La astronomía en el dominio del tiempo es el estudio de cómo los objetos astronómicos cambian con el tiempo. Aunque se puede decir que el estudio comienza con las Cartas sobre las manchas solares de Galileo , el término ahora se refiere especialmente a objetos variables más allá del Sistema Solar . Los cambios a lo largo del tiempo pueden deberse a movimientos o cambios en el propio objeto. Los objetivos comunes incluidos son supernovas , estrellas pulsantes , novas , estrellas en llamaradas , blazares y núcleos galácticos activos . Los estudios en el dominio del tiempo de luz visible incluyen OGLE , HAT-South , PanSTARRS , SkyMapper , ASAS , WASP , CRTS , GOTO y, en un futuro próximo, el LSST en el Observatorio Vera C. Rubin .
La astronomía en el dominio del tiempo estudia eventos astronómicos transitorios, a menudo acortados por los astrónomos a transitorios, así como varios tipos de estrellas variables, incluidas las periódicas, cuasi periódicas y de comportamiento o tipo cambiante. Otras causas de la variabilidad del tiempo son los asteroides , las estrellas de alto movimiento propio , los tránsitos planetarios y los cometas .
Los transitorios caracterizan objetos o fenómenos astronómicos cuya duración de presentación puede ser desde milisegundos hasta días, semanas o incluso varios años. Esto contrasta con la escala de tiempo de millones o miles de millones de años durante los cuales han evolucionado las galaxias y las estrellas que las componen en nuestro universo . Singularmente, el término se utiliza para eventos violentos del cielo profundo , como supernovas , novas , estallidos de novas enanas , estallidos de rayos gamma y eventos de perturbación de mareas , así como microlentes gravitacionales . [1]
La astronomía en el dominio del tiempo también implica estudios a largo plazo de estrellas variables y sus cambios en una escala de tiempo que va de minutos a décadas. La variabilidad estudiada puede ser intrínseca , incluyendo estrellas pulsantes periódicas o semirregulares , objetos estelares jóvenes , estrellas con estallidos , estudios de astrosismología ; o extrínseco , que resulta de eclipses (en estrellas binarias , tránsitos planetarios ), rotación estelar (en púlsares , estrellas manchadas ) o eventos de microlentes gravitacionales .
Los estudios astronómicos modernos en el dominio del tiempo suelen utilizar telescopios robóticos , clasificación automática de eventos transitorios y notificación rápida a las personas interesadas. Los comparadores de parpadeo se han utilizado durante mucho tiempo para detectar diferencias entre dos placas fotográficas, y la sustracción de imágenes se volvió más utilizada cuando la fotografía digital facilitó la normalización de pares de imágenes. [2] Debido a los grandes campos de visión requeridos, el trabajo en el dominio del tiempo implica almacenar y transferir una gran cantidad de datos. Esto incluye técnicas de minería de datos , clasificación y manejo de datos heterogéneos. [3]
La importancia de la astronomía en el dominio del tiempo fue reconocida en 2018 por la Sociedad Astronómica Alemana al otorgar la Medalla Karl Schwarzschild a Andrzej Udalski por su "contribución pionera al crecimiento de un nuevo campo de investigación astrofísica, la astronomía en el dominio del tiempo , que estudia la variabilidad de brillo y otros parámetros de los objetos en el universo en diferentes escalas de tiempo". [4] También el Premio Dan David 2017 fue otorgado a los tres investigadores líderes en el campo de la astronomía en el dominio del tiempo : Neil Gehrels ( Swift Gamma-Ray Burst Mission ), [5] Shrinivas Kulkarni ( Palomar Transient Factory ), [6] Andrzej Udalski ( Experimento de lentes gravitacionales ópticas ). [7]
Antes de la invención de los telescopios , los eventos transitorios que eran visibles a simple vista , desde dentro o cerca de la Vía Láctea , eran muy raros y, a veces, con cientos de años de diferencia. Sin embargo, eventos de este tipo quedaron registrados en la antigüedad, como la supernova de 1054 observada por astrónomos chinos, japoneses y árabes, y el evento de 1572 conocido como " Supernova de Tycho " en honor a Tycho Brahe , quien la estudió hasta que se desvaneció después de dos años. [8] Aunque los telescopios permitieron ver eventos más distantes, sus pequeños campos de visión (generalmente menos de 1 grado cuadrado ) significaban que las posibilidades de mirar en el lugar correcto en el momento correcto eran bajas. Las cámaras Schmidt y otros astrógrafos de campo amplio se inventaron en el siglo XX, pero se utilizaron principalmente para observar los cielos inmutables.
Históricamente, la astronomía en el dominio del tiempo ha llegado a incluir la aparición de cometas y el brillo variable de estrellas variables de tipo cefeida . [2] El proyecto DASCH está digitalizando antiguas placas astronómicas expuestas desde la década de 1880 hasta principios de la década de 1990, conservadas en el Observatorio de la Universidad de Harvard . [9]
El interés por los transitorios se intensificó cuando los grandes detectores CCD comenzaron a estar disponibles para la comunidad astronómica. A medida que se empezaron a utilizar telescopios con campos de visión más grandes y detectores más grandes en la década de 1990, se iniciaron las primeras observaciones masivas y periódicas, iniciadas por los estudios de microlentes gravitacionales, como el Experimento de lentes gravitacionales ópticas y el Proyecto MACHO . Estos esfuerzos, además del descubrimiento de los eventos de microlente en sí, dieron como resultado estrellas de órdenes de magnitud más variables conocidas por la humanidad. [10] [11] Estudios posteriores del cielo dedicados, como Palomar Transient Factory , la nave espacial Gaia y el LSST , se centraron en ampliar la cobertura del monitoreo del cielo a objetos más débiles, más filtros ópticos y mejores capacidades de medición posicional y de movimientos adecuados. En 2022, el Observador óptico transitorio de ondas gravitacionales (GOTO) comenzó a buscar colisiones entre estrellas de neutrones. [12]
La capacidad de los instrumentos modernos de observar en longitudes de onda invisibles al ojo humano ( ondas de radio , infrarrojos , ultravioleta , rayos X ) aumenta la cantidad de información que se puede obtener cuando se estudia un transitorio.
En radioastronomía, el LOFAR busca transitorios de radio. Los estudios en el dominio del tiempo de radio han incluido durante mucho tiempo los púlsares y el centelleo. Los proyectos para buscar transitorios en rayos X y rayos gamma incluyen Cherenkov Telescope Array , eROSITA , AGILE , Fermi , HAWC , INTEGRAL , MAXI , Swift Gamma-Ray Burst Mission y Space Variable Objects Monitor . Los estallidos de rayos gamma son un transitorio electromagnético de alta energía bien conocido. [13] El satélite ULTRASAT propuesto observará un campo de más de 200 grados cuadrados de forma continua en una longitud de onda ultravioleta que es particularmente importante para detectar supernovas a los pocos minutos de su aparición.
