sábado, 30 de junio de 2012

Constelaciones boreales

Todavía tengo cosas que hacer antes de abandonar estas latitudes, así que me entretengo revisando el inusual cielo boreal, que me resulta casi desconocido. Desde mi jardín, al caer la noche, por suerte me orienta la más familiar de las constelaciones boreales: el "cucharón" de la Osa Mayor. Recuerdo la emoción cuando la vi por primera vez, hace muchos años, y la reconocí inmediatamente. Una de las estrellas del mango del cucharón es una famosa doble, tan famosa que las dos estrellas tienen nombre propio: Mizar y Alcor. Con el ojo derecho todavía las distingo por separado. Con el ojo izquierdo no veo un pito, qué barbaridad.

Las dos estrellas brillantes del frente del cucharón (las de abajo en la foto) funcionan como punteros para encontrar la estrella polar, Polaris, que señala con gran exactitud el Polo Norte celeste. Un lujo que los navegantes australes no tenemos.

Polaris es una estrella de la otra osa, la Menor, que también tiene forma de cucharón. Pero son estrellas tenues, difíciles de ver desde la ciudad. Polaris, por lo demás, es una estrella de 2a magnitud apenas, es fácil pasarla por alto.

Hace miles de años, cuando nuestra civilización daba sus primeros pasos astronómicos, el eje de la Tierra apuntaba para otro lado (por efecto de un balanceo llamado precesión). Así que Polaris no siempre fue la estrella polar. Hace 4000 años la estrella Thuban, en la constelación del Dragón (también la marqué en la foto) era la estrella polar.

Mirando un poco más al Este el enorme Dragón se ve casi entero en esta foto (abajo). En la cabeza brilla Eltanin, que a pesar de su designación γ ("gamma") Draconis es la estrella más brillante de la constelación. Lo cual no es mucho decir: es una estrellita anaranjada de magnitud 2 y pico. Eltanin, sin embargo, juega un rol importante en la historia de la astronomía. Resulta que pasa justo por el cenit de Londres todos los días, lo cual la convirtió en candidata favorita para intentar medir su distancia por el método de la paralaje: el balanceo que una estrella cercana debería mostrar con respecto a las más lejanas a medida que la Tierra se mueve en su órbita. Resulta que las estrellas son muy lejanas, y su paralaje es muy pequeña, así que una estrella en el cenit es ideal para sobrellevar varios de los problemas instrumentales que esto plantea, mediante el sencillo método de montar un telescopio fijo apuntando pa'rriba.  El prolífico Robert Hooke lo intentó, y creyó vanamente haber tenido éxito. Otros también lo intentaron, todos sin éxito, hasta que James Bradley, usando instrumentos de calidad superior, finalmente logró medir el balanceo anual de Eltanin. ¡Pero no era la paralaje! Bradley había descubierto otro efecto, que los astrónomos llamaron aberración de la luz estelar. Se debe a que, como la Tierra se mueve, la luz de las estrellas se desvía en un ángulo (como la lluvia cuando caminamos rápido, que parece venir siempre de adelante y nos moja el pantalón aunque llevemos paraguas). La existencia de la aberración fue la primera y definitiva prueba  de que la Tierra se movía en el espacio. Aunque ya nadie sostenía el geocentrismo, fue tranquilizador saberlo.


Más al Este aún está la Lira, cuya estrella más brillante es, ésta sí, bien brillante: Vega. Muy cerquita de Vega hay otra doble famosa: ε ("épsilon") Lyrae (en la foto con zoom se ve que es doble). Sólo la gente con excelente agudeza visual puede distinguir las dos componentes a simple vista. Bessel (el primero que realmente midió una paralaje astronómica) la usaba desde niño para comprobar su visión. Yo apenas la distingo, mucho menos la resuelvo. Además es famosa porque es una doble doble: cada una de sus componentes es a su vez doble (pero se requiere un telescopio para resolverlas).

Por encima de Lyra puedo ver a Hércules. A la altura de su hombro derecho (en el muñequito que dibujé) está el cúmulo globular M13, el más famoso de los cúmulos globulares del norte. No se ve en la foto, aunque sí pude verlo con binoculares. No le llega ni a los talones a los grandes cúmulos del hemisferio sur.


La historia de la medición de la paralaje estelar (y la aberración, y el tamaño del universo) está contada con mayor detalle en mi Viaje a las estrellas.

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sábado, 23 de junio de 2012

El centro del universo

El centro del universo está en el campus de la Universidad de Nuevo Mexico, en Albuquerque, Estados Unidos. Esta placa de bronce en el piso, con una finísima X marcada en medio, marca el centro exacto. Hay que rendirse ante la evidencia, cortesía de Mr. Bruce Nauman, escultor, y sus patrocinadores, la UNM y la NEA (algo como nuestro Fondo Nacional de la Artes).

Rodeando este punto, verdadero (0,0,0) universal, hay una sobria representación de los tres ejes coordenados X, Y y Z en forma de túneles. La parte negativa del eje Z se interna en el subsuelo, de manera que al pararse en el origen de coordenadas uno puede experimentar la "centralidad". O podía: como se ve en la foto de la placa circular, detrás de la reja (sobre la que uno camina), hay una malla de metal para evitar que paseantes inescrupulosos arrojen basura hacia z → -∞. La verdad, podrían reemplazar la reja por un piso transparente, con lo cual la ilusión sería aun mayor y se evitaría la basura. Mirando hacia arriba uno puede ver la inalterable perfección del cielo de New Mexico.

En 360cities hay una representación interactiva que muestra la vista desde el centro de la escultura. La embebo aquí, pero por las dudas que no funcione, aquí está también el link.
UNM: Center Of The Universe in New Mexico

¿Tiene algún sentido científico todo esto, o es apenas un capricho, una libertad artística del escultor? Durante milenios los hombres que se dedicaron a reflexionar sobre la naturaleza del universo creyeron que, efectivamente, la Tierra estaba en el centro. Tal vez no la Universidad de Nuevo Mexico, por supuesto —aunque habría que revisar la cosmovisión de los indios de los Pueblos— pero sí la Tierra, algún lugar de la Tierra. En la Edad Media, por ejemplo, era común la representación de Jerusalén en el centro del Universo. Con la notable excepción de Aristarco, este estado de cosas se mantuvo hasta el Renacimiento. El genial Nicolás de Cusa, contra toda doctrina, empezó a insistir con que la Tierra no era el centro del universo, ni las estrellas eran su circunferencia. La obra del Cusano fue extraordinariamente influyente en Copérnico, Bruno, Kepler, Galileo, y todo el pensamiento Occidental en general. El hecho de que la Tierra no es el centro del universo finalmente se impuso como fundamental en nuestra cosmovisión, y hoy en día parece ridículo plantear lo contrario. El artista evidentemente juega con este efecto de sorpresa que produce el concepto geocéntrico. Nuevoméjicocéntrico.

La idea de Nicolás de Cusa, sin embargo, es más profunda. ¿Es posible que el centro del universo no esté en la Tierra, pero tampoco en ningún otro lugar? Borges cuenta, en La esfera de Pascal, que aun antes que Nicolás de Cusa otro teólogo, Alanus de Insulis, había acuñado que "Dios es una esfera inteligible, cuyo centro está en todas partes y su circunferencia en ninguna". Esta idea resurgió una y otra vez hasta que Blas Pascal la plasmó en su encarnación más famosa: "La naturaleza es una esfera infinita, cuyo centro está en todas partes y la circunferencia en ninguna".

La cosmología moderna, que no deja de dar una sorpresa tras otra, se encargó de sancionar este principio filosófico con rigor científico durante el siglo XX. Toda la evidencia observacional y su sustento teórico enseñan hoy que el universo, inmensamente grande, dotado de una compleja estructura y con un contenido todavía en parte misterioso, finito en el tiempo y en expansión, luce exactamente igual para cualquier observador, en cualquier parte, en cualquier momento. Este principio, llamado principio cosmológico, tuvo su primer sustento experimental con la extraordinaria uniformidad del fondo cósmico de microondas (descubierto en 1964), que es una reliquia electromagnética de los primeros años del universo. Una multitud de observaciones sobre la distribución de galaxias en las escalas más grandes del universo complementan la de la radiación de fondo.

El centro está en todas partes. Entonces, con justa razón, está en el campus de la Universidad de New Mexico, a pocos metros de la Duck Pond, junto al Ortega Hall.


La imagen de la radiación cósmica de microondas es de la NASA/WMAP, en el dominio público. No se dejen engañar por su aspecto heterogéneo: representa pequeñísimas variaciones alrededor del valor medio (variaciones perfectamente explicadas por la cosmología).

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sábado, 16 de junio de 2012

Las lunas de Barsoom

Hace unos meses fui a ver John Carter, una película basada en el Marte de fantasía imaginado por Edgar Rice Burroughs (sí, el creador de Tarzán) a principios del siglo XX. No es una buena película, pero no es eso lo que quiero comentar hoy. Quiero mencionar una barbaridad astronómica que me llamó la atención, y que es inaceptable aún en una historia fantástica donde hay perros extraterrestres que parece que tomaron Red Bull. Seré breve.

Las lunas de Barsoom

John Carter, de la Tierra, viaja mágicamente a Marte, cuyos habitantes llaman Barsoom. Marte, como sabemos desde la escuela primaria, tiene dos lunas: Fobos y Deimos (Temor y Terror, los hijos de Ares o Marte, dios de la guerra). Así que a nadie (imagino) le sorprende que en varias escenas se vean las dos lunas en el cielo. Lo que debería llamarle la atención a cualquiera es que, escena tras escena, noche tras noche, las dos lunas estén en el mismo lugar en el cielo, y ambas en la misma posición una con respecto a la otra. Eso es, para decirlo de una vez: ¡ridículo!

Las lunas de 1Q84

Poco antes había leído la más reciente novela de Haruki Murakami: 1Q84. En el mundo de 1Q84 también hay dos lunas: la Luna, la nuestra, y otra, más chiquita y verdosa. Y de nuevo lo mismo: los protagonistas las ven, noche tras noche, en el mismo lugar del cielo. Siempre la chiquita un poco abajo y a la derecha de la otra. Me daba bronca cada vez que lo leía. Estoy dispuesto a suspender mi incredulidad para enterarme de la crisálida de aire, pero no tolero que se violen así las leyes de Kepler.

Se me dirá que son historias fantásticas, y que no puedo pedir que valgan las leyes de Kepler si hay princesas en Marte y crisálidas de aire. No se me malentienda: soy un entusiasta de las historias fantásticas, desde las de calabazas que se convierten en carruajes hasta las de monstruos extraterrestres que se crían dentro de señoritas. Mientras la historia sea buena, la mala ciencia me preocupa poco. Aún así, puedo perfectamente trazar un límite. Hasta las historias fantásticas tienen que tener leyes. Y yo la línea la trazo ahí: en las leyes de Kepler. Dos lunas en órbita de un planeta, dos lunas cada una en su órbita, necesariamente se mueven a velocidades distintas. La más baja se mueve más rápido y la más alta se mueve más lento. Cualquiera diría que en el siglo XXI, cuatrocientos años después de Kepler, esto tendría que ser parte de la cultura general. En fin.

Las lunas de Marte

Para apoyar mi argumento, observen lo siguiente. Cien años después de Kepler, 50 después de Newton, el escritor satírico, ensayista, poeta y clérigo irlandés Jonathan Swift "inventó" dos lunas de Marte, que en su época no se conocían. En 1726, en los Viajes de Gulliver, relata el viaje del protagonista a Laputa (sin chistes, por favor), cuyos habitantes:
...han descubierto dos estrellas menores, o "satélites", que orbitan alrededor de Marte, de las cuales la más interior dista del centro del planeta exactamente tres de sus diámetros, y el más exterior cinco; el primero orbita en diez horas, y el segundo en veintiuna y media; de modo tal que los cuadrados de sus períodos están casi en la misma proporción que los cubos de sus distancias al centro de Marte, lo cual evidentemente muestra que los gobierna la misma ley de gravitación que influye a los otros cuerpos celestes.
Y esto, observesé, dicho por un hombre con una cultura astronómica modesta, comparable a la de un novelista japonés o la de un guionista de ciencia ficción, ojo. Sus lunas marcianas inventadas no sólo se mueven en sus órbitas a distintas velocidades (de modo que día tras día cambiarían sus posiciones en el cielo), ¡sino que cumplen las leyes del movimiento planetario de Kepler!

Fobos y Deimos

Bueno, pero aprovechemos para comentar algo más sobre las lunas de Marte. Su mención en la obra de Swift es una sorprendente curiosidad, porque Fobos y Deimos no fueron descubiertas sino hasta un siglo y medio después, en 1877. No sólo eso, sino que sus características orbitales son muy similares a las que habían observado los astrónomos de Laputa:

Marte. Radio: 3400 km, duración del día: 24.5 horas.

Fobos. Radio orbital: 9400 km, período orbital: 7.7 horas.

Deimos. Radio orbital: 23500 km, período orbital: 30.4 horas.

Nótese que los períodos orbitales son muy parecidos a los que da Swift, y que los tamaños de las órbitas son más o menos 3 y 5 veces el radio de Marte, en lugar de su diámetro. ¿Es, o no es, sorprendente?

Los movimientos de Fobos y Deimos en el cielo de Marte son muy distintos de los de nuestra Luna. Fobos va tan bajito, y se mueve tan rápido (en menos de un día marciano) que sale por el Oeste y se pone por el Este. Como la Estación Espacial Internacional en órbita de la Tierra, por ejemplo. ¡Y varias veces al día! Deimos no: sale por el Este y se pone por el Oeste, como nuestra Luna. Pero como está apenas por encima de las órbitas geoestacionarias (¿arestacionarias?) se mueve muy despacito, y tarda varios días en recorrer el cielo de horizonte a horizonte. En 2005 el robot Spirit, desde el cráter Gusev en Marte, sacó varias fotos de Fobos y Deimos en el cielo nocturno, que están montadas en esta peliculita. Fobos se ve como un tercio de nuestra Luna, y Deimos apenas como un punto brillante. El tiempo total es de menos de una hora. ¿Reconocen las estrellas que se ven detrás? Otra cosa: en esta animación las dos lunas parecen moverse para el mismo lado, ¡aparentemente contradiciendo lo que expliqué antes! ¿Por qué?

Hay notables excepciones al caso de dos lunas moviéndose a velocidades claramente distintas. Una de ellas son los troyanos, de los que ya hemos hablado acá. Otra excepción son lunas en la misma órbita (como Jano y Epimeteo en Saturno). Algún día contaré algo, pero hoy ya me extendí demasiado.

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sábado, 9 de junio de 2012

Sic transit

El más raro de los eclipses, el tránsito del planeta Venus delante del Sol, ocurrió esta semana por última vez en este siglo. Tuve la suerte de poder observarlo ya que la vez anterior, en 2004, me lo había perdido. Estos fenómenos, eclipses y tránsitos, en los que un cuerpo celeste pasa por delante de otro, nos recuerdan la tercera dimensión del sistema solar. Es fácil olvidarse de esta profundidad cuando los vemos moverse en el cielo, que imaginamos como una bóveda de dos dimensiones. Y este en particular, un planeta grande como la Tierra, pasando delante del Sol, fue impresionante.

Venus orbita el Sol más cerca que la Tierra, así que gira más rápido en su órbita. Tarda 224.7 días en completar una vuelta. Así que "se adelanta" a la Tierra. Los dos planetas bailan una especie de vals con un compás muy complicado, 13:8. Es decir, cada 8 vueltas de la Tierra, Venus da 13. 13 dividido 8 es 1.6. O sea, cada 1.6 años Venus pasa entre la Tierra y el Sol. Sólo que, como la órbita de Venus está un poquito inclinada con respecto a la de la Tierra, no tenemos un tránsito de Venus cada 1.6 años. Es la misma razón por la cual no tenemos eclipses de Luna y de Sol todos los meses. La peculiar geometría y resonancia de las órbitas hace que los tránsitos de Venus ocurran de a pares, separados por 8 años (2004 y 2012), y estos pares se repiten cada 105.5 y 121.5 años. Todo el ciclo lleva 243 años, como bien sabían los mayas aunque no predijeran el fin del mundo. En el siglo XX no ocurrió ninguna vez. En el siglo XIX sí (en 1874 y en 1882), y en el siglo XVIII también (en 1761 y 1769).

Hoy en día son una curiosidad (vamos, hoy en día observamos tránsitos planetarios alrededor de otras estrellas). Pero en siglos pasados fueron importantes para determinar la unidad fundamental de las distancias astronómicas: la distancia entre la Tierra y el Sol. La idea se le ocurrió a Edmond Halley, de cometaria fama. En 1716, cuando tenía 60 años, se le ocurrió convocar a los astrónomos de todo el mundo a medir con precisión el tránsito de Venus de 1761, y demostró cómo usar esas mediciones para medir el sistema solar. Halley sabía que no viviría para verlo, pero se lo tomó muy en serio. Escribió su artículo, publicado en la Royal Society, en latín en lugar de inglés, para que fuera accesible a todo el mundo.

La convocatoria de Halley tuvo éxito, y tanto en 1761 como en 1769 numerosas expediciones cubrieron el Globo para observar el tránsito de Venus. Algunas fueron exitosas, otras no. Los resultados no fueron concluyentes. En el siglo XIX hubo otros dos tránsitos, y de nuevo los astrónomos se esforzaron por observarlo con precisión. Algo no funcionaba bien, porque los resultados siguieron siendo insatisfactorios. Lo que pasa es que es bastante difícil medir con precisión los momentos de contacto del planeta con el borde del disco solar. Algo que siempre había leído y que esta semana experimenté de primera mano. El movimiento del planeta con respecto al Sol es super lento, y el borde es difícil de observar con nitidez. En todo caso, la unidad astronómica recién pudo medirse con exactitud cuando se descubrió el primer asteroide cercano a la Tierra, Eros, y se organizaron campañas para observarlo desde todo el mundo durante su máxima aproximación en 1931. Nuestro Observatorio de Córdoba jugó un rol fundamental en esas observaciones.

Yo observé el tránsito desde Albuquerque, New Mexico (USA). El ingreso se produjo a las 4 de la tarde, con el Sol bien alto rajando la tierra. Me cociné a fuego lento mientras tomaba las fotos con las que armé la secuencia de aquí arriba. Pero no podía dejar de mirar. La tarde se hizo larga, el progreso de Venus delante del disco solar es lentíiiisimo. Al caer el Sol unas pocas nubes ayudaron a darle un poco de dramatismo a mis fotos, que detrás del filtro dejaban ver sólo el encuentro celeste. Al acercarse el Sol al horizonte me apresuré a sacar algunas fotos sin filtro, con la mínima exposición, como la de aquí arriba. El Sol se puso tras los volcanes extinguidos del oeste del Río Grande, con el tránsito todavía en progreso.

El tránsito de Venus de 2012 fue el primero de la historia en ser fotografiado con exquisito detalle desde el espacio, en una multitud de longitudes de onda. El Solar Dynamics Observatory ha distribuido un sobrecogedor video, que vale la pena ver en pantalla completa y en alta resolución. El movimiento de la superficie del Sol, las gigantescas manchas solares, la fantasmagórica silueta de Venus, le dan un encanto pocas veces visto. Lo embebo aquí, pero pueden visitar esta página para descargarlo en toda su gloria megapíxela. Hay también fotos impresionantes.




Las fotos son mías. Si quiere usarlas, por favor pídalas. Tengo versiones de mucha mayor resolución. El video es de dominio público, autoría de la NASA/SDO.

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miércoles, 6 de junio de 2012

Ray Bradbury

Sé que los lectores de En el cielo las estrellas deben estar esperando mis fotos del tránsito de Venus. Aparecerán en el post habitual del sábado. Pero hoy no podía dejar pasar que Ray Bradbury murió ayer, a los 91 años de edad, durante el tránsito de Venus. Fue un escritor extraordinario, con una prosa poética y nostálgica inigualada. Maltratado —tal vez el caso más injusto— por el establishment literario, como todos los autores del género. Bradbury fue el primer autor "para adultos" que leí cuando estaba terminando la escuela primaria, y me causó una enorme impresión. Aquél primer libro fue El hombre ilustrado, una colección de cuentos de esa ciencia ficción introspectiva, tierna y profunda que sabía escribir. Uno de los cuentos era La larga lluvia, una historia que transcurría en Venus, un Venus de fantasía, una historia sobre la exploración de mundos extraños y sobre la naturaleza humana. Leamos un cuento de Bradbury hoy para recordarlo.

Mientras termino de revisar las fotos del tránsito los dejo con ésta, en la que la dorada manzana del Sol acaba de ponerse tras el volcánico horizonte de New Mexico.



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sábado, 2 de junio de 2012

Los cuernos de Venus

Venus ha desaparecido rápidamente del cielo vespertino, encaminándose a su encuentro con el Sol el próximo 5 de junio. Hoy (sábado 2 de junio) ya se pierde en el replandor del Sol, a apenas 4 grados y medio de distancia (más cerca que Mercurio, a 8° del Sol). El lunes pasado, al ponerse el Sol, saqué esta foto, con Venus a 12 grados del Sol. Apenas se distingue en esta escala, así que lo encerré en un círculo.

Cuando Venus se acerca así al Sol, poco antes de pasar por delante (aunque no sea justo delante como ocurrirá esta semana), se convierte en una delicada creciente. Con la misma cámara compacta con la que saqué el paisaje, pero con el zoom al máximo y la cámara apoyada, la fase menguante es claramente visible.

¿Qué tal, eh? Hace 400 años una observación como ésta habría constituido un descubrimiento científico de primera magnitud. Hoy cualquier pelandrún le saca una foto con una cámara de consumo masivo.

Galileo Galilei fue el primero en observar estas fases de Venus, a fines de 1610. Es posible que no estuviese seguro de su observación (cualquiera que haya usado un telescopio de Galileo sabe lo difícil que es observar con él). Así que no publicó su descubrimiento de inmediato. Pero evidentemente comprendió la importancia de lo que estaba observando. Si Venus tenía fases como la Luna, entonces necesariamente Venus giraba alrededor del Sol, y no de la Tierra.

¿Cómo asegurarse la precedencia de semejante descubrimiento, en caso de que fuese cierto? Galileo no podía mandar un preprint al arXiv. Pero era fundamental hacer algo: el telescopio era tan fácil de construir que su monopolio en manos de Galileo duró muy pocos meses. Así que usó un procedimiento habitual en su época: codificó su descubrimiento en un anagrama, y a fines de 1610 se lo mandó al embajador toscano en Praga —sabiendo que éste se lo pasaría a Kepler, Matemático Imperial, y uno de los científicos más prestigiosos de Europa. La carta aclaraba que se trataba de un descubrimiento de suma importancia que concernía a la disputa entre los dos sistemas del mundo. El anagrama decía:
HAEC INMATVRA A ME JAM FRVSTRA LEGVNTVR O.Y.
que significa “Recojo en vano lo que no está maduro o.y.”. ("O.Y.", aparentemente, no significa nada, son letras "sobrantes".) Parece hacer referencia a que se trata de una observación incompleta, que requería confirmación. Y en el propio mensaje había una pista: se trataba de algo sobre la disputa del Copernicanismo. Kepler se esforzó por descifrarlo, cambió una E por una C pensando que Galileo habría cometido un error, y concluyó que:
MACULA RUFA IN JOVE EST GYRATUR MATHEM ETC
que se traduce como: “Hay una mancha roja en Júpiter que gira matemáticamente, etc”. ¡Sorprendente premonición! Como todos sabemos Júpiter efectivamente tiene una Gran Mancha Roja, una gigantesca tormenta descubierta por Cassini en 1665 (o por Hooke en 1664) y que persiste hasta nuestros días. Kepler le escribió a Galileo exasperado, rogándole que descifrara el anagrama. Menos de un mes después Galileo lo hizo, de nuevo no directamente a Kepler sino al embajador:
CYNTHIAE FIGURAS AEMVLATVR MATER AMORUM
O sea: “La madre de Amor imita a Cynthia”. Quería decir que el planeta Venus (la madre del dios Amor) tenía fases cambiantes, como la Luna (Cynthia, uno de los nombres mitológicos de la Luna). Galileo tenía finalmente entre manos la refutación definitiva del modelo geocéntrico del sistema solar, y el espaldarazo para el sistema Copernicano.

El próximo martes, durante la fase de "Venus nuevo", el planeta producirá un mini eclipse, todavía más anular que el que produjo la Luna hace 2 semanas. Si pueden, obsérvenlo. Es un evento que no se repetirá hasta el siglo XXII. Hay montones de explicaciones en la web sobre cómo y cuándo observar el tránsito (que lamentablemente no será visible desde ningún lugar de la Argentina, ni buena parte Sudamérica y la península Ibérica, ni África occidental).

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