Antonio
Martínez Picar
Sociedad
Universitaria de Astronomía
Con un total de 3826 registros de meteoros realizados por 33 observadores venezolanos durante 52.4 horas de observación, se realizó un análisis global de actividad de la lluvia de las Leónidas durante 1998. La máxima actividad observada en Venezuela ocurrió en el intervalo comprendido entre 234.682º y 234.731º de longitud solar (eq. 2000.0) con una THZ de 200±16. El perfil de flujo de meteoroides obtenido sugiere la presencia, en el interior del enjambre, de un componente rico en pequeñas partículas recientemente eyectadas por el cometa progenitor, y que, probablemente, sea el responsable de las conocidas tormentas.
La lluvia de meteoros de las Leónidas se ha convertido en una de las más dinámicas conocidas hasta el momento pues ha presentado sensibles cambios de un año a otro. Este hecho brinda una oportunidad única de conocer la evolución de los enjambres meteóricos. Hasta el año de 1994, la lluvia de meteoros de las Leónidas presentaba un máximo de actividad centrado alrededor de los 235.25º de longitud solar (lambda -referida siempre a eq. 2000.0-), correspondiente al 17 de Noviembre (aproximadamente), con valores máximos de Tasa Horaria Zenital (THZ) de alrededor de 20 meteoros por hora (met/h). Es en 1995 cuando la lluvia presenta el primer incremento brusco de actividad llegando a los 43 met/h al rededor de lambda=235.3º (MacRobert, 1996). Para 1996, la lluvia incrementa nuevamente su actividad máxima, alcanzando los 86 met/h en lambda=235.17º y, además, presenta un segundo pico ubicado en lambda=235.4º con una THZ de 45 met/h (Brown et al., 1997). En 1997, a pesar de los inconvenientes causados por la presencia de la lluna llena en la fecha del máximo, se determinó nuevamente la presencia de dos picos de actividad ubicados en lambda=235.22º y lambda=235.45º con THZs de 96 y 85 met/h respectivamente (Arlt et al., 1998a).
Durante los días comprendidos entre el 15 y el 21 de Noviembre de 1998, los astrónomos no profesionales del país se incluyen definitivamente en el esfuerzo promovido por el International Leonid Watch (ILW), cuya principal misión es la de llevar a cabo el primer seguimiento científico mundial de esta histórica lluvia que tanto ha influído en la astronomía de meteoros. Los observadores que tuvieron la suerte de contar con cielos despejados no fueron defraudados pues las Leónidas brindaron un hermoso espectáculo lleno de bólidos de excepcional brillo (algunos de mag. -15!) y estelas persistentes (de hasta 25 minutos de duración) que decoraron la bóveda celeste en las horas anteriores al máximo predicho por los astrónomos. Cabe resaltar que, definitivamente, no se detectó la esperada tormenta; sin embargo, la actividad máxima alcanzó el nivel de subtormenta, mostrando una THZ máxima de 200 met/h
Hasta el día 15 de Enero de 1999 se logró recopilar, en la Sociedad Universitaria de Astronomía (SUNA) -organismo que ejerció la función de "centro coordinador" de la campaña-, una base de datos con un total de 3826 meteoros registrados durante 52.4 horas de observación llevadas a cabo por 33 observadores de todo el país. A continuación, se presenta la lista de los observadores contribuyentes y la Sociedad u Organización a la que pertenecen:
Marcos Hostos y Shirley Romero (ACA); Katherine Viera (ALDA); Sami Rozembaum (CEDA); Jasmel Acosta, Claudia Colonnello, Pedro Correa, Juán Fernández, Rómulo Liporacci y Beriozka Rodríguez (CEDA -San Antonio-); Carlos Lander, Edgar Lander, José Nuñez, Heimdall Otero, Jesús Otero, Ricardo Salamé y Marcos Verde (Contacto con el Universo); Orestes Manzanilla (GUIA);Arnaldo Arnal y Andrés Valencia (Observatorio Arval); Christian Castillo (The Planetary Society -capítulo zuliano-); Magaly Acosta, Marlene García, Lesly Quijano, Víctor Quijano, Jasmín Rengifo, Jamileth Rengifo y Dionisia Tunguj (Red de Observadores del Universo); Franklin Vásquez (SAMAR); Tobías Arias (SOVAFA); Juan José Downes, Suyin Perret-Gentil y Antonio Martínez (SUNA)
Un aspecto importante que merece ser resaltado es el hecho de que la lluvia fue observada a lo largo de una buena parte del territorio nacional, recibiéndose reportes de observaciones realizadas desde las siguientes localidades:
Safari Carabobo (Edo. Carabobo); Adícora (Edo. Falcón); Serranía de los Morichales (Edo. Guárico); Bobare y Palo Verde (Edo. Lara); Los Teques, San Antonio, Parque Nacional El Avila, Sartenejas y Zona Metropolitana de Caracas (Edo. Miranda); Punta de Piedras (Edo. Nueva Esparta); Anare y Quebrada Seca (Edo. Vargas), Maracaibo (Edo. Zulia).
El objetivo central de este trabajo es llevar a cabo un análisis global de todos los registros visuales disponibles para caracterizar el comportamiento de la lluvia y obtener una descripción física del enjambre.
La mayoría de
las observaciones se concentran en la noche del 16 al 17 de Noviembre y es allí
donde se posee la mayor cantidad de estimaciones de magnitud (333 meteoros).
Podemos intentar dividir estos datos para obtener tres valores de Relación
Poblacional (r) durante la noche en cuestión. Las observaciones realizadas
en otros días son insuficientes y no cumplen los requisitos mínimos para aplicarles
el análisis correspondiente (Koschack et al., 1990b). Sin embargo, a manera
ilustrativa, podemos incluir dichos datos en el análisis para tener una
idea de la variación en el tiempo de la distribución de masas de los meteoroides
del enjambre. En la figura 1 aparece el perfil de r según lo explicado
anteriormente.
Figura 1: Perfil ilustrativo de la relación poblacional de las leónidas durante 1998 obtenido a partir de las observaciones realizadas en Venezuela.
Como consecuencia de lo anterior, se observa que los errores asociados a cada punto del gráfico son realmente elevados, sin embargo dicho gráfico nos permite apreciar la evolución de r en el tiempo. En los puntos inicial y final del gráfico, podemos observar la presencia de valores superiores a 2.5, y en el intervalo centrado alrededor de lambda=234.75º (cercano al período de máxima actividad registrada sobre Venezuela), el valor se encuentra alrededor de 1.4. Valores de r cercanos a la unidad significan, prácticamente, la ausencia de meteoros débiles; cosa que refleja la lluvia de bólidos observada durante esa noche. Los valores bajos de r indican la presencia de partículas de mayor masa, las cuales han superado las perturbaciones gravitatorias y el efecto Poyting-Robertson, y que, usualmente, se asocian con partículas viejas, eyectadas hace mucho tiempo por el cometa progenitor. Los valores elevados, contrariamente, están asociados a partículas recientes, cuya masa es menor y que fueron eyectadas hace apenas una o dos revoluciones cometarias. La presencia de valores elevados de r al principio y al final del gráfico reflejan que las partículas de menor masa (más suceptibles a las razones expuestas anteriormente) se han desviado mayormente de su órbita original y por ello se ven alejadas del centro del enjambre. Por otro lado, si la causa de las tormentas es la presencia de abundante cantidad de partículas recientemente expulsadas por el cometa 55P/Temple-Tuttle, el perfil de r debería presentar un incremento de muy corta duración ubicado en algún punto intermedio del gráfico. Se puede concluir que desde Venezuela, definitivamente, no se detectó la presencia dicho incremento en r.
Con el objetivo de aumentar la confiabilidad de los resultados, se pueden agrupar todos los registros de la noche del 16 al 17 de Noviembre y hacer un único cálculo de r para dicho período. Los registros de las demás noches de observación no son procesables por la escasez de datos. Vale la pena enfatizar la importancia que tiene la determinación de este parámetro, que es la base sobre la cual se realizarán los siguientes análisis. Finalmente, se concluye que el valor de la relación poblacional alcanzado por la lluvia de las leónidas durante 1998 para el período comprendido entre 234.682º y 234.847º de longitud solar (17 de Noviembre, entre las 5h 35m y las 9h 32m TU) es r=1.41±0.25
Perfil de Actividad
Con el fin de aumentar la confiabilidad de los resultados de este análisis, solamente se utilizaron aquellos períodos observacionales realizados con el radiante a más de 20º de altura y cuyo factor de corrección total por magnitud límite, cielo cubierto y altura del radiante no excediera el valor de 5. Ahora bien, el cálculo de THZ podría verse afectado por desviaciones en el factor de corrección zenital , cuyo valor geométrico es sen-1 hR, siendo hR la altura del radiante. Dichas desviaciones se reflejan sobre el exponente de la expresión anterior, el cual podría tomar valores un poco mayores o menores a la unidad. Sin embargo, hasta el momento no se tienen pruebas concretas de que dicho exponente zenital , para el caso de las Leónidas, sea distinto de 1.0 (Arlt et al., 1996), por ello, éste será el valor asumido en los cálculos de este informe. Una manera de reducir los errores sistemáticos en este sentido sería utilizar solamente observaciones realizadas con el radiante a más de 50º de altura; pero si se hace esto, serían muy pocos los períodos disponibles para la obtención del perfil de THZ.
Para calibrar las THZs individuales, se hace indispensable la determinación precisa de la Magnitud Límite Estelar (MALE) y del porcentaje de cielo cubierto (dentro del campo de visión, exclusivamente). Por otro lado, con el objeto de incluir en este análisis las THZs de las observaciones realizadas en los días anteriores y posteriores al 17 de Noviembre, se utilizaron los valores de r obtenidos por la International Meteor Organization (IMO) y publicados en el Boletín Nº 13 del ILW (Arlt, 1998b).
Aplicando el método
de análisis propuesto por IMO (Koschack et al., 1990b) a la suma de 1095 leónidas
registradas en 14.93 horas por una total 10 observadores, se obtuvo el perfil
de actividad que aparece en el gráfico de la figura 2.
Figura 2: Perfil de Tasa Horaria Zenital de la lluvia de las Leónidas durante 1998 obtenido a partir de los reportes realizados por los observadores contribuyentes.
Resalta la escasez de datos en los días anteriores y posteriores al 17 de Noviembre -especialmente los días 18 y 19 de los cuales no se tienen reportes de observación disponibles-. Se puede apreciar que la THZ de la lluvia, en los días anteriores al máximo, no supera los 20 met/h (nivel de actividad habitual de esta lluvia). Sin embargo, es notable el abrupto pico de actividad registrado durante la noche del 16 al 17 de Noviembre donde se alcanzó una THZ máxima de 200±16 en lambda=234.706º (17 de Noviembre a las 6:10 TU). Lo abrupto del pico alrededor del máximo, indica que no sería adecuado utilizar esta lluvia para la determinación de los coeficientes de percepción de cada observador.
Durante el período de actividad de las Leónidas -14 al 21 de
Noviembre-, se registraron meteoros provenientes de las corrientes de las Táuridas
(Norte y Sur) y las Alfa Monocerótidas (según el catálogo de IMO), y, por supuesto,
del llamado fondo esporádico. Por ello resulta de vital importancia la
clasificación de los meteoros pertenecientes a la lluvia para la correcta determinación
del perfil de THZ pues, aún en el momento de máxima actividad, la proporción
de meteoros pertenecientes al radiante con respecto a los que no lo son se mantuvo
en un valor apreciable (alrededor del 10%). Si bien el gráfico de la figura
2 no presenta una curva contínua, la situación mejora un poco en el gráfico
de la figura 3, que no es más que una ampliación del gráfico anterior, llevada
a cabo alrededor de la zona del máximo de actividad.
Figura 3: Detalle del Perfil de THZ de la Figura 2 correspondiente al período de máxima actividad registrada desde Venezuela.
Como se puede apreciar, el perfil muestra una tendencia al descenso en la actividad durante la observación de la madrugada del 17 de Noviembre de 1998, registrándose una THZ de 167±10 hacia las 9h 03m de TU (lambda=234.827º). En este gráfico se constata que lo observado en Venezuela durante la citada noche fue el decaimiento del ancho componente de fondo que mostró la lluvia de las Leónidas durante 1998. Las barras de error que aparecen en los gráficos, están relacionadas con la cantidad de observadores que cubrieron dicho período, es decir, mientras mayor sea la cantidad de observadores involucrados, menor es el error asociado a cada valor de THZ obtenido.
Según el Dr. Mark Kidger del Instituto Astrofísico de Canarias (IAC), la actividad las Leónidas observada durante el 17 de Noviembre de 1998 sobre los cielos de Venezuela debe ser clasificada como subtormenta (Kidger, 1996). Por otro lado, a pesar de no haber alcanzado el nivel de tormenta, es indiscutible el hecho de que es la actividad meteórica más alta registrada en Venezuela desde el año de 1799 (Humboldt, 1985).
El cálculo del
flujo de meteoroides (capaces de generar meteoros de mag<=+6.5) comienza con
problemas pues uno de los pasos para dicho cálculo es corregir la THZ observada
a THZ real a través de la función c(r), la cual debe ser ajustada para
este análisis pues la fórmula utilizada comunmente es válida sólo si r
toma valores entre 1.8 y 3.5 (Koschack et al., 1989a). Como se observó en el
gráfico de la figura 1, durante 1998 las Leónidas presentaron valores de r
inferiores al límite mostrado anteriormente. También es importante tomar en
cuenta que para este cálculo es necesario conocer la llamada área reducida
(Ared), la cual, si el valor de r se halla entre 1.8
y 3.5, es prácticamente independiente de la altura del centro del campo de visión
y pasa a comportarse como una función que depende exclusivamente de r.
De nuevo, este no es el caso de las Leónidas de 1998. Para obtener el valor
de Ared, debemos realizar una integración numérica sobre el
área de recolección estándar, tomando en cuenta la distancia de dichas
áreas al observador y la extinción zenital correspondiente a la altura de las
mismas. En base a estos resultados, se puede construir el perfil del flujo de
meteoroides, tal como se muestra en el gráfico de la figura 4, obtenido en base
al análisis de un total de 623 leónidas registradas por 6 observadores durante
10.04 horas. Nótese que para la obtención del valor de Ared individual
(al menos durante los períodos en que r<1.8), es de vital importancia
conocer la altura del campo de visión de cada observador. Curiosamente, este
fue uno de los datos menos reportado por los observadores contribuyentes. 
Figura 4: Perfil del Flujo de Meteoroides de la lluvia de las Leónidas obtenido a partir de los datos recogidos por observadores venezolanos en 1998.
A pesar de que la densidad numérica espacial es una característica obvia de la estructura de un enjambre, generalmente el flujo de meteoroides es una medida más adecuada para muchos cálculos. De cualquier manera, la densidad numérica se puede obtener fácilmente diviendo el flujo obtenido entre la velocidad geocéntrica de los mismos, la cual es prácticamente una constante para todas las partículas pertenecientes al mismo enjambre. En el caso de las Leónidas, dicha velocidad es de 70.7 km/s.
Comparando el perfil de THZ con el de flujo, se puede apreciar
que los comportamientos en cada caso, aunque parecidos, definitivamente no son
iguales. Se puede observar que, a pesar de comenzar en un nivel relativamente
alto (0.0074 met·km-2·h-1 para lambda=232.790º), el flujo
disminuye hasta llegar al valor de 0.0014 met·km-2·h-1
el día 16 de Noviembre a las 7h 52m TU (lambda=233.769º), para luego comenzar
su ascenso y llegar a un valor máximo de 0.0155 met·km-2·h-1
alrededor de lambda=234.816º (17 de Noviembre a las 8h 47m TU); un poco
más de 2h 30m después de haberse registrado la máxima actividad. Como es de
esperar, el flujo cae considerablemente hacia los últimos días de observación.
Figura 5: Detalle del gráfico de la Figura 4 alrededor de la noche del 16 al 17 de Noviembre de 1998.
En la figura 5 se presenta una ampliación del gráfico anterior alrededor de la zona correspondiente al máximo. En este gráfico se puede apreciar que, a diferencia del perfil de THZ, el flujo de meteoroides tiende a crecer a lo largo de la noche del 16 al 17 de Noviembre de 1998. Esta tendencia al crecimiento del flujo indica que la Tierra se fue adentrando poco a poco en la zona más densa del enjambre. Como se indicó al principio de esta sección, este perfil de flujo fue obtenido aplicando la base del método propuesto por R. Koschack y J. Rendtel (Koschack, 1989a) adaptádolo a los bajos valores de r registrados en esta ocasión; sin embargo, pudiera darse el caso de que el modelo de AR no se comporte más como se ha considerado hasta el momento. Cualquier intento por realizar un nuevo modelo matemático debe partir de un estudio empírico de la relación poblacional y la física intrínseca de los meteoroides pertenecientes al enjambre. Lamentablemente, son muy pocos los datos recogidos por los observadores venezolanos durante la campaña de observación de las Leónidas como para plantear un estudio estadístico realmente "confiable". Por ello, se debe prestar atención a los análisis que se están realizando con los registros almacenados por la IMO durante 1998, los cuales podrían arrojar como resultado nuevas metodologías de estudio que permitan aumentar la confiabilidad de los resultados.
La subtormenta de las Leónidas observada durante la madrugada del 17 de Noviembre de 1998 es la mayor actividad meteórica registrada en Venezuela desde el año de 1799, proporcionando una Tasa Horaria Zenital máxima de 200±16 meteoros por hora en el intervalo comprendido entre los 234.682º (5h 35m TU) y los 234.731º (6h 45m TU).
La diferencia entre los valores de los extremos y los centrales en el perfil de r (figura 1), sugiere que los meteoroides de la lluvia han sido víctima de la usual dispersión que afecta a los enjambres meteóricos, desplazando las partículas más pequeñas hacia los extremos del tubo y conservando las de mayor masa concentradas en el centro del mismo. Probablemente las tormentas de las Leónidas sean producidas por un componente del enjambre sumamente denso y cuya relación poblacional sea más bien alta; es decir, que esté compuesto mayoritariamente por partículas pequeñas recientemente expulsadas por el núcleo del cometa 55P/Tempel-Tuttle. Por otro lado, la tendencia al crecimiento mostrada en el perfil del flujo (figura 5), pudiera ser un indicio de cómo la Tierra se fue acercando cada vez más a dicho componente, el cual no pudo ser apreciado desde Venezuela debido a su ubicación geográfica.
Lamentablemente, cierto porcentaje de los reportes recibidos no pudieron ser procesados por insuficiencia de datos (falta de estimaciones de MALE, porcentaje de nubosidad y centro de campo de visión). Sin embargo, lejos de ser esto una crítica, lo que se desea es transmitir una palabra de aliento a todos los interesados para que no detengan sus esfuerzos en la astronomía de meteoros.
Deseo agradecer, en primer lugar, a todos y cada uno de los observadores contribuyentes con esta campaña, quienes entusiastamente enviaron sus reportes y cuyos datos son, sin lugar a dudas, el fundamento de este trabajo. Agradezco también a Rainer Arlt (comisión visual de la IMO), por todo el apoyo académico prestado, indispensable en el análisis de las observaciones. Igualmente, agradezco a Suyin Perret-Gentil (SUNA) por sus útiles comentarios acerca del borrador de este artículo y, finalmente, a la directiva y a los miembros de SUNA por el interés y el apoyo instrumental prestado para la difusión y el estudio del fenómeno de las Leónidas.
- ARLT, R.; RENDTEL, J.; BROWN, P., 1996: "ILW Bulletin 9: Results of the 1996 Leonid Maximum" WGN 24:6 (Diciembre 1996), pp. 203-206
- ARLT, R.; BROWN, P., 1998a: "Bulletin 12 of the International Leonid Watch: Final Results of the 1997 Leonids and Prospects for 1998" WGN 26:4 (Agosto 1998), pp. 161-165
- ARLT, R., 1998b: "Bulletin 13 of the International Leonid Watch: The 1998 Leonid Meteor Shower". WGN 26:6 (Diciembre 1998)
- BROWN, P.; ARLT, R., 1997: "Bulletin 10 of the International Leonid Watch: Final Results of the 1996 Leonid Maximum" WGN 25:5 (Octubre 1997), p. 210
- HUMBOLDT, A., 1985: Viaje a las Regiones Equinocciales del Nuevo Continente. Caracas, Monte Ávila Editores; 1985.
- KIDGER, M., 1996: "Una Historia de Dos Lluvias" Tribuna de Astronomía, Nº 122 (Enero 1996), pp. 60-65
- KOSCHACK, R.; RENDTEL, J., 1990a: "Determination of Spatial Number Density and Mass Index from Visual Meteor Observations (I)" WGN 18:2 (Abril 1990), pp 44-58
- KOSCHACK, R.; RENDTEL, J., 1990b: "Determination of Spatial Number Density and Mass Index from Visual Meteor Observations (II)" WGN 18:4 (Agosto 1990), pp 119-140
- MACROBERT, A.; 1996: "The Leonids: Waiting and Watching." Sky & Telescope, (Noviembre 1996), pp. 72-73
- OTERO, J.; GARRIDO, J.; RODRÍGUEZ, M.; GONZÁLEZ, R.; STRUVE, J.; SOTO, C., 1993: "Las Leónidas" Memorias de la 3ª Convención Regional de Observadores de la LIADA celebrado en Caracas, Venezuela, del 19 al 21 de Abril de 1991, pp. 113-114