz zodiacal, que crea un círculo completo a través del cielo estrellado. También se pueden ver Andrómeda y las Nubes de Magallanes. Las cúpulas de los telescopios del observatorio de La Silla, aparecen boca abajo. Esta imagen, firmada por los astrofotógrafos Juan Carlos Casado y Petr Horálek fue Astronomy Picture of the Day (APOD) el 27 de febrero de 2020 (apod.nasa.gov/apod/ap200227.html). Más información e imagen en alta calidad: https://flic.kr/p/2iztCRG 

“Este trabajo ha demostrado la gran sensibilidad de fotómetros de bajo coste si trabajan en red. El análisis final del conjunto de los fotómetros TESS muestra el Gegenschein, una débil luminosidad del cielo nocturno, visible en la eclíptica -la misma región en la que podemos ver la Luz zodiacal o los planetas-”, señala Miquel Serra-Ricart, astrónomo del IAC y coautor del artículo. Y añade, “La red de fotómetros ha vuelto a demostrar que los Observatorios de Canarias juegan en primera división. A partir de los 44 fotómetros que toman datos desde lugares como Namibia, Australia, México, Argentina o Estados Unidos, entre otros, se ha podido determinar que el Observatorio del Roque de los Muchachos (ORM, Garafía, La Palma) es el más oscuro de todos ellos”. Como puede leerse en el artículo la oscuridad del ORM se acerca a la oscuridad natural -la luz artificial sólo añade un 2% al fondo de cielo-. De la red de fotómetros instalados en la Península, cabe destacar la gran oscuridad que presenta la Comunidad de Extremadura, la región del Montsec (Lleida), Javalambre (Teruel), Sierra Nevada o el Pirineo Navarro.

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Figura2. Panorámica vertical obtenida desde el Observatorio del Teide, que muestra una brillante luz zodiacal centrada sobre el volcán Teide nevado (Parque Nacional del Teide, Tenerife), con la Vía Láctea de invierno, desde la estrella Sirio a la izquierda –la estrella más brillante del firmamento- hasta el doble cúmulo de Perseo a la derecha. En la parte superior aparece la débil luminosidad del Gegenschein solo visible desde cielos muy oscuros. Esta imagen forma parte de una iniciativa de contaminación lumínica del proyecto europeo STARS4ALL (www.stars4all.eu). STARS4ALL sensibiliza a la sociedad sobre los efectos negativos de la luz artificial sobre el bienestar humano, la biodiversidad, la visibilidad de las estrellas, la seguridad y el desperdicio de energía. Crédito: Juan Carlos Casado. Imagen en alta calidad: https://flic.kr/p/26Av41L 

El estudio de la contaminación lumínica

Al brillo producido por la dispersión de la luz artificial nocturna (LAN) por los componentes de la atmósfera (moléculas de gas, aerosoles, nubes,….) se le conoce como skyglow artificial. Las estimaciones sugieren que más de una décima parte de la superficie terrestre del planeta experimenta LAN y que esa cifra se eleva al 23% si se incluye el brillo del cielo atmosférico. El 80% de la población mundial vive en lugares donde existe contaminación lumínica artificial y aproximadamente un tercio de ella no pueden ver la Vía Láctea. Quedan ya muy pocos lugares en el planeta donde se pueda apreciar, observar y medir la oscuridad natural.

Las preocupantes consecuencias de la contaminación lumínica, fruto de la actividad humana, sobre la naturaleza, nuestra salud y la astronomía han motivado el interés de la Ciencia por este tipo de contaminación atmosférica. A lo largo de las últimas décadas se han desarrollado y comercializado diferentes dispositivos, cada vez más precisos, para medir la oscuridad de las noches. Los fotómetros TESS del proyecto STARS4ALL que han hecho posible este estudio, están basados a su vez en el mismo sensor que el fotómetro SQM (Sky Quality Meter).

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Figura3. El Gegenshein es un suave brillo del cielo nocturno localizado en la dirección opuesta al Sol -el punto anti-solar- en la eclíptica. El Gegenshein solo puede detectarse en lugares oscuros con niveles de contaminación lumínica muy bajos. La anterior imágen fue tomada el 11 de marzo de 2021 desde el Observatorio del Teide (IAC, Tenerife). Crédito: Juan Carlos Casado. Imagen en alta calidad https://flic.kr/p/2kVXqUX
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Figura3. El Gegenshein es un suave brillo del cielo nocturno localizado en la dirección opuesta al Sol -el punto anti-solar- en la eclíptica. El Gegenshein solo puede detectarse en lugares oscuros con niveles de contaminación lumínica muy bajos. La anterior imágen fue tomada el 11 de marzo de 2021 desde el Observatorio del Teide (IAC, Tenerife). Crédito: Juan Carlos Casado. Imagen en alta calidad https://flic.kr/p/2kW2rHk

EELAbs: El uso sostenible de la luz artificial

Pero ya hay en marcha nuevos proyectos, utilizando nuevas tecnologías, para seguir investigando esta amenaza.

Este artículo, propone que para medir el alcance de contaminación lumínica es necesario combinar medidas de la luz dispersada por los núcleos urbanos realizadas desde el espacio (satélites principalmente) con mapas de oscuridad de espacios naturales remotos obtenidos a partir de la instalación de redes de fotómetros autónomos con alta resolución temporal y una separación media de kilómetros. Este es uno de los objetivos principales del proyecto EELabs EELabs (Energy Efficiency Laboratories), que coordina el Instituto de Astrofísica de Canarias y en el que participan la Sociedade Portuguesa para o Estudo das Aves (SPEA), la Universidad de las Palmas de Gran Canaria (ULPGC) y el Instituto Tecnológico de Energías Renovables (ITER). EELabs ha financiado el desarrollo de fotómetros autónomos que pueden operar de forma totalmente autónoma. A partir de estos dispositivos, el proyecto EELabs espera estudiar el impacto de la contaminación lumínica en las áreas naturales protegidas de la Macaronesia y sobre el grupo de aves más amenazado del mundo: las aves marinas. Actualmente se está trabajando sobre las islas de Tenerife, La Palma, Gran Canaria, Madeira y Corvo (Azores). Aunque se prevé ampliar las zonas de estudio a Lanzarote, La Gomera, Fuerteventura, El Hierro, Ilhas Desertas (Madeira) o Graciosa (Azores).

EELabs (eelabs.eu) es un proyecto financiado por el Programa INTERREG V-A MAC 2014-2020, cofinanciado por el FEDER (Fondo Europeo de Desarrollo Regional) de la Unión Europea, bajo el contrato número MAC2/4.6d/238. En EELabs trabajan 5 centros de la Macaronesia (IAC, ITER, UPGC, SPEA-Azores, SPEA-Madeira). El objetivo de EELabs es crear Laboratorios para medir la Eficiencia Energética de la Luz Artificial Nocturna en áreas naturales protegidas de la Macaronesia (Canarias, Madeira y Azores). STARS4ALL fue un proyecto financiado por la Unión Europea H2020-ICT-2015-688135.

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