Medir el brillo de las estrellas

El sistema para medir el brillo de las estrellas data del siglo II a.C. y se debe al astrónomo griego Hiparco, que clasificó las estrellas más brillantes perceptibles a simple vista como de 1ª magnitud, y las más débiles como de 6ª magnitud.

El sistema de magnitudes actual se ha ampliado a objetos más débiles y más brillantes, pero la regla sigue siendo la misma: cuanto más débil sea un objeto, mayor es su magnitud. Los astros muy brillantes tienen magnitudes negativas. El Sol refulge con magnitud -26.8. La estrella más brillante del cielo nocturno, Sirio (Sirius), luce con magnitud -1.4. Vega tiene magnitud 0. Las estrellas del Carro tienen magnitud en torno a 2, mientras que los objetos más débiles que pueden detectarse con los grandes telescopios poseen magnitudes en torno a +30. Una diferencia de 5 magnitudes implica una diferencia de 100 veces en brillo.

Los movimientos de las estrellas

Del mismo modo que la rotación de la Tierra desplaza el Sol a través del cielo cada día de este a oeste, también las estrellas que se ven de noche siguen ese mismo movimiento que las hace girar siempre alrededor del polo celeste. Además, a medida que la Tierra orbita en torno al Sol a lo largo del año, las constelaciones cambian con las estaciones.

La Tierra gira y, mientras lo hace, las estrellas salen por el horizonte oriental y se ponen en el occidental. Por ejemplo, en una tarde de diciembre podemos ver Orión alzándose por el este. Pero a medianoche está ya alto en el cielo, y lo vemos esconderse hacia poniente ya cerca del alba.

El cielo parece rotar alrededor de los dos polos celestes a medida que la Tierra gira. El movimiento concreto de las estrellas respecto del horizonte local depende del lugar de la Tierra desde el que se observe.

Si se observa desde un témpano de hielo en el polo norte, el polo norte celeste cae justo encima de la cabeza. El cielo gira alrededor de ese punto mientras la Tierra rota. Todas las estrellas trazan circunferencias paralelas al horizonte, sin salir ni ponerse. Desde el ecuador se observa el ecuador celeste que pasa por encima de la cabeza, en tanto que los dos polos celestes yacen el horizonte, uno al norte y otro al sur. El cielo rueda alrededor de esos dos puntos del horizonte y levanta las estrellas en vertical hacia el este, y las hace bajar rectas hacia el norte.

Entre ambos extremos, en las latitudes medias boreales, la esfera celeste se muestra inclinada. El polo norte celeste aparece a media altura en el cielo y las estrellas trazan círculos centrados en este punto estacionario. Desde la misma latitud pero en el hemisferio austral, las estrellas siguen moviéndose de este a oeste pero parecen girar alrededor del polo sur celeste, visible también a media altura.

El lado nocturno de la Tierra está orientado hacia partes diferentes del firmamento en las distintas posiciones que ocupan el planeta a medida que gira alrededor del Sol. Podemos compararlo con un gran tiovivo que nos arrastrara y nos ofreciera así, en cada momento, vistas distintas de un panorama lejano. En junio miramos hacia Sagitario, mientras que Orión se halla en dirección contraria, cerca del Sol y, por tanto, visible sólo de día. Seis meses más tarde, en diciembre, la cara nocturna de la Tierra mira hacia Orión, mientras que el Sol aparece en la dirección de Sagitario.

La Luna II

Un fenómeno que hubo de ser observado desde los tiempos prehistóricos es que existen ciertos cuerpos celestes ue se mueven con respecto a las estrellas: en un momento dado se encuentran próximos a una estrella determinada, mientras que en una ocasión posterior se hallan cerca de otra distinta. Estos cuerpos no podían estar adosados a la bóveda del cielo, sino que debían hallarse entre ésta y la Tierra.

Los antiguos conocían siete de estos cuerpos, cuyos nombres son (en la forma que hoy los conocemos), por orden de brillo, los siguientes: el Sol, la Luna, Venus, Júpiter, Marte, Saturno y Mercurio. Los griegos llamaron a estos siete cuerpos planetes (errantes), debido a que erraban entre las estrellas. Esta palabra ha llegado hasta nosotros en la forma planetas.

En algunos casos era posible especular sobre qué planetas se encontraban más cerca o más lejos de la Tierra. La Luna, por ejemplo, pasaba por delante del Sol en cada eclipse solar; por tanto, la Luna debía encontrarse más próxima a la superficie de la Tierra que el Sol.

En otros casos, los antiguos se basaron en las velocidades relatias de los movimientos planetarios respecto a las estrellas. La experiencia nos enseña que cuanto más próximo se encuentra al observador un objeto en movimiento, mayor es la velocidad que parece llevar. Un avión en vuelo raso da la sensación de una velocidad increíble, mientras que el mismo aparato volando a un kilómetro de altura apenas parece moverse, a pesar de que quizá vuele a una velocidad mayor que cuando se desplazaba cerca del suelo.

Basándose en las velocidades relativas respecto a las estrellas, los griegos llegaron a la conclusión de que la Luna era el más próximo de los siete planetas. En cuanto a los seis restantes, se estimó que el más cercano era Mercurio, luego Venus, el Sol, Marte, Júpiter y el más lejano Saturno.

Por consiguiente, para determinar la distancia de los cuerpos celestes es obvio que había que comenzar por la Luna, pues si resultaba imposible calcular la distancia entre este planeta y la Tierra, pocas esperanzas cabría albergar de poder determinar esta magnitud para los demás cuerpos celestes.

El primero que efectuó un cálculo riguroso de la distancia a la Luna fue el astrónomo griego Aristarco de Samos (320 - 250 a.C.), quien trabajó con observarciones realizadas durante un eclipse lunar. La curvatura de la sombra proyectada por la Tierra sobre la Luna permitía averiguar el tamaño de la sección transversal de dicha sombra en relación con el tamaño de la Luna. Suponiendo que el Sol estaba mucho más alejado de la Tierra que la Luna y utilizando conocimientos básicos de geometría, Aristarco logró averiguar la distancia que debía mediar entre la Luna y la Tierra para que la sombra proyectada sobre aquélla tuviese las dimensiones observadas.

La Luna I

Si el Universo estuviese compuesto solamente por la Tierra, los griegos habrían resuelto el problema central de la cosmología hace 2000 años. Pero el Universo no es sólo la Tierra, y eso lo sabían muy bien los griegos. Por encima de la Tierra se extiende el cielo.

Mientra el hombre creía que la Tierra era plana, no había inconveniente alguno en concebir el cielo como una cúpula rígida cuyo borde se ajustaba al plano de la Tierra en todos los puntos de su perímetro. El espacio cerrado así formado tampoco necesitaba tener una altura desmesurada, pues que fuese de unos dieciséis kilómetros, por ejemplo, bastaría para abarcar las montañas más altas y las nubes.

Ahora, si la Tierra fuese una esfera, el cielo tenía que ser una segunda esfera, más grande que la primera y que envolviese a la Tierra por completo. Entonces, sería la esfera del cielo la que constituyese los límites del Universo; conocer sus dimensiones revestía, por tanto, el máximo interés.

A juzgar por los conocimientos que se derivan de observaciones puramente informales, la esfera celeste debía de ceñirse bastante a la esfera de la Tierra, quizá a una distancia de la superficie de unos dieciséis kilómetros en todas las direcciones. Si el diámetro de Tierra era de 12.800 kilómetros, el del cielo podría ser de unos 12.832 kilómetros.

Pero no debemos conformarnos con observaciones puramente informales, ya que los griegos (y antes que ellos los babilonios y egipcios) tampoco se contentaron con este tipo de observaciones.

La esfera celeste parece describir una vuelta completa alrededor de la Tierra cada veinticuatro horas. Durante este movimiento da la sensación de que el cielo arrastra consigo las estrellas en bloque, o sea, la posición relativa de las estrellas no varía, sino que permanecen fijas en su sitio año tras año (de ahí el nombre de estrellas fijas). Nada más natural, pues, que pensar que las estrellas se encontraban adosadas a la bóveda celeste como si fueran cabezas de alfiler luminosas; tal fue, en efecto, la creencia que prevaleció hasta el siglo XVII.

Nuestro sitio en el universo

Si dirigimos nuestra visa hacia el cielo estrellado nuestra vista abarca distancias inmensas. La Luna, nuestra vecina más cercana está a 385.000 km, una distancia lo bastante grande como para que lso astronautas de las misiones Apollo tardaran tres días en llegar. Si miramos cualquier planeta visible a simple vista, como Júpiter por ejemplo, vemos a cientos de millones de kilómetros, que son años de viaje incluso en los cohetes más veloces.

Más allá de los planetas hay un océano espacial demasiado extenso como para medirlo en kilómetros. En astronomía se prefiere usar otra unidad de medida, el año luz, que es la distancia que recorre la luz en un año. La estrella brillante más cercana al Sistema Solar, alfa Centauri, está a cuatro años luz. Para poder visualizar esta inmensidad podríamos reducir mentalmente el Sistema Solar hasta que midiera lo mismo que una plaza pequeña. En esta escala, alfa Centauri quedaría reducida a un puntito a 40 km de distancia. La mayor lejanía alcanzada por los humanos, el espacio que media entre la Tierra y la Luna, correspondería a menos de un milímetro.

Nuestro Sol es una más entre los 400.000 millones de estrellas que forman la Galaxia, un sistema espiral con una extensión de 100.000 años luz. Nuestra Galaxia es sólo una más entre miles de millones de galaxias, todas ellas repletas de estrellas. Una de las más cercanas, la galaxia de Andrómeda, puede ser percibida a simple vista. Nuestra Galaxia y la de Andrómeda son las mayores de una pequeña agrupación formada por al menos unos 40 miembros y que recibe el nombre de Grupo Local.

Nuestra familia de galaxias, a su vez, se encuentra el extrarradio de un grupo denso formado por miles de miembros y llamado supercúmulo de Coma-Virgo. Cualquier telescopio de aficionado muestra varios miembros de este supercúmulo, así como de otros cúmulos de galaxias cuya luz es tan vieja como los dinosaurios.

El telescopio espacial Hubble ha detectado galaxias cien veces más lejanas, a 10.000 millones de años luz, tan distantes que aparecen como borrones de luz en los límites del universo observable. Las vemos tal y como eran poco después de que naciera el cosmos.
La Tierra ocupa el tercer lugar entre los planetas en orden de distancia a nuestra estrella, el Sol, y forma parte del grupo de planetas rocosos. Después de un gran hueco viene el primero de los grandes gaseosos, Júpiter. Neptuno, Urano y Plutón, muy lejos del calor del Sol, delimitan la frontera exterior del Sistema Solar.

La astronomía en Grecia II

Aristarco, en el siglo III a.C., rompió con la tradición al proponer un universo centrado en el Sol, pero su modelo cósmico, tan radical, fue ridiculizado y luego olvidado. También intentó medir los tamaños del Sol y la Luna, así como sus distancias a la Tierra, pero su esfuerzo no dio resultado por la tosquedad de la instrumentación de la época.

El mayor astrónomo de la antigüedad fue Hiparco, del siglo II a.C. Midió con exactitud la distancia entre la Tierra y la Luna y dedujo un valor de 29,5 diámetros terrestres, muy cerca del valor verdadero, 30. Compiló el primer catálogo estelar conocido, e ideó el sistema de magnitudes estelares que aún se emplea para comparar el brillo de las estrellas. Pero su mayor hallazgo surgió al examinar observaciones estelares antiguas. Al comparar sus observaciones con registros anteriores halló diferencias que le permitieron descubrir la precesión, una oscilación lenta del eje terretre causada por la atracción gravitatoria de la Luna y el Sol.

El último gran astrónomo griego de la antigüedad fue Claudios Ptolemaios, conocido como Tolomeo. Vivió en Alejandría, Egipto, en el siglo II de nuestra era. Apoyándose en las observaciones de Hiparco, Tolomeo desarrolló una teoría matemática detallada para predecir los movimientos del Sol, la Luna, los planetas y las estrellas, bosada en un modelo de universo centrado en la Tierra. Su trabajo vio la luz como un libro conocido hoy por su título en árabe, el Almagesto.

Tolomeo y todos los astrónomos de la antigüedad consideraban que la perfección de los cuerpos celestes los obligaba a seguir solamente trayectorias con formas perfectas, o sea, circulares. El sistema tolemaico exige, por tanto, que todos los objetos se desplacen a velocidades constantes a lo largo de órbitas circulares. Hasta las observaciones más toscas evidencian que esto es falso, de manera que Tolomeo dotó a sus órbitas de epiciclos: circunferencias menores superpuestas a las principales. Además, permitió que algunas órbitas no estuvieran centradas exactamente en la Tierra.

La astronomía en Grecia I

Los antiguos griegos realizaron los primeros grandes avances en astronomía. Una serie de brillantes pensados observaron los cielos y recurrieron a principios geométricos, más que a creencias sobrenaturales, para explicar lo que veían. Con esto, rompieron la frontera entre astronomía y astrología.

Los primeros griegos, como la mayoría de los antiguos pueblos agrícolas, observaban el cielo y usaban sus movimientos para marcar el ritmo anual de sus actividades de cultivo. Como otras civilizaciones, crearon y nombraron constelaciones. Las primeras fueron quizá creadas entre los años 3000 a.C. y 2000 a.C. De esta forma llenaron el cielo con un libro de relatos mitológicos que servía a todo el mundo para recordar dioses y héroes.

En esta época gran parte de esta sabiduría provenía de Mesopotamia, que la transmitió casi intacta a los griegos. Al igual que sus antecesores de Mesopotamia, el conocimiento astronómico de los griegos debía estar cargado de símbolos religiosos y vaticinios astrológicos.

En un principio, la astronomía griega se dedicó a cuestiones exclusivamente prácticas. Los poetas Hesiodo y Homero escribieron sobre astronomía en el siglo VIII a.C. Los héroes homéricos Aquiles y Odiseo se servían de las Pléyades, Orión, Tauro, el Boyero, la Osa Mayor y Sirio para navegar y medir el tiempo. Y el poema de Hesiodo Los trabajos y los días describe un calendario agrícola controlado por la salida y puesta de varias constelaciones y estrellas.

A partir del siglo VI a.C., los pensadores griegos rompen tanto con las cuestiones astronómicas prácticas como con la mitología del pasado. Fueron más allá de la explicación metafísica de los movimientos celestes y propusieron argumentos basados en la geometría y las matemáticas. Las bases de la astronomía moderna quedaron establecidas en los 800 años que transcurrieron hasta la muerte de Ptolomeo en el año 150 de nuestra era. Los impulsores de esta revolución fueron griegos que vivieron en Jonia y el sur de Italia, cuyas ideas se enriquecieron por el contacto la astronomía y las matermáticas de Mesopotamia y Egipto gracias al comercio.

Tales, en el siglo VI a.C. viajó a Egipto para estudiar matemáticas. Predijo un eclipse de Sol en el año 585 a.C. y afirmó que la Tierra era esférica.

Pitágoras, otro jónico del siglo VI a.C., fue geómetra y místico. Propuso que el universo está compuesto de esferas cristalinas concéntricas que rodean la Tierra, anidadas como juegos de muñecas rusas. El Sol, la Luna, los planetas y las estrellas se movían cada uno en su propia esfera. Pitágoras creía además que está estructura producía una obsesiva música de las esferas a medida que unas giraban sobre otras. Eudoxo, en el siglo IV a.C., adoptó las esferas de Pitágoras e incorporó algunas más para describir ciertas irregularidades en los movimientos lunares y planetarios que eran obvias incluso con las toscas medidas de la época.

Aristóteles, en el siglo IV a.C. escribió sobre muchos asuntos y ejerció una influencia enorme. Mostró la esfericidad de la Tierra, pero seguía convencido de que ocupaba el centro del universo porque no veía que las estrellas cambiaran de posición aparente a largo del año, como sería de esperar si la Tierra girara alrededor del Sol. Hoy sabemos que las estrellas sí muestran este cambio, pero es tan minúsculo que no podía detectarse con los instrumentos de aquel tiempo. Escribió tratados sobre temas tan diversos como física, botánica, política, ética y arte, además de astronomía. Sus ideas geocéntricas sobre la naturaleza del universo fueron las dominantes durante dos mil años.

¿Qué es la astronomía?

La astronomía es la ciencia que estudia el cielo y tiene una historia de decenas de miles de años. Aún así, comprender el universo continúa siendo una necesidad tan viva en la actualidad como antiguamente, aunque los instrumentos y los métodos que utilizamos han cambiado.

La palabra astronomía viene del griego "clasificación de las estrellas".

Desde los tiempos más remotos el hombre siempre ha mirado al cielo buscando señales de los dioses, mientras los astrónomos-sacerdotes consultaba al cielo buscando augurios.
Hoy día, ambas cosas no podrían estar más separadas.