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Carte du Ciel

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La Carte du Ciel o Carta Fotográfica del Cielo[1] (literalmente, «Mapa del Cielo») y el Astrographic Catalogue o Catálogo Astrofotográfico[1] (también denominado como Astrographic Chart) fueron dos componentes distintos pero conectados entre sí de un proyecto astronómico internacional masivo, iniciado a finales del siglo XIX, dedicado a la catalogación y cartografiado de las posiciones de millones de estrellas con el objetivo de alcanzar hasta magnitud 11 en el catálogo y hasta magnitud 14 en la carta.

Veinte observatorios de todo el mundo participaron en la toma de más de 22 000 placas fotográficas de vidrio en un enorme programa de observación que se extendió a lo largo de varias décadas. A pesar de (o debido a) su vasta escala, el proyecto nunca obtuvo un éxito completo: la Carte du Ciel no se terminó, y aunque el Catálogo Astrográfico se completó, durante casi medio siglo fue en gran medida ignorado. Posteriormente, la llegada de los datos del satélite Hipparcos propició un desarrollo importante de la reutilización de este material fotográfico histórico. Carte du Ciel a menudo se considera el primer gran proyecto científico a escala internacional y sirvió de modelo para la organización de la actual Unión Astronómica Internacional.

Origen del proyecto

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Participantes en el Congreso Astrográfico Internacional de 1887

En el siglo XIX cada vez era más evidente para los astrónomos que la cooperación era necesaria, ya que la cantidad de datos de las observaciones aumentaba. Por otro lado, en las décadas de 1860 a 1880 varios observatorios astronómicos importantes habían empezado a usar con cierta regularidad la astrofotografía y en 1857 el pionero de esta técnica Warren de la Rue ya había propuesto elaborar un mapa fotográfico del cielo.[2] En este contexto Ernest Mouchez, por entonces director del observatorio de París, animado por los excelentes resultados obtenidos con los astrógrafos de los hermanos Henry y con el apoyo de David Gill, director del observatorio del Cabo de Buena Esperanza, concibió la idea de una colaboración internacional para construir un mapa fotográfico de todo el cielo.[3]

En 1885 Mouschez comunicó la idea a las principales sociedades astronómicas y a otros directores de observatorios. La iniciativa fue calando y en 1887 pudo convocar el Congreso Astrofotográfico Internacional con el objetivo de impulsar el proyecto y decidir los detalles técnicos y organizativos. El congreso, celebrado en París en abril de 1887, reunió a más de 50 delegados de 18 naciones[4] y se desarrolló como un evento de primer orden: discurso de apertura por parte del ministro de Asuntos Exteriores, recepción con el Presidente de la República, cena de gala e incluso una velada musical seguida de un baile.[5] Tras 9 días de trabajo se tomaron varias decisiones, entre ellas el nombramiento de un Comité Permanente Internacional que se encargase de dinamizar los trabajos preparatorios del proyecto, dado que algunos delegados consideraban probable que sus respectivos gobiernos facilitasen la financiación en un corto plazo.[6] El congreso fue un gran éxito,[7] en particular para Francia como país líder del proyecto.[4]

Objetivos y métodos

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El astrógrafo de la Carte du Ciel del Observatorio de San Fernando es de tipo Henry-Gautier y aún se conserva en sus instalaciones.

Una de las conclusiones principales del congreso fue que el proyecto perseguiría dos objetivos: una carta general del cielo con las estrellas hasta magnitud 14 y un catálogo de posiciones y magnitudes de las estrellas hasta magnitud 11. También se decidió que el instrumento para la toma de las fotografías debía ser un telescopio refractor con un objetivo de 330 mm y una distancia focal de 3.43 m, lo que permitía una escala de un arcominuto por milímetro en las placas fotográficas.[6] Este astrógrafo se debía basar en el diseño de los hermanos Henry y era en realidad un doble telescopio, dos telescopios montados juntos de manera que uno se dedicaba a hacer la fotografía y el otro servía para la observación directa así como para seguir el cielo y mantener la imagen centrada durante el tiempo de exposición.[8][9] El comité permanente recibía informes de los distintos observatorios, de sus preparativos y sus ensayos, pero también peticiones de directrices.[10] Basándose en todo ello, durante las sucesivas reuniones de dicho comité (1887, 1889 y 1891), se fueron decidiendo distintos detalles técnicos. Para el verano de 1891 el proyecto estaba listo para empezar.[11]

Ejemplo de publicación de la carta del cielo, en este caso del Observatorio de San Fernando

Todas las placas fotográficas eran de 16×16 cm y sobre ellas se tomaba una imagen que correspondía a un área del cielo de 2°10′×2°10′. El método de trabajo era diferente según la placa fuese para el catálogo o para la carta del cielo. Para el primero se hacían exposiciones de 10 segundos, 3 minutos y 6 minutos, desplazando el telescopio 30 arcosegundos entre cada una de ellas. Para las placas de la carta del cielo se tomaban tres exposiciones más largas, unos 20 minutos cada una, desplazando el telescopio 10 arcosegundos cada vez. Esto generaba tres imágenes de cada estrella dispuestas en forma de triángulo equilátero,[10] lo que permitía distinguirlas de los defectos de la placa y de otros objetos astronómicos como asteroides.[12] Además de la exposición del cielo, se impresionaba en la placa un cuadriculado que revelase las deformaciones que pudiera sufrir la emulsión fotográfica. Las placas del catálogo se utilizaban para medir las coordenadas de las estrellas, con una máquina denominada macromicrómetro,[13] y para estimar su magnitud.[14] Las placas de la carta se debían ampliar al doble y luego con ellas generar un heliograbado que permitiese imprimir muchas copias de la imagen en papel.[15]

Detalle de la imagen anterior donde se observa la triple exposición de cada estrella
File:Carte du ciel-5 78.jpg
Detalle de la imagen anterior donde se observa la triple exposición de cada estrella
Diagrama explicativo del patrón con el que se fotografiaba el cielo en el proyecto Carte du Ciel

Cada placa cubría unos 2°×2° pero sólo la parte central estaba libre de distorsiones ópticas. Por este motivo, y también para hacer una doble comprobación de la posición de las estrellas, cada área del cielo se fotografiaba dos veces, siguiendo un patrón de doble superposición completa esquina a centro[16] (ver diagrama). El patrón se seguía incluso en los límites de cada zona (un rango de declinaciones asignado a un observatorio), de tal manera que las placas de cada observatorio podrían solaparse con las de las zonas adyacentes. El patrón de solapamiento consistía en placas que se centraban en cada banda de declinación adjudicada, pero desplazadas dos grados en ascensión recta respecto a la banda anterior. Muchos factores, tales como el catálogo de referencia, la técnica de reducción y los formatos de impresión, se dejaron en manos de cada institución. El objetivo de exactitud posicional fue de 0.5 arcosegundos.[16][14]

Participantes y desarrollo

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En el congreso se había decidido que se podrían unir al proyecto todos aquellos observatorios que pudieran obtener financiación de sus respectivos gobiernos para adquirir los instrumentos necesarios.[4] En 1891, cuando todo estaba listo para empezar, la lista oficial de observatorios participantes era: Greenwich, Vaticano, Catania, Helsingfors, Potsdam, Oxford, París, Burdeos, Toulouse, Argel, San Fernando, Tacubaya, Santiago de Chile, La Plata, Río de Janeiro, Cabo de Buena Esperanza, Sídney y Melbourne, por orden decreciente de declinaciones asignadas.[17]

La llamativa ausencia de observatorios estadounidenses se puede explicar porque Pickering, en Harvard, estaba llevando a cabo un proyecto similar, que hasta cierto punto se podía considerar competidor. Las propuestas técnicas que Pickering había remitido al congreso no habían sido aceptadas, y prefirió crear este proyecto propio que se desarrollaría en el observatorio de Harvard y luego en el de Arequipa.[18]

De los 18 observatorios de la lista inicial, la mitad se repartía entre el Imperio británico (5) y la República de Francia (4). Sus fabricantes, además, proporcionaron los astrógrafos a casi todos los observatorios participantes. El modelo Henry-Gautier, de París, fue el más demandado, seguido del modelo del fabricante de Dublín, Grubb. Unos pocos adquirieron sus instrumentos a la firma germana Stenheil.[17]

Para 1900, los observatorios de La Plata, Río de Janeiro y Santiago de Chile no habían avanzado en sus tareas, por lo que el primero fue sustituido por Córdoba y el segundo por Perth.[19] Aunque en La Plata se había llegado a adquirir el astrógrafo, la fuerte crisis política y económica que sufrió la provincia de Buenos Aires, sumada a la larga enfermedad del director, Francisco Beuf, retrasó el inicio de las tareas. Durante este retraso el objetivo del astrógrafo quedó inutilizado por un accidente y esto anuló de manera definitiva la posibilidad de participar en el proyecto. El observatorio de Río de Janeiro también adquirió el astrógrafo, pero no llegó a instalarlo. Demoras en la construcción de la nueva sede del observatorio y exceso de trabajo del director Luís Cruls llevaron a que el observatorio desistiese de su participación. En Santiago de Chile la guerra civil de 1891 provocó muchos retrasos, pero finalmente el astrógrafo se instaló en 1894. Sin embargo no se pudieron iniciar los trabajos de fotografiado y en 1899 el comité declaró vacante la zona.[20] En 1909 hubo un nuevo intento, pero finalmente se reasignó la zona al observatorio de Hydebarad. En 1904 el observatorio de Potsdam también acusó problemas, por falta de recursos, y necesitó la ayuda del observatorio de Uccle.[19]

El proyecto se fue desarrollando a diferente ritmo en los distintos observatorios. En la tabla se pueden observar las zonas asignadas a cada uno de ellos, los rangos temporales de las placas, el número de estrellas medidas y el grado de consecución de los objetivos.

Observatorios participantes y estrellas medidas[16][21][22][23]
Observatorio
(Zona)		DeclinaciónÉpocaN.º de
Estrellas		CatálogoCarta
DesdeHasta
Greenwich +90° +65° 1892-1905 179 000 Completado Fotografías (una sola exposición) reproducidas en papel
Vaticano +64° +55° 1895-1922 256 000 Completado Heliograbados de una parte, resto en papel
Catania +54° +47° 1894-1932 163 000 Completado No se tomaron las fotografías
Helsingfors +46° +40° 1892-1910 159 000 Completado Fotografías tomadas pero no publicadas
Potsdam +39° +32° 1893-1900 108 000 Completado por otros observatorios (ver siguientes líneas: Hydebarad norte, Uccle y Oxford II) Fotografías tomadas, heliograbados y distribución hechos por Uccle
Hyderabad, declinaciones norte +39° +36° 1928-1938 149 000 Completado
Uccle +35° +34° 1939-1950 117 000 Sólo fotografías, las mediciones, cálculos y publicaciónes las hizo París
Oxford II +33° +32° 1930-1936 117 000 Completado, con ayuda de Hamburgo para la determinación de las constantes de las placas
Oxford I +31° +25° 1892-1910 277 000 Completado Fotografías no tomadas
París +24° +18° 1891-1927 253 000 Completado Heliograbados de declinaciones pares
Burdeos +17° +11° 1893-1925 224 000 Completado Heliograbados de declinaciones pares
Toulouse +11° +05° 1893-1935 270 000 Completado Heliograbados de declinaciones impares
Argel +04° −02° 1891-1911 200 000 Completado Heliograbados de declinaciones impares
San Fernando −03° −09° 1891-1917 225 000 Completado Heliograbados de declinaciones impares
Tacubaya −10° −16° 1900-1939 312 000 Completado Heliograbados de declinaciones impares
Hyderabad, declinaciones sur −17° −23° 1914-1929 293 000 Completado Fotografías no tomadas
Córdoba −24° −31° 1909-1914 309 000 Completado Fotografías tomadas pero no publicadas (excepto heliograbado de declinación −25°)
Perth −32° −37° 1902-1919 229 000 Completado Fotografías no tomadas
Perth/Edimburgo (Edimburgo sólo en medición y cálculos) −38° −40° 1903-1914 139 000 Completado Fotografías no tomadas
Cabo de Buena Esperanza −41° −51° 1897-1912 540 000 Completado Fotografías no tomadas
Sídney −52° −64° 1892-1948 430 000 Completado Fotografías no tomadas
Melbourne −65° −90° 1892-1940 218 000 Completado, con ayuda de Sídney para mediciones y publicación de 7 declinaciones y de París para la publicación de 4 declinaciones Fotografías tomadas, quizás con una sola exposición, pero no publicadas
Macromicrómetro con el que se medían las coordenadas de las estrellas en el Observatorio de San Fernando

También participaron otros observatorios que colaboraron en tareas diferentes de la toma de las fotografías, como fueron proporcionar catálogos de estrellas de referencia o medir las coordenadas de las estrellas en las placas y efectuar los cálculos para convertirlas a coordenadas ecuatoriales, así como reducirlas a la época 1900. Estas mediciones y cálculos suponían un esfuerzo económico adicional que algunos observatorios no podían afrontar. Era un trabajo delicado y de precisión, y muchos observatorios contrataron personal femenino para esta tarea, dado que se consideraba a las mujeres más capacitadas para labores que requerían paciencia y minuciosidad.[13][24] Aunque es muy probable que la razón más poderosa fuera la económica, ya que las mujeres recibían sueldos mucho menores que los hombres.[25] Algunos de estos equipos de trabajo fueron las «damas de la Carta del Cielo» en París, las «medidoras de estrellas» en Melbourne o el grupo de monjas de las Hermanas de la Caridad de Lovere que trabajó en el observatorio del Vaticano. En París el grupo de mujeres fue dirigido hasta 1901 por la destacada astrónoma Dorothea Klumpke, que ya se había encargado de la traducción de los documentos oficiales del congreso.[26]

Hubo más reuniones del comité, en 1896, 1900 y 1909. En las dos últimas se aprobaron resoluciones en la línea de incluir en el proyecto los nuevos intereses de la comunidad astronómica, para actualizarlo pues se empezaba a sentir obsoleto.[27] Así, en 1900 se aprobó por unanimidad dedicar parte de los esfuerzos a la medición de la paralaje del asteroide Eros,[28] y en 1909 se crearon subcomités para estas mediciones, para estudios galácticos y para un catálogo de estrellas de referencia. Esto permitió volver a impulsar el proyecto pero a costa de retrasar la consecución de sus objetivos originales. Pocos años después sobrevino un retraso mucho mayor, ya que la Primera Guerra Mundial afectó gravemente al desarrollo de los trabajos. La mayor parte de los observatorios se vieron obligados a reducir o interrumpir sus actividades por falta de recursos.[27] Potsdam tuvo que abandonar y otros observatorios se encargaron de su zona[23] (ver tabla).

Tras el fin de la guerra, se creó la Unión Astronómica Internacional (UAI) en 1919 y el proyecto pasó a ser gestionado por la comisión 23 de esta organización. El propio proyecto había propiciado una red internacional y unos métodos organizativos que facilitaron la creación de esta institución. El primer presidente de la UAI fue precisamente el presidente del comité de la Carte du Ciel en ese momento, Benjamin Baillaud.[29] La comisión 23 decidió priorizar el catálogo y la UAI financió la publicación de sus últimos 20 volúmenes. En 1964 se anunció de manera oficial que este objetivo había sido cumplido, a diferencia de la carta, que nunca se terminó. En 1970 la asamblea de la UAI decidió abandonarla definitivamente, pues los desarrollos técnicos y las nuevas necesidades de la astronomía la habían dejado obsoleta.[29][30]

Costes y beneficios

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Astrógrafo del fabricante Grubb utilizado en el observatorio de Sídney para el proyecto Carte du Ciel

Se han estimado los costes principales del proyecto en unos 18 millones de francos franceses (aproximadamente 80,6 millones de euros de 2026),[31] repartidos en 6 millones para las fotografías y las mediciones, y 12 millones para las publicaciones, tanto del catálogo como de la carta.[32] La excesiva duración del proyecto, debida a factores técnicos, políticos y de gestión, en parte no predecibles, supuso además un coste científico: el retraso en el desarrollo de la investigación astrofísica en los observatorios y países participantes. Con muchos recursos técnicos y humanos centrados en un proyecto de astrometría, la astrofísica se resintió en ellos y se desarrolló mejor en otros lugares.[33][34]

En los observatorios franceses el proyecto Carte du Ciel ayudó al proceso de descentralización, ya que los observatorios de los departamentos se estaban reforzando y procurando conseguir una cierta independencia del observatorio de París. El observatorio de Argel, en cambio, permaneció fuertemente controlado por París, pero su participación en el proyecto amplió de manera considerable su presupuesto. Burdeos y Toulouse también obtuvieron recursos adicionales y buenos instrumentos. La reputación de Francia se benefició del liderazgo del proyecto, incuestionable de principio a fin, con todas las reuniones del comité celebradas en Francia y siendo su presidente por defecto el director del observatorio de París. También supuso beneficios económicos para sus constructores de instrumentos y sus productores de placas fotográficas. Hasta 11 astrógrafos destinados a los observatorios participantes fueron fabricados en Francia, y muchos observatorios también adquirieron placas fabricadas en dicho país.[35]

En el lado británico, los observatorios australianos aseguraron su supervivencia e independencia gracias a su participación en el proyecto,[36] además de iniciar la separación de la astronomía profesional de la amateur en estas colonias, en las que la ciencia, en general, estaba floreciendo.[8] El fabricante de telescopios irlandés Grubb se benefició de la construcción de todos los astrógrafos de los participantes británicos más el de Tacubaya.[37]

Legado

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Pruebas del satélite Hipparcos.

Las posiciones del Catálogo Astrográfico fueron transcritas desde los volúmenes impresos originales a un formato legible por máquina entre 1987 y 1994 en el Instituto Astronómico Sternberg de Moscú.[38] En el Observatorio Naval de los Estados Unidos (USNO), en colaboración con otras instituciones, se hizo un trabajo similar.[16] Los datos así obtenidos se redujeron al sistema ICRS definido por Hipparcos, el satélite de astrometría de la ESA, por dos equipos diferentes siguiendo metodologías ligeramente distintas.[39][40] La reducción liderada por Andrey Kuzmin, de Sternberg, condujo al catálogo TRC y la liderada por Sean Urban, de USNO, al catálogo ACT. Poco después, Erik Hög, del Observatorio de la Universidad de Copenhague, que había colaborado en el TRC con Kuzmin, lideró la creación del catálogo Tycho-2 junto con USNO y científicos del Observatorio Europeo Austral (ESO) y del Instituto de Cálculo Astronómico de Heidelberg. Este catálogo consiguió obtener de los datos de Hipparcos las posiciones de 2.5 millones de estrellas, y los movimientos propios de todas ellas pudieron ser deducidos sobre todo gracias a una nueva reducción de los datos del Catálogo Astrográfico (más precisa que TRC y ACT) pero también usando las posiciones de las estrellas de otros 143 catálogos elaborados desde tierra.[41][42]

En resumen, la combinación de las posiciones centenarias de las estrellas ofrecidas por el Catálogo Astrográfico con los resultados obtenidos desde el espacio por Hipparcos ha permitido conocer con gran precisión los movimientos propios que se derivan para 2.5 millones de estrellas.[43]

Sean Urban escribió en 1998:[43]

La historia de los trabajos del Catálogo Astrográfico es la historia de una serie de personas esforzadas que dedicaron décadas tediosas de sus carreras a una sola meta. Algunos creen que también es la historia de cómo los mejores observatorios europeos del siglo XIX perdieron su liderazgo en la investigación astronómica por dedicar tantos recursos a este compromiso. Muchas veces retratado como una lección objetiva de exceso de ambición, el Catálogo Astrográfico se ha convertido recientemente en una lección de cómo se pueden encontrar nuevos usos a los datos antiguos.

Así pues, el valor científico de este proyecto se ha mantenido y se considera que puede seguir teniendo valor en el futuro.[44] Aparte de este valor científico concreto de las observaciones del proyecto, Carte du Ciel también sirvió para impulsar la astrofotografía y fue uno de los primeros ejemplos de una colaboración científica internacional, además de anticipar la organización de la astronomía en la Unión Astronómica Internacional.[45]

Referencias

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  1. 1 2 González, 1989.
  2. ↑ Chinnici, 2022, 1.2.
  3. ↑ Chinnici, 2022, 1.3.
  4. 1 2 3 Chinnici, 2022, 1.4.
  5. ↑ Motais de Narbonne, 1988.
  6. 1 2 González, 1989, p. 327.
  7. ↑ Haley, 2016, p. 25.
  8. 1 2 Tatarynowicz,.
  9. ↑ González, 1989, p. 329.
  10. 1 2 Haley, 2016, 14.1.
  11. ↑ Chinnici, 2022, 1.6.
  12. ↑ Jones, 2000, p. 5.19.
  13. 1 2 Chinnici, 2022, 1.11.
  14. 1 2 Jones, 2000, p. 5.17.
  15. ↑ González, 1989, p. 334.
  16. 1 2 3 4 USNO, 2006.
  17. 1 2 Chinnici, 2022, Apéndice A.
  18. ↑ Chinnici, 2022, 1.9.
  19. 1 2 Chinnici, 2022, 1.10.
  20. ↑ Paoloantonio, 2011.
  21. ↑ Kuzmin, 1999, Tabla 1.
  22. ↑ Couderc, 1971, pp. 176-177.
  23. 1 2 Randazzo, 2017.
  24. ↑ González, 2023, Minuto 24:45.
  25. ↑ Lamy, 2005.
  26. ↑ Stone, 2022.
  27. 1 2 Chinnici, 2022, 1.12.
  28. ↑ Turner, 1912, p. 111.
  29. 1 2 Chinnici, 2022, 1.13.
  30. ↑ Couderc, 1971.
  31. ↑ Cálculo de equivalencia de poder adquisitivo basado en los índices históricos del INSEE francés.
  32. ↑ Chinnici, 2022, Apéndice C.
  33. ↑ Chinnici, 2022, 1.15.
  34. ↑ Davoust,.
  35. ↑ Chinnici, 2022, 1.7.
  36. ↑ Chinnici, 2022, nota 53.
  37. ↑ Chinnici, 2022, 1.8.
  38. ↑ Nesterov, 1998.
  39. ↑ Urban, 1998a.
  40. ↑ Kuzmin, 1999.
  41. ↑ Hög, 2000.
  42. ↑ Jones, 2000, pp. 5.19-5.20.
  43. 1 2 Urban, 1998b.
  44. ↑ Jones, 2000, p. 5.20.
  45. ↑ Arenou, 2008.

Bibliografía

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Enlaces externos

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  • Comisión UAI 8 Grupo de Trabajo, incluye una fotografía de monjas que miden la colección de las placas del Vaticano (1910-1921)
  • Historia del Observatorio de Toulouse (con una sección sobre la Carta del Cielo)
  • Sección sobre la Carta del Cielo en la web del Observatorio de Palermo
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