Historia de La Astronimia

HISTORIA DE LA ASTRONIMIA1609-2009 POR RAFAEL BACHILLER

1609: Galileo y la primera observacin con telescopio

Galileo Galilei, retratado por Justus Sustermans. | Reuters Con motivo del Ao Internacional de la Astronoma, Rafael Bachiller, director del Observatorio Astronmico Nacional, nos invita a un recorrido por los hitos cruciales de estos cuatro siglos de historia del telescopio. Rafael Bachiller | MadridActualizado mircoles 25/02/2009 19:13 horas

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En 1609, Galileo utiliz un telescopio casero de 8 aumentos para demostrar a las autoridades de Venecia el potencial de tal instrumento para el estudio del cosmos. Utilizando telescopios progresivamente ms potentes, Galileo realiz muchos descubrimientos de gran importancia. El Sol, considerado hasta entonces smbolo de perfeccin, tena manchas. La Luna tena una superficie irregular con valles y montaas. Saturno tena unos apndices extraos, etc. Pero sus observaciones ms trascendentales fueron las que realiz de Jpiter. Demostr que este planeta estaba rodeado de lunas y era similar a un mini-sistema solar, lo que constituy un poderoso argumento en favor del universo copernicano. El telescopio desvel, por primera vez desde la Antigedad, muchsimas estrellas y fenmenos que eran demasiado dbiles para el ojo humano, inicindose as la Astronoma moderna. Galileo Galilei naci en Pisa el 15 de febrero de 1564. Era hijo de un msico y aunque comenz estudiando medicina en Pisa, pronto se pas a las Matemticas. Fue profesor primero en Pisa y luego en Padua desde 1592 hasta 1610. En 1609, mientras se encontraba en Venecia, se enter de un descubrimiento realizado en Holanda que consista en un tubo con dos lentes y que permita que los objetos lejanos apareciesen mucho ms cercanos.

Un telescopio artesanalGalileo era un hbil artesano y construy casi inmediatamente (se dice a veces que el primer tubo utilizado fue uno de rgano) ese telescopio de 8 aumentos con el que realiz la primera demostracin en Venecia. Tal demostracin le supuso a Galileo un aumento de su salario en Padua y, sobre todo, propici que, Cosme II de Medici, Gran Duque de Toscana, le ofreciese un puesto de matemtico y filsofo en Florencia, puesto que mantuvo desde 1610 hasta su muerte en 1642. Los descubrimientos realizados con sus telescopios hicieron de Galileo un copernicano convencido. Sus mayores argumentos a favor del sistema heliocntrico provenan de la observacin de que las lunas de Jpiter constituan un sistema parecido a lo que deba ser el sistema solar, y de la constatacin de que Venus pasaba por fases similares a las de nuestra Luna. Y fue su militancia por el sistema copernicano lo que propici que sus enemigos le atacasen, fomentando un escndalo religioso ya en 1616, cuando el Santo Oficio conden la teora copernicana. En 1632 Galileo public el 'Dilogo sobre los dos grandes sistemas del mundo', que contena una discusin sobre los mritos relativos de los sistemas ptolemaico y copernicano. El libro ofreca todas las pruebas que las observaciones con telescopio haban proporcionado a favor del sistema copernicano y conclua abiertamente con las grandes ventajas ofrecidas por este ltimo.

Acuarelas de Galileo con las distintas fases de la Luna. | Corriere della sera

La Iglesia le someti a un proceso en el que Galileo se vio obligado a abjurar pblicamente de la teora copernicana, lo que le permiti ser condenado nicamente a un 'arresto domiciliario' y a recitar unos salmos semanalmente como penitencia. Tambin se le prohibi, por el resto de su vida, el publicar nuevos trabajos o el reeditar los anteriores. La Historia nos muestra que ms que menoscabar la reputacin de Galileo, su proceso acab haciendo un dao enorme a la reputacin de la Iglesia catlica. An en nuestros das 'el caso Galileo' suscita discusiones encendidas en la Iglesia y en la sociedad en general. Por ejemplo, en fecha tan reciente como enero de 2008 ha habidomanifestaciones multitudinarias en Roma defendiendo o rechazando la actitud de la Iglesia ante este caso. Y, sin embargo, como seala Ortega y Gasset, aquella deplorable escena fue originada "ms que en reservas dogmticas de la Iglesia, en menudas intrigas de grupos particulares". Sea como fuere, el proceso de Galileo constituye an hoy en da un smbolo del poder de la racionalidad y el valor de la Ciencia. Como smbolo de la racionalidad, Galileo ha sido bautizado como 'padre de la Ciencia'. Desde un punto de vista meramente astronmico, hay que subrayar que Galileo nos abri, por primera vez desde la Antigedad, un universo nuevo, pletrico de fenmenos que esperaban nuestros descubrimientos y estudios, por ello tiene bien merecido el ttulo de 'padre de la Astronoma moderna'.

Curiosidades:* Las lentes se usaron para ayudar a las personas con problemas de visin desde finales del siglo XIII. Es natural suponer, por tanto, que hubo telescopios bastante antes de que Galileo construyese el suyo. Johann Lippershey en Holanda, Giambattista Della Porta en Italia y, antes de ellos, Juan Roget en Espaa, figuran entre los constructores de telescopios pre-Galileanos. Ellos no restan mrito a Galileo, quien supo utilizar este instrumento para transformar la Astronoma.

* Los extraos 'apndices' (similares a dos asas) observados por Galileo en Saturno estaban causados por la apariencia de sus anillos, pero esto no se demostrara hasta que Huygens utiliz telescopios ms potentes medio siglo ms tarde. * Galileo no escribi su obra 'Dilogo sobre los dos grandes sistemas del mundo' en latn, sino que lo hizo en lengua vulgar, quizs para atraer al pblico general ms que a los telogos. Esto fue considerado como un atrevimiento pues la hiptesis copernicana se consideraba sin confirmar y peligrosa para el pblico general. * Galileo ha inspirado la designacin de los cuatro satlites mayores de Jpiter observados por l como 'satlites galileanos'. Hay un crter 'Galileo' en la Luna y otro en Marte. La misin 'Galileo' fue una sonda lanzada por la NASA en 1989 para penetrar en la atmsfera de Jpiter.

1619: Las tres leyes de Kepler

Retrato de Kepler. | Wikimedia Commons Con motivo del Ao Internacional de la Astronoma, Rafael Bachiller, director del Observatorio Astronmico Nacional, nos invita a un recorrido por los hitos cruciales de estos cuatro siglos de historia del telescopio Rafael Bachiller | MadridActualizado lunes 09/03/2009 11:33 horas


El astrnomo alemn Johannes Kepler es conocido, sobre todo, por sustres leyes que describen el movimiento de los planetas en sus rbitas alrededor del Sol. Las leyes de Kepler fueron el fruto de la colaboracin con el gran astrnomo observador Tycho Brahe, quien haba confeccionado las tablas astronmicas ms precisas de la poca. Kepler no comprendi el origen de sus leyes que tan bien describan tanto el movimiento de los planetas como el de otros cuerpos astronmicos como el sistema Tierra-Luna. Sera

Newton quien extraera todas las consecuencias de las leyes de Kepler, permitindole as enunciar la Ley de la Gravitacin Universal. Kepler naci en Weil der Stadt, cerca de Sttutgart (Alemania), en 1571. De naturaleza frgil y enfermiza, contrajo la viruela a los tres aos, lo que debilit considerablemente su vista. Pero pronto destac en matemticas y se interes por la astronoma. Ingres en un Seminario protestante en 1584 y estudi despus en la Universidad de Tubinga. En 1594 abandona sus estudios de teologa y comienza a ensear matemticas en una escuela de Graz. En 1600 conoci a Tycho Brahe en Praga y cuando muri este ltimo le sustituy como matemtico imperial de Rodolfo II. A partir de 1612 vivi en Linz hasta 1626 cuando tuvo que abandonar la ciudad tras un asedio militar. Kepler muri en 1630 en Ratisbona (Alemania).

Cmo se mueven los planetasKepler pas la mayor parte de su vida tratando de comprender cmo se mueven los planetas, intuyendo que deban seguir algn tipo de ley. En Tubinga se haba hecho firme partidario del modelo copernicano, lo que le haca intentar demostrar que las distancias de los planetas al Sol venan dadas por alguna regla matemtica, por ejemplo utilizando un modelo con esferas inscritas en el interior de poliedros perfectos.

Retrato de Tycho Brahe. | Wikimedia Commons

Por otra parte, el astrnomo dans Tycho Brahe (1546-1601) haba conseguido construir en Uraniborg (Dinamarca) el mejor observatorio de su poca. En 1599, cuando perdi el apoyo del rey dans, se traslad a Praga, donde continu observando hasta acumular un conjunto de observaciones muy sistemticas y con la precisin ms alta posible permitida por la observacin sin telescopio. En 1660 Tycho invit a Kepler para trabajar con l de asistente en Praga. Sin embargo, la relacin establecida por los dos astrnomos fue un tanto extraa y compleja. A pesar del inters de Kepler por datos observacionales de precisin, Tycho nunca dej que Kepler accediese a los suyos. De hecho, Kepler no pudo acceder a tales datos hasta que, muerto Tycho, la familia de este ltimo se los facilit. Con los datos de Tycho, Kepler realiz un importante trabajo de sntesis que le permit formular sus tres famosas leyes: * Primera Ley (1609): Los planetas se desplazan alrededor del Sol describiendo rbitas elpticas, estando el Sol situado en uno de los focos. * Segunda Ley (1609): El radio vector que une el planeta y el Sol barre reas iguales en tiempos iguales. * Tercera Ley (1619): Para cualquier planeta, el cuadrado de su perodo orbital (tiempo que tarda en dar una vuelta alrededor del Sol) es directamente proporcional al cubo de la distancia media con el Sol.

Modelo de sistema solar segn Kepler. | Wikimedia Commons

Pero, aunque ciertamente result muy satisfactorio encontrar tales reglas, relativamente simples, como rectoras universales del movimiento planetario, Kepler nunca consigui comprender el sentido ltimo de tales de leyes. Isaac Newton (1643-1727) enunciara su teora de la Gravedad y la ley de la Gravitacin Universal en 1685 ofreciendo as una explicacin natural de las leyes de Kepler como consecuencia de la interaccin (atraccin) gravitacional que sufren los cuerpos.

Curiosidades...* Segn Kepler, los movimientos celestes no eran ms que una msica continua y polifnica que deba ser comprendida por la inteligencia en lugar de por el odo. En su libro La armona del mundo asignaba notas musicales a los movimientos de los planetas. * Tycho invent el sextante (un arco de un sexto de crculo) y, con el afn de mejorar la precisin de las observaciones, construy unos cuadrantes enormes de unos 3 4 metros de tamao que fueron instalados en su observatorio de Uraniborg. * En 1569, mientras estudiaba en Wittenberg, Tycho, con 23 aos de edad, se disput con otro estudiante sobre los mritos que cada uno de ellos tena en matemticas. La disputa termin en un duelo en el que Tycho perdi parte de su nariz, por lo que tuvo que llevar una prtesis metlica el resto de su vida. * En 1572 Tycho observ una supernova en la constelacin de Casiopea y en 1577 observ el paso de un cometa. Tycho demostr que ambos fenmenos eran astronmicos, probando as que, contrariamente a lo que se pensaba hasta entonces, el cielo no era inmutable.

1659: Huygens y los anillos de Saturno

Retrato de Christiaan Huygens | Wikimedia Commons Con motivo del Ao Internacional de la Astronoma, Rafael Bachiller, director del Observatorio Astronmico Nacional, nos invita a un recorrido por los hitos cruciales de estos cuatro siglos de historia del telescopio. Rafael Bachiller | MadridActualizado mircoles 11/03/2009 13:30 horas


Sobresaliente matemtico, fsico y astrnomo, el holands Christiaan Huygens tuvo la formidable capacidad de destacar tanto en la teora como en la prctica. Elabor teoras en campos tan dispares como el clculo de probabilidades, la naturaleza de la luz, las colisiones mecnicas, etc.Invent el reloj de pndulo, tall lentes y construy microscopios y telescopios. En 1656 descubri Titn, la primera luna identificada en torno a Saturno. Poco despus, en 1659, public la solucin al rompecabezas -que haba intrigado a los astrnomos durante medio siglo- sobre la misteriosa y cambiante morfologa de este planeta gigante:Saturno estaba rodeado por un sistema de delgados anillos.

Distinguido 'gentleman'Huygens naci en La Haya en 1629. Hijo de un hombre poltico y de letras que contaba con amigos de la talla de Descartes, Christiaan creci en un ambiente aristcrata y muy cultivado. Fue educado por profesores particulares que le dotaron de una formacin excepcionalmente amplia: desde la msica a las ciencias pasando por los idiomas y la lgica. Estudi derecho en Leiden y Breda pero pronto destac en matemticas y se inclin por las ciencias. Tras sus estudios sobre Saturno, en 1661 visit Londres y present a la Royal Society su teora sobre las colisiones. En 1666 fue invitado por Luis XIV a la Acadmie Royale des Sciences y permaneci en Pars durante 15 aos. Una enfermedad y la guerra entre Francia y Holanda contribuyeron a su regreso a Holanda en 1681, dondedesarroll la teora ondulatoria de la luz (1690) y donde finalmente muri en 1695.

Dibujo de Huygens. En las posiciones B y D los anillos estn de canto y parecen desaparecer.

Anillos que aperecen y desaparecenJunto con su hermano Constantijn, Christiaan Huygens puli lentes para construir tanto microscopios como telescopios. Fue con un telescopio de unos 50 aumentos con el que se lanz al estudio del enigmtico Saturno. En 1656 anunci el descubrimiento de Titn, la primera luna que se identific en Saturno (hoy sabemos que este planeta cuenta con al menos 60 satlites). Tras el descubrimiento de Galileo de los 4 grandes satlites (galileanos) de Jpiter, Titn constituy el segundo descubrimiento de un satlite en torno a un planeta diferente de la Tierra.

El sistema de anillos de Satuno observado por la sonda Cassini en el ao 2005. | NASA

En 1609 Galileo haba detectado en Saturno unos sorprendentes apndices, similares a unas orejas. Y no menos sorprendente resultaba el hecho de que tales apndices desapareciesen en 1612 para volver a reaparecer algunos aos ms tarde. El misterio de la aparicin y desaparicin de los extraos apndices continu durante 5 dcadas intrigando a varios grandes astrnomos. Fue Huygens en su obraSystema Saturnium (1659) quien ofreci la explicacin: Saturno est rodeado por un anillo plano y delgado que se encuentra inclinado respecto de la eclptica (realmente, tal y como demostr Cassini en 1675, se trata de un sistema de anillos concntricos). Segn Saturno se mueve en torno al Sol, el cambio de orientacin del plano de los anillos respecto a nuestra lnea de mirada hace que los anillos cambien de aspecto. En particular, cuando los anillos se ven perfectamente de canto, parecen desaparecer. Esta situacin se repite en dos posiciones dentro de cada periodo de Saturno en su rbita en torno al Sol (unos 30 aos). Es decir que los anillos parecen desaparecer cada 15 aos. Galileo muri sin conocer la explicacin del misterio de los apndices de Saturno, un misterio resuelto por Huygens gracias a su telescopio ms perfeccionado. Las observaciones de Huygens constituyen, pues, una bella ilustracin del espritu de superacin de la ciencia, en particular del papel crucial jugado por el constante desarrollo tecnolgico.

Imgenes tomadas por el 'Hubble'. | NASA, STScI

La desaparicin en 2009Se da la circunstancia de que los anillos de Saturno se situarn perfectamente de canto el 4 de Septiembre de 2009, fecha en la que Saturno no ser fcilmente observable por encontrarse en una direccin prxima a la del Sol. Sin embargo, en el momento de redactar estas lneas (marzo de 2009), cuando el plano de los anillos forma un ngulo de tan slo 1 grado con la lnea de mirada, Saturno es bien visible durante la mayor parte de la noche, en la constelacin de Leo, por lo que nos encontramos en un momento ptimo para observar el fenmeno. Al estar los anillos de canto, se facilita la observacin de las pequeas lunas heladas y de las posibles tormentas en la superficie del gran planeta gaseoso.

Curiosidades...* Tras el descubrimiento de Titn, Huygens consider que el sistema solar, con 6 planetas y 6 satlites conocidos, estaba completo. As que ya no trat de descubrir ms satlites, pues no poda concebir que su nmero pudiese exceder al de los planetas. Como seala Arago: Opinin extraa en tan gran hombre. * Adems de inventar el reloj de pndulo, Huygens trabaj mucho en su perfeccionamiento tratando de adaptarlo al uso martimo con el fin de resolver el problema de la determinacin de la longitud geogrfica en el mar, pero sus intentos no tuvieron xito. * El astrnomo italo-francs Giovanni Domenico Cassini determinara en 1675 que los anillos de Saturno forman un sistema mltiple con diferentes anillos separados por divisiones. La mayor de stas es la denominada divisin de Cassini. * En 1997 la sonda Huygens-Cassini de la NASA parti hacia Saturno con la misin de explorar in situ los anillos y Titn. La sonda Huygens aterriz sobre la superficie de Titn (mientras la Cassini qued orbitando) en enero de 2005, proporcionando algunas de las imgenes ms espectaculares y emocionantes de toda la Historia de la Astronoma. * Huygens conoci personalmente a Newton durante una visita a Inglaterra en 1689. Desgraciadamente, no queda constancia de las discusiones habidas entre los dos grandes hombres. Estas discusiones debieron ser apasionantes, en particular las referidas a la naturaleza de la luz, pues mientras Huygens haba creado la teora ondulatoria (con el famoso Principio de Huygens), Newton era partidario de la teora corpuscular. * Al igual que Newton, Huygens ni se cas ni tuvo descendencia.

1670: La fundacin de los observatorios de Pars y Greenwich

El Observatorio de Greenwich en una pintura de Thomas Hosmer Shepherd (1824). | Wikipedia commons. Con motivo del Ao Internacional de la Astronoma, Rafael Bachiller, director del Observatorio Astronmico Nacional, nos invita a un recorrido por los hitos cruciales de estos cuatro siglos de historia del telescopio. Rafael Bachiller | MadridActualizado lunes 23/03/2009 11:43 horas


Los dos primeros observatorios astronmicos 'modernos', el de Pars y el de Greenwich, fueron fundados con criterios muy diferentes. Luis XIV crea el observatorio de Paris en 1667 con el objetivo de mejorar el conocimiento sobre el Universo, mientras que Carlos II crea el observatorio de Greenwich en 1675 con el objetivo especfico de perfeccionar las tcnicas de navegacin. Estos observatorios permanentes son una plataforma excepcional para el desarrollo de instrumentacin astronmica y para abordar tareas de gran envergadura (confeccin de grandes catlogos, mapas y todo tipo de observaciones sistemticas). El modelo se ir extendiendo a lo largo de los siglos XVIII y XIX hasta que toda capital importante tenga su observatorio. Tales observatorios 'urbanos' jugarn un papel esencial hasta bien entrado el siglo XX cuando la contaminacin lumnica desencaden el xodo de los nuevos telescopios hacia lugares remotos.

Astronoma fsica y astronoma natica

El Observatorio de Pars y la torre de Marly en 1705.

Luis XIV y su ministro Colbert concibieron el observatorio de Pars como un centro de trabajo de la Acadmie des Sciences recin fundada. Todo astrnomo de la Academia poda acudir al Observatorio para realizar observaciones, y si necesitaba una subvencin para comprar o mantener instrumentacin, tena la opcin de solicitarla a la propia Academia, al Rey, o a algn otro mecenas. Desde 1669, fecha en la que Giovanni Domenico Cassini (1625-1712) se instala en Pars, hasta 1793 se suceden al frente del observatorio las cuatro generaciones de Cassini que efectan trabajos de gran trascendencia tanto en astronoma como en geodesia. El Observatorio de Greenwich fue fundado en 1675 por Carlos II con el fin especfico de mejorar las tcnicas de navegacin. Sobre todo se trataba de resolver el gran problema de determinar, mediante mtodos astronmicos, la longitud geogrfica de un barco en el mar. El Observatorio de Greenwich, por tanto, se encuentra ligado desde su origen a la llamada astronoma nutica y a la medida precisa de las coordenadas geogrficas y del tiempo. John Flamsteed (1646-1719) fue el primer astrnomo a la cabeza del observatorio (el primer Astrnomo Real). Las observaciones acumuladas por l durante casi medio siglo acabaran publicndose pstumamente en 1725: un gran catlogo con las posiciones de 3.000 estrellas. Naturalmente esta divisin entre la astronoma "bsica" (o "fsica") estudiada en "Pars" y la astronoma nutica estudiada en Greenwich, no es completamente dicotmica y ambos observatorios se ven involucrados en su primer siglo de existencia en trabajos de astronoma de todo tipo.

Cassini.

Observatorios y construccin de instrumentosLos observatorios pronto se revelan como una plataforma privilegiada para el desarrollo de instrumentacin cientfica. En el tiempo de la fundacin de los observatorios de Pars y de Greenwich, los telescopios refractores experimentan una gran evolucin. A finales del XVII, a las pequeas lentes de algunos centmetros de dimetro, pronto suceden las lentes de gran longitud focal (para disminuir la aberracin esfrica) y de hasta 15 centmetros de dimetro que se sitan, sin tubo, en el tejado del observatorio, o en un andamio, mientras que el observador permanece en el suelo buscando la imagen con el ocular en la mano. En el observatorio de Paris se instala la gran torre de Marly. Originalmente era una torre que soportaba un depsito de agua cerca de Versalles, pero tras su traslado al

observatorio se equip con una escalera y una balconada que permitan la instalacin de los objetivos de los grandes telescopios areos utilizados por Giovanni Domenico Cassini y sus colegas.

John Flamsteed.

La necesidad de mayor precisin en las medidas astromtricas conduce al perfeccionamiento de grandes cuadrantes de observacin que se instalan en las paredes de los observatorios, orientados segn el meridiano, y que se equipan con micrmetros (inventados por el ingls Gascoigne en 1638). Finalmente,estos grandes cuadrantes desembocarn en la construccin de anteojos meridianos. Pero habr que esperar hasta finales del XVIII, a que Jesse Ramsdem (1735-1800) invente un mtodo para dividir el crculo de medida con precisin mediante la realizacin de una graduacin mecnica, para asistir a la fabricacin de telescopios de precisin y de grandes sextantes. Por otro lado, los observatorios jugaron un papel muy importante en el avance en la construccin de relojes, lo cual era imprescindible para poder medir tiempos con precisin suficiente (en particular los periodos de rotacin y de traslacin). Los relojes de pndulo inventados por Huygens sern perfeccionados de manera continuada a lo largo del XVII y del XVIII. La combinacin de un telescopio meridiano con uno de estos relojes es el instrumental bsico imprescindible para las observaciones de astronoma de posicin.

Curiosidades* Ambos modelos de observatorio astronmico, el de Greenwich (nutico) y el de Pars (fsico) sern adoptados en Espaa casi un siglo despus: si el observatorio de San Fernando (Cdiz) se funda en 1753 con unos objetivos claramente orientados hacia la astronoma martima, el de Madrid, creado en 1790, obedece a los deseos de la corte por aumentar el conocimiento cientfico en materia de astronoma. * Desde que Cassini se instala en Pars, en 1669, se especializa en el estudio de Saturno utilizando telescopios progresivamente ms largos (el ltimo meda ms de 40 m!). As descubre cuatro satlites nuevos que se suman a Titn (descubierto por Huygens en 1656) y la divisin de los anillos conocida por divisin de Cassini. * En el Observatorio de Greewinch se construyeron en 1676 dos enormes relojes con pndulos de 4 m de longitud y oscilaciones de 2 segundos.

* Cassini estim la distancia al Sol en 140 millones de km (unos 10 millones menos que su valor real), una medida mucho ms precisa que la de los griegos, que era la nica de la que se dispona hasta entonces (8 millones de kilmetros). Tambin estim las distancias de la Tierra a Marte, Venus, Jpiter y Saturno y los tamaos de estos ltimos. Cassini puso as a la Tierra en su lugar de pequeo planeta en el contexto del sistema solar. * La determinacin de la longitud geogrfica en el mar (mediante la observacin meridiana) necesitaba de un reloj estable. Pero los pndulos no valan debido al movimiento irregular de los barcos. Inglaterra acabara, en 1713, ofreciendo un premio de 20.000 libras para el mejor cronmetro que mantuviese de forma estable la hora de Londres en el mar. El premio lo gan el fabricante de instrumentos John Harrison (16931776). * Flamsteed observ Urano en 1690, pero crey que era una estrella. Este planeta sera identificado como tal por William Herschel en 1781.

1687: El fabuloso legado de Isaac Newton

Isaac Newton, por Godfrey Kneller (1689). Con motivo del Ao Internacional de la Astronoma, Rafael Bachiller, director del Observatorio Astronmico Nacional, nos invita a un recorrido por los hitos cruciales de estos cuatro siglos de historia del telescopio. Rafael Bachiller | MadridActualizado mircoles 25/03/2009 13:18 horas


Isaac Newton es uno de los mayores cientficos de toda la Historia, posiblemente el fsicomatemtico que dej el legado ms valioso e influyente. Newton extendi las leyes

terrestres de la mecnica a todo el cosmos, lo que implicaba que la naturaleza est regida por unas leyes universales. En sus Principia (1687) enunci la Ley de la Gravitacin Universal y las leyes del movimiento. En su obra Opticks (1704) estudi la naturaleza de la luz, formul los principios de la ptica y la teora del color. Tambin desarroll el clculo matemtico integral y diferencial. En 1672 present a la Royal Society el primer telescopio reflector de utilidad prctica que tendra una trascendencia enorme en el desarrollo ulterior de la Astronoma.

De granjero a presidente de la Royal SocietyIsaac Newton naci, pstumo y prematuro, en Woolsthorpe (Reino Unido) el 25 de diciembre de 1642 (en el calendario Juliano). Al ser un estudiante mediocre, su madre viuda previ para l un futuro de granjero, pero pronto se dio cuenta de que el joven Newton desatenda las pequeas responsabilidades que se le asignaban en la granja para estudiar o sumirse en profundas meditaciones. Cuando cumpli 18 aos, su madre accedi a enviarle al Trinity College (Cambridge), donde se orient hacia las matemticas. A partir de su graduacin en 1665 obtuvo diversos grados acadmicos hasta que fue nombrado profesor de matemticas en 1669. Es en esta poca cuando se inician sus descubrimientos. Ejerci en ese puesto durante 26 aos. En 1671 fue designado miembro de la Royal Society. Fue parlamentario, representante del profesorado de Cambridge ante la Cmara de los Comunes, entre 1688 y 1689. En 1696 obtuvo el cargo de Guardin de la Moneda (Warden of the Mint) para pasar a ser Director de la Moneda (Master of the Mint) en 1699, puesto en el que permaneci hasta el final de sus das. En 1703 fue nombrado presidente de la Royal Society, y en 1705 fue nombrado caballero por la reina Ana. Newton fue reelegido presidente de la Royal Society de manera sucesiva hasta su muerte en 1727.

Rplica del reflector de Newton. | Wikimedia Commons

El reflectorLos telescopios refractores, como los utilizados por Galileo y Huygens, adolecan de un severo problema tcnico: la aberracin cromtica. En efecto, dependiendo del vidrio, las lentes enfocan las diferentes longitudes de onda a diferentes distancias, de forma que la imagen de una estrella puntual aparece distorsionada en una serie de anillos concntricos multicolores. Para aminorar la aberracin cromtica se construan telescopios muy largos que conllevaban muchos problemas tcnicos. Por ejemplo, el telescopio de Johannes Hevelius (1611-87) meda 47 metros y tena que ser utilizado con la ayuda de una gra. Newton dio un revolucionario impulso al desarrollo tcnico del telescopio cuando en 1672 present ante la Royal Society de Londres el primer telescopio reflector de utilidad prctica que estaba constituido por un espejo de tan slo unos 3 centmetros de dimetro ubicado en el interior de un tubo de 15 centmetros de longitud. Al no contener lentes, tal telescopio no sufra de aberracin cromtica y poda ser tan potente como un refractor 10

veces ms largo. Este diseo poda, por tanto, resolver los problemas tcnicos inherentes a los refractores. La tecnologa no estuvo lista para construir grandes telescopios reflectores hasta los tiempos de William Herschel (1738-1822), astrnomo que construy los primeros telescopios realmente grandes: el mayor de los construidos por l tuvo un espejo de 1,40 metros y una focal de unos 12 metros.

Los 'Principia' (1687)

Gravitacin, ptica y clculo infinitesimalEn su obra ms importante, losPrincipia (1687), Newton estableci las tres leyes que rigen el movimiento de los cuerpos. Tambin estudi la fuerza existente entre la Tierra y la Luna, una fuerza que resulta ser proporcional a cada una de las masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ambos cuerpos. Newton tuvo la genialidad de generalizar esta ley para todos los cuerpos del universo estableciendo as la Ley de la Gravitacin Universal. Las leyes de Kepler, cuyo significado no se haba comprendido hasta entonces, aparecen entonces como deducciones inmediatas de la Ley de la Gravitacin.

'Opticks' (1704).

En su obra Opticks (1704) formul la teora corpuscular de la luz y la teora del color. Un libro escrito de manera similar a los tratados de geometra (con definiciones, axiomas, proposiciones, etc.) y que estudia, por tanto, la naturaleza de la luz de una manera muy racional. Tambin utiliza numerosas comparaciones con resultados de experimentos. Una de las grandes contribuciones de Newton fue la introduccin del clculo diferencial e integral. El filsofo y matemtico alemn Gottfried Leibniz (1646-1716) tambin descubri el clculo infinitesimal de manera completamente independiente de Newton y ambos grandes hombres se embarcaron en una desgraciada controversia sobre la prioridad de la invencin, una controversia que se prolong hasta la muerte de Leibniz en 1716.

Curiosidades...* El Newton (unidad de fuerza), las leyes de Newton, el disco de Newton, el binomio de Newton, el polgono de Newton, la serie de Newton, la notacin de Newton,... son algunos ejemplos de la vigencia de su legado en la ciencia contempornea. * En la cumbre de la gloria, Newton sola contar que de nio haba sido muy desatento en clase lo que le haca ocupar el ltimo puesto. Se aplic en los estudios para vengarse de un puetazo que un compaero ms adelantado le dio en el estmago. El joven Isaac no slo aventaj a su compaero rpidamente sino que se convirti en el primero de su escuela. * El reflector de Newton fue mejorado despus por un misterioso personaje del que apenas se sabe nada (ni siquiera su nombre completo): Cassegrain. Sin embargo el telescopio denominado 'Cassegrain', constituido por dos espejos que enfocan la luz tras el primero de ellos, ha sido el telescopio ms ampliamente utilizado hasta la actualidad. * Fue el propio Newton quien relat que la inspiracin para la teora de la gravedad le vino, en 1665, al ver caer una manzana en su jardn de Woolsthorpe, el sitio donde naci. Hay indicios de que tal manzano existi realmente al menos hasta 1777. Las manzanas eran de la variedad 'flor de Kent' que, por su calidad mediocre, no se cultiva hoy en da. Se conservan, no obstante, unos cuantos manzanos de esta variedad y de casi todos ellos se dice que son descendientes del de Newton. Entre ellos hay uno en el Trinity College en Cambridge, cerca de la habitacin en que vivi Newton, y otro en la coleccin nacional de rboles frutales de Brogdale (Kent). * "Si he visto ms lejos, es porque estoy aupado sobre los hombros de gigantes". Esta frase utilizada en una carta al cientfico Robert Hooke, suele atribursele a Newton como si fuese su autor original. Sin embargo la cita original se debe probablemente al filsofo del siglo XII Bernard de Chartres y fue muy utilizada por diferentes pensadores a lo largo de los siglos siguientes.

1725. Bradley descubre la aberracin de la luz

Retrato de James Bradley. | Wikimedia Commons

Con motivo del Ao Internacional de la Astronoma, Rafael Bachiller, director del Observatorio Astronmico Nacional, nos invita a un recorrido por los hitos cruciales de estos cuatro siglos de historia del telescopio. Rafael Bachiller | MadridActualizado mircoles 08/04/2009 10:28 horas


A principios del XVIII todava no se saba a qu distancia se encontraban las estrellas, pero dado que se admita que la Tierra orbitaba en torno al Sol, ya pareca posible medir el movimiento paralctico de las mismas, lo que permitira medir sus distancias. Tratando de medir ese movimiento, el astrnomo britnico James Bradley descubri el fenmeno de la aberracin de la luz, con lo que confirm inequvocamente el movimiento de traslacin de la Tierra y estim la velocidad de la luz. Bradley tambin descubri y midi la nutacin o cabeceo de los polos terrestres. Una vez identificados estos efectos, se estaba preparado para medir el pequeo movimiento paralctico de las estrellas, un efecto menor que el de la aberracin. Pero an habra que esperar ms de un siglo a que Friedrich Bessel (1784-1846) midiese -en 1838- la primera paralaje hacia la estrella 61 Cygni, lo que proporcionara una primera idea de la inmensidad de la Galaxia.

Minucioso observadorJames Bradley, junto con Halley y Herschel, es uno de los tres mayores astrnomos del XVIII. Bradley naci en una pequea aldea en el condado de Gloucester (Reino Unido), estudi en Oxford y se orden sacerdote en 1719. Pudo compatibilizar sus obligaciones eclesisticas con la ayuda a las observaciones astronmicas de su to, el astrnomo y tambin sacerdote James Pound, quin le present a Halley. En 1718, Bradley fue elegido miembro de la Royal Society y en 1721 comenz a ejercer como catedrtico de astronoma en Oxford. Empez entonces a colaborar con Samuel Molyneux en unas medidas de la elevacin de estrellas a su paso por el meridiano que acabaran conduciendo en 1725 al descubrimiento de la aberracin de la luz (descubrimiento publicado en 1728). En 1741, Bradley sucedi a Halley como Astrnomo Real de la Royal Society y director de Greenwich, donde renov la instrumentacin del observatorio. En 1748, tras casi 20 aos de cuidadosas observaciones, dio a conocer su segundo descubrimiento de importancia capital: la nutacin del eje de rotacin de la Tierra, lo que constituy una nueva ratificacin de la teora de Newton. Bradley, que llev una vida tranquila alejada de todo tipo de conflictos y polmicas, muri tras una larga enfermedad en 1762.

Ejemplo animado de paralaje. | Wikimedia Commons

A qu distancia estn las estrellas?Despus de un siglo utilizando telescopios de manera sistemtica, casi todos los descubrimientos realizados con ese instrumento se referan al Sistema Solar y no se tena la menor idea de la distancias de las estrellas. Cmo medir esas distancias? Pues bien,

segn la Tierra describe su rbita en torno al Sol, es de esperar que las estrellas cercanas se observen describiendo una pequea elipse en el cielo. Cuanto ms cercana sea la estrella mayor ser ese movimiento paralctico ofreciendo as la oportunidad de medir su distancia.

Como en la animacin aqu adjunta, cuando el punto de vista cambia de un extremo a otro, los objetos ms cercanos parecen moverse ms y ms rpidamente que los lejanos. En ese movimiento aparente se basa el mtodo de la paralaje para medir la distancia de las estrellas que fue primero propuesto por Galileo. El astrnomo irlands Samuel Molyneux (1689-1728) se aplic a medidas de paralaje eligiendo una estrella que, para evitar los efectos de la refraccin atmosfrica, culminaba cerca del cnit: Gamma Draconis. Bradley trabajaba con Molyneux y cuando otras ocupaciones hicieron que este ltimo abandonase las medidas, Bradley continu solo midiendo con gran minuciosidad y tesn. As observ unos pequeos movimientos regulares en la estrella, una oscilacin con un dimetro de unos 40 segundos de arco. Era muy similar a un movimiento de paralaje pero se trataba de un fenmeno diferente. En efecto, para una paralaje se espera la posicin ms meridional de la estrella en diciembre, mientras que Bradley detect esa posicin en marzo.

Aberracin de la luzSupongamos que estoy parado bajo la lluvia y que no hay viento. Para no mojarme basta con mantener el paraguas sobre la cabeza con el bastn vertical. Pero si me pongo a correr, y mantengo el paraguas en la vertical, habr muchas gotas de agua que me alcanzarn por delante. Para evitar mojarme tengo que inclinar el paraguas en la direccin de mi movimiento. Cuanto ms rpido corra (o ms lenta caiga la lluvia), ms tengo que inclinar el paraguas. El ngulo de inclinacin en que he de poner el paraguas para no mojarme depende de la razn de mi velocidad a la de la lluvia. De manera completamente anloga, como la Tierra se mueve y la luz tambin (como la lluvia en el ejemplo), para observar una estrella en la vertical, he de inclinar un poco mi telescopio en la direccin del movimiento de la Tierra. Esa inclinacin, que es precisa para que el rayo de luz que entra por la apertura del telescopio alcance su fondo, se denomina aberracin de la luz, un efecto pequeo, pues la velocidad de la luz es mucho mayor que la de la Tierra. Con sus cuidadosas medidas, Bradley determin la velocidad de la luz en 283.000 kilmetros por segundo (km/s), un valor 5% menor que el real, pero mucho ms preciso que el determinado en 1676 por Roemer observando los satlites de Jpiter. Adems, las observaciones de Bradley constituyeron una prueba obvia del movimiento de la Tierra en torno al Sol. Los telescopios que utiliz Bradley no eran suficientemente precisos como para medir la paralaje de las estrellas ms cercanas. Pero una vez identificado el efecto de la aberracin, este efecto poda ser substrado de las observaciones para identificar el efecto ms fino de la paralaje. Habra que esperar ms de un siglo, hasta 1838, para que utilizando un telescopio mucho ms perfeccionado que los utilizados por Bradley, Friedrich Bessel (1784-1846) midiese la primera paralaje hacia la estrella 61 Cygni. Esa medida proporcionara una primera idea de las enormes distancias que median entre las estrellas y de las dimensiones inmensas de la Galaxia.

Curiosidades...* Para las medidas de Gamma Draconis, Molyneux utiliz un telescopio de 7,3 metros de longitud dispuesto de forma fija (tan estable como era posible) en el hueco de la chimenea de su casa.

Rotacin (R), precesin (P) y nutacin (N) de la Tierra | Wikimedia Commons

* A Bradley le vino la inspiracin para explicar el fenmeno de la aberracin de la luz cuando se paseaba en barco por el Tmesis. Observ que el gallardete en el mstil cambiaba de direccin no slo de acuerdo con la direccin del viento, sino de acuerdo con el movimiento relativo del barco y el viento. * El astrnomo Arago relat una ancdota muy reveladora del carcter de Bradley. En una visita al observatorio de Greenwich, la reina de Inglaterra manifest su intencin de aumentar el escaso sueldo del director. Bradley le dijo Seora, no deis curso a vuestro proyecto; el da en que el cargo de director tuviera algn valor, ya no seran los astrnomos quienes lo ocuparan. * En 1727, Bradley observ un movimiento oscilatorio un tanto errtico en las estrellas. Esto se explicaba bien si el eje de la Tierra estuviese sufriendo un movimiento de cabeceo peridico, denominado nutacin. La nutacin tiene un periodo de 18,6 aos. Bradley acumul observaciones muy rigurosas durante unos 20 aos, ms de un periodo completo, y no public su descubrimiento hasta 1748. La nutacin es el resultado de la interaccin gravitacional de la Luna con la Tierra que no es esfrica, sino que tiene un abultamiento ecuatorial. * La combinacin de la inclinacin del eje de la Tierra respecto de la eclptica con su abultamiento ecuatorial hace que el Sol ocasione sobre la Tierra un movimiento de precesin. La precesin, que consiste en que el eje de la Tierra describe un crculo completo en torno al eje de la eclptica en 25.780 aos, haba sido descubierta por Hiparco en el siglo II a. C.

1759. El esperado regreso del cometa 'Halley'

Edmond Halley por Richard Phillips (c. 1720).

Con motivo del Ao Internacional de la Astronoma, Rafael Bachiller, director del Observatorio Astronmico Nacional, nos invita a un recorrido por los hitos cruciales de estos cuatro siglos de historia del telescopio. Rafael Bachiller | MadridActualizado martes 14/04/2009 09:54 horas


En 1687 Newton haba asegurado que los cometas deban estar sujetos a la ley de la Gravitacin Universal y que, por tanto, deban orbitar en torno al Sol y aparecer de manera peridica. Tras estudiar registros histricos, Edmond Halley hizo la hiptesis de que los cometas que haban sido observados en 1531, 1607 y 1682 deban ser el mismo objeto que pasaba cada 76 aos, y predijo su prxima vista para 1758. Una gran expectacin precedi al regreso del cometa. Halley no vivi para verlo, pero la reaparicin de su cometa (el Halley) se produjo efectivamente el 25 de diciembre de 1758 para pasar por el perihelio en 1759. El regreso delHalley en 1759 constituy en su da un espectacular triunfo de la teora de Newton. An hoy, aquella reaparicin -como la de todos los cometas- es considerada como una de las ms bellas ilustraciones de la capacidad predictiva de la ciencia.

El Tycho del Sur

El cometa 'Halley' en el tapiz de Bayeux (1066).

Edmond Halley naci en 1656 cerca de Londres. Hijo de un acaudalado comerciante, se educ en colegios privados de Londres y Oxford. Para observar el cielo austral, apenas con 20 aos de edad, se embarc para la isla de Santa Helena que se encuentra a 2.800 kilmetros al oeste de la costa de Angola (la misma isla en la que -debido a su inaccesibilidad- estara prisionero Napolen muchos aos despus). Halley fue el primer astrnomo que observ el cielo del Sur, por lo que mereci que Flamsteed se refiriese a l como el Tycho del Sur. En efecto, el objetivo de Halley era completar en el Hemisferio Sur el catlogo que el gran observador dans Tycho Brahe haba confeccionado en el Norte. En 1678, poco despus de su regreso a Londres, entr en la Royal Society. En 1704 gan una plaza de catedrtico de Geometra en Oxford. Halley es uno de los mayores astrnomos de los siglos XVII y XVIII. Desarroll un mtodo para estimar con precisin la distancia de la Tierra al Sol utilizando los trnsitos de Venus. Identific el movimiento propio de varias estrellas e impuls la medida de su paralaje. Tambin confeccion el primer mapa geomagntico del globo. En 1720 sucedi a John Flamsteed en la direccin de Greenwich donde permaneci hasta su muerte -en 1742- a los 86 aos de edad.

La prediccin

El ncleo del cometa Halley observado por la sonda especial Giotto en 1986 | ESA

Aunque Halley era 14 aos mayor que Newton, ambos hombres mantuvieron una gran amistad durante largos aos. En la dcada de los 1680, Halley persuadi (y ayud monetariamente) a su amigo para que publicase los Principia. Por lo tanto, Halley estaba muy al corriente de las predicciones de la teora de la Gravitacin sobre las rbitas de los cometas que deban hacerlos visitar el entorno solar de manera peridica. Halley se dedic a buscar posibles candidatos histricos de los que se pudiese esperar su regreso. En 1682 haba pasado un cometa brillante con rbita retrgrada (de sentido contrario a las de los planetas), que pareca muy similar a los cometas de 1607 y 1531. Ciertamente los dos intervalos que mediaban entre los tres cometas no eran idnticos, pero esto poda deberse a las perturbaciones que los planetas deban causar sobre la rbita del cometa. Halley comunic, pues, a Newton su sospecha de que los cometas de 1531, 1607 y 1682 eran el mismo objeto, y predijo que este cometa reaparecera a finales de 1758 o principios de 1759.

Esperando al cometa

El cometa 'Halley' en la 'Adoracin de los Reyes' de Giotto (c. 1301).

Halley muri en 1742 y no pudo asistir a los eventos de 1759. Segn se aproximaba la fecha, la expectacin creca y no faltaban predicciones catastrficas que auguraban la colisin del cometa con la Tierra. En Pars, el astrnomo Alexis Clairaut (1713-1765) refin los clculos de Halley y predijo que el cometa pasara por su perihelio en abril de 1759. Un granjero alemn fue el primero en observar el regreso del cometa el 25 de diciembre de 1758. El astrnomo francs Charles Messier (1730-1817) lo comenz a observar de manera profesional unos das ms tarde. El cometa, tras mostrarse en todo su esplendor, pas por su perihelio en marzo de 1759 y emprendi el camino de vuelta. Su rbita retrgrada era la misma que la de los cometas de 1531, 1607 y 1682. Claramente se trataba de un mismo objeto, un nico cometa: el cometaHalley. El esperado regreso del cometa Halley en 1759 constituy un nuevo y espectacular triunfo de las teoras de Newton. An hoy, aquel regreso del Halley -al igual que los

regresos que se predicen para muchos cometas peridicos- sigue constituyendo una bella ilustracin de la capacidad predictiva de la ciencia.

Curiosidades...* Al llegar a la lejana isla de Santa Helena, Halley se llev una gran decepcin debido a las numerosas brumas y al cielo tan frecuentemente nublado que all imperaba, lo que impeda la observacin astronmica. Parece ser que, adems, un alto empleado de la Administracin (cuyo nombre se ignora) le envolvi en numerosos y desagradables enredos. * Halley practicaba la poesa latina. En la edicin de 1713, los Principia de Newton van encabezados por unos versos en latn del propio Halleyen los que alaba los descubrimientos realizados por su amigo. * Halley no estaba exento de prejuicios que hoy nos parecen muy extraos. Por ejemplo, en un trabajo de 1714 no poda admitir que un satlite (la Luna) fuese ms grande que un planeta (Mercurio), ni que un planeta sin satlites (Venus) fuese mayor que otro que contaba con un satlite (la Tierra). * Hay registros de observaciones del cometa Halley desde el ao 240 a. C. Aparece reproducido en los famosos tapices de Bayeux (paso de 1066) y en la famosa adoracin de los Reyes Magos de Giotto(posiblemente inspirado por el paso de 1301). Sin embargo, el cometa no pudo verse durante la Natividad de Cristo, su paso ms cercano a esta fecha se produjo en torno al ao 12. a. C. * El ltimo paso por el perihelio del cometa Halley se produjo el 9 de febrero de 1986 y el prximo se producir el 28 de julio de 2061.

1769. Los trnsitos de Venus

play(Vdeo: NASA)

Con motivo del Ao Internacional de la Astronoma, Rafael Bachiller, director del Observatorio Astronmico Nacional, nos invita a un recorrido por los hitos cruciales de estos cuatro siglos de historia del telescopio. Rafael Bachiller | MadridActualizado lunes 25/05/2009 09:46 horas


En 1716, Edmond Halley ide un mtodo de precisin para estimar la distancia al Sol que consista en realizar medidas comparativas de los trnsitos de Venus desde sitios lejanos

en la Tierra. Varias naciones organizaron grandes y costosas expediciones para observar los dos trnsitos que tuvieron lugar en 1761 y 1769, pero las observaciones resultaron ser mucho ms complicadas de lo que se haba previsto y los resultados fueron un tanto decepcionantes. No obstante, en 1771, utilizando todos los datos disponibles, el astrnomo francs Lalande determin la distancia media al Sol en 153 millones de kilmetros (las mejores medidas disponibles actualmente arrojan un valor de 149.597.870 kilmetros). Estas observaciones de los trnsitos de Venus en el XVIII constituyen uno de los primeros proyectos cientficos que, en la Historia de la Ciencia, fueron abordados con gran despliegue de medios y amplia coordinacin internacional.

A qu distancia est el Sol?

Mtodo para medir la distancia al Sol mediante el trnsito de Venus

La distancia media de la Tierra al Sol es un dato de suma importancia en astronoma (de hecho recibe el nombre de Unidad Astronmica, UA). Utilizando las leyes de Kepler, en el siglo XVII era posible determinar las distancias a los planetas en trminos de la distancia al Sol, pero no se dispona de un buen mtodo para determinar esta ltima. En Pars, en 1672, Giovanni Domenico Cassini haba utilizado medidas de la paralaje de Marte (efectuadas desde Pars y desde la Guayana francesa) para estimar el valor de 1 UA a 140 millones de kilmetros. Pero para tener una buena idea de todas las distancias en el Sistema Solar se necesitaba confirmar o mejorar esta medida.

Fenmenos raros

Trnsito de Venus de 2004. | NASA

El gran Edmond Halley (1656-1742) se haba dado cuenta, en 1716, de que los trnsitos de Venus podan ser utilizados para medir con precisin la distancia de la Tierra al Sol utilizando el mtodo de la paralaje y la tercera ley de Kepler. Los trnsitos de Venus son los mini-eclipses que se originan cuando vemos a Venus cruzar por delante de la superficie del Sol. Son fenmenos muy poco frecuentes desde la Tierra: tan slo una vez por siglo es posible observar un par de trnsitos separados por 8 aos.

El capitn Cook en Punta Venus

James Cook por Nathaniel Dance (c. 1775)

Los trnsitos siguientes a la sugerencia de Halley deban suceder en 1761 y 1769, de forma que Halley no llegara a observarlos. Sin embargo sus recomendaciones se siguieron con gran entusiasmo:Francia, Inglaterra y Austria enviaron expediciones a lugares remotos para obtener medidas simultneas del fenmeno desde ubicaciones distantes en la Tierra. En 1761, en plena guerra de los Siete Aos (1756-1763), el trnsito se observ desde unas sesenta ubicaciones desde Europa a China y desde Sudfrica a Noruega. Algunas de las mejores medidas las proporcionaron Masson y Dixon desde Ciudad del Cabo, Chappe desde Siberia y Lomonosov desde San Petersburgo.

El Endeavour, la nave del capitn Cook

En 1769 tuvo lugar la famosa expedicin del Capitn Cook a Tahit, a un lugar que an se conoce hoy como 'Punta Venus'. Tambin de gran importancia fue la expedicin de Chappe al Cabo San Lucas en Baja California. Dado que estos territorios estaban entonces bajo dominio espaol, el gobierno francs tuvo que pedir permiso a Carlos III y ste aprovech para enviar a dos espaoles (Vicente de Doz y Salvador de Medina) que participaron en la expedicin. Las instrucciones para el viaje fueron dadas por el propio Jorge Juan y el instrumental suministrado por el Observatorio de Cdiz. Desgraciadamente, la expedicin le cost la vida al propio Chappe que muri en Baja California de fiebre amarilla.

Una gota negra

Esquema de la 'gota negra' hecho por Bergman en 1761

Sin embargo, los resultados de todos estos esfuerzos observacionales fueron un tanto decepcionantes debido en gran medida a un fenmeno conocido como la 'gota negra'. Despus del 'segundo contacto' (el contacto interior) una especie de lgrima negra pareca extenderse desde el borde de Venus a la frontera del limbo solar, lo que haca que los momentos de los contactos estuviesen muy mal definidos, limitando substancialmente la precisin en la medida. En un principio se pens que el fenmeno era debido al espesor de la atmsfera de Venus. Hoy sabemos, sin embargo, que se trata de un fenmeno de difraccin de la luz que se acenta en los telescopios de tamao pequeo y/o de calidad ptica insuficiente. Utilizando todos los datos resultantes de los dos trnsitos, el astrnomo francs Jrme Lalande (1732-1807) obtuvo, en 1771, un valor de 153 millones de kilmetros para la Unidad Astronmica, un valor que tan slo tena unos millones de kilmetros de precisn (debido a la 'gota negra') pero que era mejor que todo lo disponible hasta entonces. De esta manera se obtuvo, por vez primera, una buena estimacin de las distancias en el Sistema Solar (que no haban sido revisadas desde las observaciones realizadas un siglo antes por Cassini). Las observaciones internacionales de los trnsitos de Venus en el siglo XVIII deben ser consideradas como un magnfico ejemplo de cooperacin cientfica internacional pues constituyen, de hecho, una de los primeros proyectos de la Historia de la Ciencia que fueron abordados con gran coordinacin internacional y despliegue de medios (no hay que olvidar que las expediciones cientficas del XVIII eran difciles y azarosas aventuras).

La Unidad Astronmica hoyPara ganar en precisin, la Unidad Astronmica se redifini en 1976 como 'la distancia desde el centro del Sol a la que una partcula de masa despreciable tiene una rbita circular de 365,2568983 das'. Su valor, 149.597.870,691 kilmetros, es ligeramente menor que la distancia media Tierra-Sol. Esta distancia puede medirse hoy con altsima precisin mediante tcnicas de radar y de telemetra espacial.

Curiosidades...* El fenmeno de 'gota negra' es observable cuando miramos, por ejemplo, 2 dedos prximos, aunque no lleguen a tocarse, ante un foco intenso de luz.

* Los trnsitos de Mercurio de 1999 y 2003 observados desde el espacio confirmaron un efecto de 'gota negra' lo que prob experimentalmente que el fenmeno no poda deberse ni a la atmsfera del planeta que transita (Mercurio no tiene atmsfera) ni a ningn fenmeno asociado con la atmsfera terrestre. * El ltimo trnsito de Venus tuvo lugar el 8 de Junio de 2004. La observacin con grandes telescopios y sistemas pticos de alta calidad pudieron aminorar el efecto de la 'gota negra'. El prximo trnsito de Venus tendr lugar el 5 de Junio de 2012. El siguiente ser el 10 de diciembre de 2117. * La historia del gafe Le Gentil.- Guillaume Le Gentil (1725-1792) parti desde Francia hacia Pondichri (una colonia francesa en India) para observar el trnsito de 1761, pero cuando estaba cerca de su destino consider que, debido a la guerra con Inglaterra, ese lugar resultaba peligroso, y cambi su rumbo hacia la isla Mauricio. No lleg a tiempo y sus observaciones (desde el barco poco estable) fueron inutilizables.Decidi entonces quedarse 8 aos en el hemisferio sur para observar el trnsito de 1769 desde Manila. Sospechoso de espa para los espaoles (que entonces controlaban Manila), Le Gentil decidi ir de nuevo a Pondichri ya bajo seguro control francs. El da del trnsito amaneci all nublado y no pudo observar (mientras que en Manila hizo buen tiempo). Deprimido y enfermo, regres a Francia en 1771. Pero all haba sido dado por muerto, su puesto en la Academia haba sido ocupado, su esposa se haba vuelto a casar y sus pertenencias se haban distribuido a sus herederos. Slo gracias a la intervencin del rey, Le Gentil pudo rehacer su vida y vivir decentemente durante 21 aos ms.

1774. El catlogo Messier de astros 'molestos'

Objetos Messier. | Wikipedia commons Con motivo del Ao Internacional de la Astronoma, Rafael Bachiller, director del Observatorio Astronmico Nacional, nos invita a un recorrido por los hitos cruciales de estos cuatro siglos de historia del telescopio Rafael Bachiller |Actualizado sbado 25/04/2009 18:26 horas


Hasta la segunda mitad del XVIII, los estudios astronmicos estaban centrados en el sistema solar y las estrellas, y se haba puesto poco nfasis en el estudio de las nebulosas. De hecho, para el astrnomo francs Charles Messier, como para otros muchos cazadores de cometas, los astros nebulosos eran autnticos estorbos que le inducan a confusin a la hora de localizar cometas nuevos. Como herramienta de ayuda para la caza de cometas, Messier compil un catlogo de 110 astros nebulosos fijos. El pionero catlogo 'Messier', que sigue en plena vigencia hoy da, contiene los objetos astronmicos ms bellos y espectaculares -principalmente cmulos estelares, nebulosas y galaxias- que son accesibles con telescopios medios. Este catlogo marca un hito en el inicio del estudio del espacio profundo.

El hurn de los cometas

Retrato de Charles Messier a los 40 aos.

Charles Messier naci en Badonviller (Francia) en 1730. Meticuloso buscador de cometas, observ y estudi 44 de ellos con enorme detalle y descubri 20 nuevos. En 1759, fue el primer astrnomo profesional que observ el esperado regreso del cometa Halley y que sigui y estudi su rbita con precisin. Fue elegido miembro de la Academia francesa de Ciencias en 1770. Desarroll sus trabajos en el Observatorio de la Marina en Pars, y muri en esta misma ciudad en 1817. Aunque Luis XV se refera a Messier como 'el hurn de los cometas' ('le furet des comtes'), la Historia ha querido que este astrnomo no sea recordado como el excelente cazador de cometas que fue, sino que su nombre ha quedado asociado por el catlogo de objetos nebulosos que compil.

Mapa realizado por Messier con sus observaciones del Halley. | Cortesa Dr. Henk Bril. www.astrobril.nl

Tales objetos nebulosos constituan un autntico estorbo para todos los cazadores de cometas de la poca. Por ejemplo, cuando en 1758 se encontraba buscando el cometa Halley en la constelacin de Taurus, Messier se vio confundido por un objeto nebuloso: la nebulosa del Cangrejo. Naturalmente, la observacin repetida de esta

nebulosa mostr que era fija respecto de las estrellas y que, por tanto, no tena nada que ver con un cometa. Con este objeto, Messier decidi inaugurar su catlogo de esos astros 'molestos' para los cazacometas. La nebulosa del Cangrejo, primer objeto del catlogo Messier, se sigue designando hoy da como 'Messier 1', o simplemente M1.

Astros de diferentes tipos

Imgen de los 110 objetos de Messier. | Wikipedia commons

Cuando su catlogo contaba con 45 objetos, en 1771, Messier lo present a la Real Academia de Ciencias de Pars y public una primera versin en 1774. El catlogo fue creciendoa lo largo de los aos y los ltimos objetos (desde M104 a M110) fueron descubiertos por Messier y colaboradores en la dcada de los 1780 y no fueron incluidos en el catlogo hasta el siglo XX. El catlogo de Messier contiene objetos de naturaleza muy diferente: * Cmulos estelares abiertos, como M6: el cmulo 'mariposa' en Escorpio. * Cmulos globulares, como M13: el gran cmulo de Hrcules. * Regiones de formacin estelar, como M42: la nebulosa de Orin. * Nebulosas planetarias, como M97: la nebulosa de la Lechuza, en la Osa Mayor.

La galaxia 'torbellino' M51 observada con el Hubble. | NASA

* Galaxias espirales, como M104: la galaxia del sombrero, o M51: la bellsima galaxia 'torbellino' en la constelacin de los Perros de Caza.

* Galaxias lenticulares: como M86 en Virgo. * Galaxias elpticas: como M87, Virgo A, la galaxia central del cmulo de Virgo. * Galaxias irregulares, como M82 la galaxia 'cigarro', en la Osa Mayor, la galaxia prototipo de las que contienen energticos brotes de formacin estelar. Actualmente el catlogo Messier se sigue utilizando tanto por astrnomos profesionales como aficionados. Es muy comn referirse a la galaxia de Andrmeda como M31, a la nebulosa planetaria de la Lira como M57, etc. El catlogo de Messier es, de hecho, una coleccin de objetos espectaculares y de gran belleza que son accesibles a telescopios pequeos o medios. Desde el punto de vista de la astronoma profesional, el catlogo Messier puede ser considerado como el inicio del estudio del cielo profundo. Este catlogo servira de inspiracin para el catlogo de nebulosas que confeccion William Herschel (1738-1822) en el Hemisferio Norte y que fue completado por su hijo John Herschel (1792-1871) con objetos del Hemisferio Sur. A su vez, los catlogos de los Herschel fueron la base del ambicioso 'New General Catalogue' (NGC), que contiene 7840 objetos del cielo profundo y que es el de mayor uso hoy en astronoma.

Curiosidades* Resulta muy curioso hoy leer las notas con las que Messier describa sus objetos. Por ejemplo, al referirse a M65, una galaxia que hoy sabemos que contiene miles de millones de estrellas, Messier tan slo escribe una lnea: "Nebulosa descubierta en Leo. Es muy dbil y no contiene ninguna estrella". * A los 76 aos de edad -en 1806-, Messier recibi de Napolen (1769-1821) la Cruz de la Legin de Honor. A cambio, Messier public una memoria en la que dedic al emperador el gran cometa de 1769 (cometa C/1769 P1), ao del nacimiento de Napolen. En esta memoria llena de servilismo, Messier llega a sugerir que la aparicin de ese cometa fue una especie de signo astrolgico anunciando el nacimiento del emperador. A causa de esta memoria, el astrnomo perdi gran parte de su reputacin cientfica. * Debido a la belleza de los objetos Messier y, gracias a que son accesibles con telescopios pequeos o medios, estos objetos figuran entre los favoritos de los astrnomos aficionados que organizan'maratones Messier' que consisten en la observacin del mximo nmero de objetos del catlogo Messier en una nica noche. * Messier ha recibido amplio reconocimiento de la comunidad astronmica internacional: hay un crter en la Luna denominado Messier(concretamente en el Mar de la Fecundidad) y en 1996 el asteroide previamente conocido como 1996 BH fue designado como 7359 Messier.

1781. William Herschel descubre Urano

Retrato de William Herschel. | National Portrait Gallery Con motivo del Ao Internacional de la Astronoma, Rafael Bachiller, director del Observatorio Astronmico Nacional, nos invita a un recorrido por los hitos cruciales de estos cuatro siglos de historia del telescopio Rafael Bachiller |Actualizado mircoles 29/04/2009 10:02 horas


A lo largo del ao 1781 la noticia se propag como la plvora: se ha descubierto un nuevo planeta ms all de Saturno. Desde la Antigedad tan slo se conocan 5 planetas (6 desde que Coprnico incluy a la Tierra como uno ms). Pero ahora, con el descubrimiento del nuevo planeta (al que se dara el nombre de Urano) el sistema solar se vea ampliado sbitamente. El responsable del descubrimiento era un msico, un aficionado a la Astronoma que haba construido su propio telescopio. Con el tiempo, este aficionado se convertira en uno de los mayores astrnomos de todos los tiempos: William Herschel.

El msico astrnomo

Friedrich Wilhelm Herschel naci en Hannover (Alemania) en 1738. Su padre transmiti su oficio de msico tanto a Friedrich Wilhelm como a sus 5 hermanos y 4 hermanas. En torno a los 20 aos de edad, para evitar ser reclutado en el ejrcito, emigr a Gran Bretaa donde (primero en Leeds y a continuacin en Bath) ejerci su oficio de msico para ganarse la vida. Debido a que vivi el resto de su vida en Inglaterra, pas a la Historia con el nombre de William Herschel. Fue la msica lo que le hizo interesarse primero por la acstica y luego por las matemticas; y de las matemticas pas al estudio de la ptica. A la edad de 35 aos, Herschel estudi su primer libro de astronoma y se sinti tan atrado por esta disciplina que decidi dedicarse al estudio de las estrellas, un tema difcil en aquel entonces en que prcticamente todo el esfuerzo de los astrnomos estaba consagrado al estudio del sistema solar.

Telescopio de Herschel similar al utilizado para descubrir Urano. | Observatorio Astronmico Nacional (IGN)

Msico de da y astrnomo de noche, Herschel se dio pronto cuenta de que el estudio de las dbiles estrellas requera una alta sensibilidad en las observaciones, lo que a su vez exiga trabajar con telescopios grandes, pero su salario de msico no le permita adquirir un gran refractor. Hbil artesano, Herschel se lanz pronto a la tarea de construirse un telescopio propio para poder iniciar sus observaciones. Un ptico aficionado de Bath le inici en el pulido de espejos metlicos y l instal una pequea fundicin en el stano de su casa. Comenz experimentando con diferentes aleaciones metlicas y, finalmente, se decidi por pulir un espejo esfrico de bronce de unos 15 cm de dimetro. Para obtener el primer espejo vlido, Herschel necesit hacer pruebas con ms de 200 espejos, lo que le mantuvo ocupado durante su tiempo libre a lo largo de ms de tres aos. El primer telescopio que construy Herschel, un reflector de tipo Newtoniano, tena 15,5 cm de dimetro y casi 2 m de longitud focal. Es con este telescopio con el que realiz sus primeras observaciones de cierto inters: estudios sobre la altura de las montaas de la Luna (publicado en 1780), sobre las manchas solares, sobre la inclinacin del eje de Marte, etc.

El descubrimiento

Urano observado con el Hubble en 2003. | NASA, ESAI

El 13 de marzo de 1781 Herschel escribi en su cuaderno de observaciones que haba observado en Gminis "una curiosa estrella difusa" que era "visiblemente ms grande que el resto [de las estrellas en el mismo campo de visin]". De hecho, este astro no poda ser una estrella pues tena forma de "disco" y adems se desplazaba respecto del fondo de estrellas fijas. Con esta forma y desplazamiento, el nuevo astro tan slo poda ser un objeto del sistema solar: un cometa, un satlite o un planeta. Como las posiciones de los planetas, rodeados de sus satlites, eran bien conocidas, Herschel concluy que se trataba de un nuevo cometa y as lo anunci. Pero las observaciones que siguieron mostraron que el nuevo astro no tena los bordes difusos de los cometas, sino que su contorno era bien ntido y definido. Adems, su movimiento no era el acostumbrado de las rbitas fuertemente alargadas de los cometas, sino que segua una rbita lenta y casi circular. La lentitud de su movimiento, claramente indicaba que se trataba de un objeto ms lejano del Sol que el propio Saturno. La realidad acab pronto por imponerse: 173 aos despus de las primeras observaciones que Galileo realiz con telescopio, Herschel haba descubierto un nuevo planeta. Este planeta estaba situado respecto del Sol al doble de distancia que Saturno. Sbitamente, haba que revisar la concepcin que se haba tenido hasta entonces del sistema solar. Era mucho ms grande y, adems, ahora nada impeda que incluso pudiese haber planetas an ms lejanos.

Nombre para un planetaHerschel recibi el reconocimiento inmediato de los astrnomos profesionales y algunos de ellos sugirieron que el nuevo planeta se denominase 'Herschel', pero el descubridor sugiri bautizarlo "Georgium sidus" en honor del rey Jorge III de Inglaterra y este curioso nombre (planeta "Jorge") se utiliz hasta principios del siglo XIX. La propuesta de denominarlo Urano provino del astrnomo alemn Johann Elert Bode (1747-1826) quin argument que, puesto que en la mitologa Urano era del padre de Saturno, se poda mantener una secuencia generacional segn nos alejamos desde la Tierra: Marte es el hijo de Jpiter, Jpiter es el hijo de Saturno, y Saturno es el hijo de Urano.

En diciembre de 1781 William Herschel fue elegido miembro de la Royal Society y fue nombrado astrnomo real con un salario anual de 300 guineas. Este salario le permiti abandonar su oficio de msico para consagrarse completamente a la astronoma. Utilizando telescopios progresivamente mayores, redonde sus descubrimientos en el sistema solar cuando en 1787 descubri los dos satlites mayores de Urano: Titania y Obern, y en 1789 dos nuevos satlites de Saturno: Encelado y Mimas. Pero, de hecho, la localizacin de Urano no constituy para Herschel ms que el principio de una carrera llena de logros y descubrimientos. Herschel no slo fue el mayor constructor de telescopios de la Historia, sino que adems es el autntico pionero de la astronoma estelar, del estudio de la Galaxia y de la identificacin de nebulosas. Pero todos estos logros son otras historias...

Curiosidades...* Antes de Herschel, al menos una veintena de astrnomos profesionales haban observado Urano, pero debido a su poco brillo y a su lento movimiento, todos haban pensado que se trataba de una estrella. Por ejemplo, el primer Astrnomo Real de Gran Bretaa, John Flamsteed (1646-1719), lo catalog como una estrella denominada 34 Tauri. * En honor del planeta Urano se nombr 'Uranio' al nuevo metalidentificado por el qumico alemn Martin Heinrich Klaproth (1743-1817) en 1789, esto es, 8 aos despus del descubrimiento del planeta. Sin embargo, medio siglo ms tarde se descubrira que la sustancia que haba estudiado Klaproth no era el Uranio puro, sino uno de sus xidos. El elemento fue aislado por el qumico francs Eugne Pligot (1811-1890) en 1841. * Tras el descubrimiento de Urano, pasaron dos siglos sin que el estudio del planeta progresase significativamente pues su distancia desde la Tierra lo hace difcilmente observable incluso con grandes telescopios. Sera la sonda de la NASA Voyager 2 (lanzada en 1977) la que al aproximarse al planeta en 1984 nos ofrecera informacin muy novedosa, sobre todo unas imgenes de muy alta calidad. Los anillos de Urano fueron descubiertos en 1977 con el telescopio Kuiper (instalado en un avin). * Johann Elert Bode (1747-1826), el astrnomo alemn que sugiri el nombre de Urano, public una relacin descubierta por Johann Daniel Titius en 1766 y que hoy se conoce como 'ley de Titius-Bode' o simplemente 'ley de Bode'. Esta relacin emprica expresa la distancia de un planeta al Sol (en Unidades Astronmicas) en la forma: d = 0,4 + 0,3 k, donde k es el nmero 0 (para Mercurio), 1 (para Venus), 2 (para la Tierra), 4 (para Marte), 16 (para Jpiter), 32 (para Saturno). Con el descubrimiento de Urano, result reconfortante que con k = 64 este planeta encajase perfectamente en la ley. Pero segua siendo un misterio que no hubiese ningn planeta para k=8! El descubrimiento de Ceres en 1801 sugiri inicialmente que este era el planeta "k=8", pero el ulterior descubrimiento de muchos asteroides en esa regin pronto indic que del planeta "k=8" no quedaban ms que los restos...

1786. Los grandes telescopios de William Herschel

Telescopio de Herschel del Observatorio de Madrid. | Observatorio Astronmico Nacional (IGN) Con motivo del Ao Internacional de la Astronoma, Rafael Bachiller, director del Observatorio Astronmico Nacional, nos invita a un recorrido por los hitos cruciales de estos cuatro siglos de historia del telescopio Rafael Bachiller |Actualizado mircoles 06/05/2009 09:59 horas


Estimulado por el descubrimiento de Urano y por su recin ganada fama como astrnomo, a partir de 1781 Herschel se lanz a construir telescopios reflectores progresivamente mayores. Al primer espejo que fundi, que tena 15 cm de dimetro, le sucedieron otros de 22,5 cm, de 48 cm, de 60 cm, para culminar en un telescopio verdaderamente gigante para la poca: un espejo de 1,22 m con un tubo de 12 m de longitud. Y cada vez que Herschel empleaba un telescopio mayor para sus observaciones, realizaba nuevos y espectaculares descubrimientos. Los telescopios de Herschel, los primeros grandes telescopios de la Historia, ilustran de qu manera la historia de la Astronoma est ntimamente ligada al desarrollo tecnolgico del telescopio.

Astrnomo a tiempo completoTras el descubrimiento de Urano, el rey de Inglaterra, Jorge III, comprendi que un cientfico tan perseverante como Herschel podra dar gran prestigio al pas. Adems de la pensin vitalicia de 300 guineas que permiti a Herschel abandonar su carrera de msico, el rey proporcion a Herschel una residencia con jardn en Slough, cerca del castillo de Windsor. Ese jardn, en el que Herschel instalara sus telescopios, es sin duda uno de los lugares donde se han realizado ms descubrimientos en Astronoma.

Caroline Herschel

Silueta de Caroline Herschel en su juventud

Adems de con su hermano Alexander, con gran talento para la mecnica, William Herschel contaba con una excelente colaboradora: su hermana Caroline. Esta ltima dedic su vida a contribuir a la carrera espectacular de William pues estuvo ayudndole durante medio siglo hasta que ste muri en 1822. Abnegada y meticulosa asistente en las observaciones, ordenaba y clasificaba datos, realizaba clculos, etc. Por s misma descubri, en el poco tiempo que tena libre, ocho cometas, para lo que utilizaba un buscador de cometas que le construy su hermano. Fue condecorada con la medalla de oro de la Royal Astronomical Society en 1798.

Telescopios progresivamente mayoresHerschel continu su actividad observando en las noches claras y fundiendo y puliendo espejos en los das nublados. El espejo inicial de 15 cm, utilizado para el descubrimiento de Urano, fue pronto sustituido por otro de 22,5 cm de dimetro que fue instalado en un tubo de 3 m de longitud. Despus fue capaz de fabricar un espejo de 48 cm que fue alojado en un tubo de 6 m. Naturalmente, segn los telescopios eran mayores, mejor era la nitidez (el "poder de resolucin") con la que Herschel observaba los astros.

El mayor telescopio construido por Herschel en Slough.

En 1786 Herschel decidi construir un telescopio con un espejo de 1,22 m (40 pies) de dimetro que deba ir instalado en un tubo de unos 12 m de largo. Jorge III se entusiasm con el proyecto y contribuy a su financiacin de manera generosa. En la construccin de este telescopio trabajaron unos cuarenta obreros y para el pulido del espejo Herschel ide un sistema mecnico. En el jardn de la mansin de Herschel en Slough, el espejo fue colocado en su tubo en 1789, y el tubo apuntando al cielo entre dos escalas pareca un enorme can. Se trataba de un telescopio verdaderamente gigante para su poca.

Un telescopio de Herschel en MadridHacia 1795, Herschel fabric un telescopio para el recin creado Observatorio de Madrid. Con un espejo de 60 cm de dimetro y una longitud focal de unos 7,5 metros, este telescopio, que lleg a Madrid en 1802, era ms mucho ms manejable que el de 1,22 metros pero significativamente ms potente que el de 48 cm que utiliz Herschel para realizar casi todos sus descubrimientos. No cabe duda, pues, de que el de Madrid fue uno de los mejores telescopios de los que construy Herschel. Desgraciadamente, el telescopio apenas pudo ser utilizado para la observacin astronmica pues fue destruido por las tropas napolenicas que, en 1808, se instalaron en el emplazamiento del Observatorio, un cerro de claro inters estratgico durante la ocupacin de la capital.

Laboriosas observacionesAl construir sus grandes telescopios, Herschel abandon el modelo newtoniano y decidi inclinar el espejo primario de manera que la imagen no se formase en el eje del tubo, sino en un punto del borde delantero.En estos "reflectores herschelianos", el observador se situaba en un balcn delante del tubo y se inclinaba con el ocular en la mano buscando el punto focal. Esta configuracin tena la ventaja de no necesitar espejo secundario (lo que significa menos trabajo de pulido), pero haca que la observacin requiriese de una gran habilidad, de un autntico "arte de mirar", como deca Herschel.

Fotografa histrica del gran telescopio de Herschel realizada por John Herschel

Naturalmente los telescopios de Herschel de montura altacimutal no tenan mtodo para compensar el movimiento de la Tierra. Con el telescopio apuntando a un punto (generalmente en el meridiano), Herschel, subido en el balcn, miraba con el ocular como desfilaba el cielo por delante de su campo de visin.William describa lo que vea, en esa estrecha franja Este-Oeste, a Caroline que permaneca sentada al pie de la escala realizando anotaciones. La siguiente noche despejada observaban otra franja situando el tubo con una elevacin ligeramente diferente. Y, de esta manera, los Herschel fueron explorando todo el cielo visible desde Inglaterra.

Curiosidades...* Existe una fotografa histrica del mayor telescopio de Herschel, el de espejo de 1,22 m y tubo de 12 m que estuvo instalado en Slough. La fotografa la realiz en septiembre de 1839, John Herschel, el hijo de William, que adems de ser un gran astrnomo fue un autntico pionero de la fotografa. En esa imagen la estructura del telescopio aparece en mal estado y el tubo depositado en el suelo. El telescopio fue completamente desmantelado durante el invierno de 1839-1840. * La habilidad artesanal de Herschel dejaba perplejos a los obreros que trabajan con l en la construccin de los grandes telescopios. Cuando los carpinteros, vindole trabajar de manera experta tanto en el torno como en la forja, le preguntaban qu formacin haba recibido en su juventud, Herschel responda rotundo: "el violn". * Observar con los grandes telescopios de Herschel era muy difcil y el astrnomo insista en que se requera, ocular en mano, practicar durante mucho tiempo. "No se le exige a nadie que toque una fuga de Haendel sin haber practicado antes", deca Herschel. * Caroline Lucretia Herschel fue una mujer excepcional. Vivi 98 aos y dej un diario muy detallado. En este diario explica como no siendo ni rica ni demasiado agraciada (a causa de haber padecido la viruela) no tena posibilidad de acceder a un matrimonio satisfactorio y estaba destinada a ser la criada de su familia en Hannover. No es de extraar que aceptase gustosa la invitacin que, en 1772, le hizo su hermano William (12 aos mayor que ella) para que viniese a trabajar con l en Inglaterra.

1790. Herschel: la exploracin de la galaxia y el descubrimiento del infrarrojo

Nuestra galaxia segn William Herschel Con motivo del Ao Internacional de la Astronoma, Rafael Bachiller, director del Observatorio Astronmico Nacional, nos invita a un recorrido por los hitos cruciales de estos cuatro siglos de historia del telescopio Rafael Bachiller | MadridActualizado domingo 17/05/2009 11:58 horas


Hacia 1790 aun se saba muy poco de las estrellas. Puede considerarse que la Astronoma estelar fue iniciada por William Herschel, quien emple dos dcadas en realizar toda una serie de descubrimientos utilizando sus propios telescopios. Herschel identific centenares de estrellas binarias, lo que permiti extender la ley de la Gravitacin Universal ms all del Sistema Solar, catalog unas 2.500 nebulosas, dedujo la forma aproximada de nuestra Galaxia, la Va Lctea, y constat el movimiento del Sol en su seno. Tambin descubri la radiacin infrarroja del Sol. Todos estos logros, unidos al descubrimiento de Urano y al impulso dado a la construccin de telescopios, transformaron completamente la Astronoma confirmando a Herschel como uno de los mayores genios de la Historia de esta ciencia.

La forma de la GalaxiaA mediados de la dcada de 1780 Herschel dispona de un telescopio con un espejo de casi medio metro de dimetro y estim que el hecho de observar un nmero muy diferente de estrellas en cada direccin del firmamento poda darnos una idea de cmo estaban distribuidas realmente las estrellas en el espacio tridimensional. Este problema no es fcil pues nuestro Sol est inmerso dentro de esta estructura, en cierto modo es cmo querer tener una visin area de un bosque cuando nos encontramos paseando entre sus rboles.

Un grabado de William Herschel en su madurez

Herschel aplic un novedoso mtodo estadstico a este problema: cont las estrellas que haba en cientos de direcciones diferentes. Cuando contaba pocas estrellas conclua que el borde de la Galaxia estaba cerca y lo contrario para lneas de mirada con gran nmero de estrellas (siempre por unidad de superficie). Obtuvo as una imagen aproximada, en tres dimensiones, de la estructura de la Galaxia. Naturalmente se trata de una imagen muy aproximada pues Herschel no saba de las nubes interestelares que pueden oscurecer las estrellas del fondo y, adems, haba situado al Sol en una posicin demasiado prxima al centro de la Va Lctea. Ms adelante, cuando fue consciente de que con mayores telescopios era capaz de observar un nmero mucho mayor de estrellas, el propio Herschel reconoci que esta imagen de la Galaxia era poco detallada, pero a falta de un modelo ms preciso, la imagen que Herschel dedujo para la Galaxia fue utilizada por los astrnomos hasta bien entrado el siglo XIX.

Estrellas binarias y gravitacinDesde que construy su primer telescopio, Herschel se ejercitaba con ellos examinando las estrellas ms brillantes. Constat as que muchas de estas estrellas formaban sistemas binarios o mltiples. A lo largo de varios aos lleg a identificar ms de 400 de estos sistemas mltiples que fue observando repetidamente. Al cabo de unos veinte aos, en 1802, descubri que en bastantes de estos sistemas binarios, las componentes individuales haban cambiado su posicin relativa, lo que confirmaba que estas estrellas estaban ligadas fsicamente, sometidas a fuerzas de atraccin. Por vez primera se intua que la ley de la Gravitacin Universal de Newton era vlida ms all del Sistema Solar.

Nebulosas

Dibujos de nebulosas realizados por Herschel

A finales de 1781, Herschel recibi una copia del catlogo de Messier de objetos no estelares y pronto emprendi una exploracin sistemtica de todo el cielo visible desde Inglaterra buscando ms objetos "nebulosos". Al cabo de pocos aos, Herschel comprendi que podan establecerse ciertas secuencias evolutivas entre diferentes tipos de nebulosas, as lo constat en su obra 'La Construccin de los Cielos' de 1785. Tras dos dcadas de observaciones, siempre asistido por su Hermana Caroline, Herschel compil en 1802- un catlogo que contena 2.500 objetos "no estelares", principalmente nebulosas y cmulos estelares. Este catlogo que estaba restringido al Hemisferio Norte sera completado por su hijo, el tambin eminente astrnomo John Herschel, y servira de base al New General Catalogue (NGC), un catlogo que contiene hoy casi 8.000 objetos y que es de los ms utilizados tanto por los astrnomos amateurs como por los profesionales. En 1811 Herschel argumentara que diferentes nebulosas parecan formar una secuencia evolutiva indicando que el colapso de tales nebulosas deba dar lugar al nacimiento de las estrellas, una idea que haba sido avanzada por Laplace (1749-1827) en 1796.

El infrarrojo

El descubrimiento del infrarrojo

Hacia 1798 Herschel, interesado por la naturaleza de la radiacin solar, se encontraba estudiando cunto calor se transmita cuando se haca atravesar un rayo de luz solar por un filtro coloreado. El astrnomo estaba inclinado a pensar que los diferentes colores estaban asociados con diferentes niveles de calor. Para verificar esta hiptesis ide una sencilla experiencia: hizo pasar la luz solar por un prisma y sobre el espectro de colores que se obtena fue emplazando un termmetro que comparaba con otro de control (fuera del espectro solar). Encontr as que todos los colores aumentaban la temperatura y que sta creca desde el violeta al rojo. Pero obtuvo la mayor sorpresa cuando, al medir ms all de rojo, encontr que esa regin era la de mayor temperatura, como si estuviese sometida al efecto de un tipo de luz "invisible", lo que l denomin "rayos calricos". Constat que estos rayos se comportaban como la luz visible pues estaban sometidos a los mismos fenmenos de transmisin, reflexin y refraccin. Esta fue la primera vez que se detect una radiacin que no era visible por el ojo humano. Con el tiempo, se acabara denominando "radiacin infrarroja".

Curiosidades...* El telescopio espacial de infrarrojos 'HERSCHEL' recibi su nombre como reconocimiento al descubrimiento realizado por Herschel de la radiacin infrarroja. Se trata de un espejo de 3,5 m de dimetro que ser lanzado por la Agencia Espacial Europea el 14 de mayo de 2009 y que debe explorar por vez primera varias ventanas del espectro infrarrojo medio y lejano. * La prueba definitiva de que la ley de la Gravitacin Universal de Newton era la fuerza ejercida entre las componentes de las estrellas binarias la proporcion el astrnomo francs Flix Savary (1797-1841). Este constat en 1827 que las componentes de la binaria visual xi Ursae Majoris se movan en rbitas elpticas con el centro de gravedad en uno de los focos de las elipses. * En 1783 Herschel descubri el movimiento propio del Sol, con respecto a nuestras estrellas vecinas, en la direccin de la estrella lambda de la constelacin de Hrcules. El hecho de que el Sol, acompaado por su squito de planetas, se moviese en el seno de la Galaxia constituy una idea muy revolucionaria en su poca. * Herschel fue nombrado Sir en 1816 y muri tranquilamente en su casa de Slough en 1822, a los 84 aos de edad. El brillante trabajo de su hijo el eminente astrnomo

John Herschel redonde uno de los legados ms valiosos de la Historia de la Astronoma.

1796. Laplace expone 'el sistema del mundo'

Retrato de Pierre Simon de Laplace. | Academia de las Ciencias de Pars Con motivo del Ao Internacional de la Astronoma, Rafael Bachiller, director del Observatorio Astronmico Nacional, nos invita a un recorrido por los hitos cruciales de estos cuatro siglos de historia del telescopio Rafael Bachiller | MadridActualizado viernes 22/05/2009 12:38 horas


En 1796, Laplace public 'Exposicin del sistema del mundo', obra en la que formul una teora sobre la formacin del Sol y del sistema solar a partir de una nebulosa. Aunque con mucho mayor detalle y mltiples refinamientos, esta 'hiptesis nebular' permanece en nuestros das como el fundamento bsico de toda la teora de la formacin estelar. Eminente matemtico y astrnomo, Laplace tambin demostr la estabilidad del sistema solar, sent las bases cientficas de la teora matemtica de probabilidades y formul de manera muy firme e influyente la imagen de un mundo completamente determinista.

Astrnomo, primer ministro y marqus

Grabado de Laplace en su madurez

Pierre Simon de Laplace naci en 1749 en una familia de granjeros de la baja Normanda. Estudi en la Universidad de Caen donde fue recomendado a d'Alembert. Este ltimo qued muy impresionado por la capacidad en matemticas del joven Laplace y le recomend para un puesto de profesor en la Escuela Militar. Considerado el mejor matemtico de su tiempo, Laplace tuvo tambin ambiciones polticas y lleg a ser Primer Ministro con Napolen, aunque slo permaneci en el cargo 6 semanas. Adems, tuvo una gran habilidad para mantener su xito tanto tras la Revolucin francesa (Napolen le impuso la Legin de Honor en 1805 y le nombr Conde del Imperio en 1806) como tras la restauracin de los Borbones (que lo nombraron marqus en 1817). Laplace vivi en Pars desde su juventud hasta su muerte en 1827.

La estabilidad del sistema solarLa mecnica celeste basada en los principios de Newton cosech un enorme xito durante el siglo XVIII pero, no obstante, algunos movimientos anmalos seguan sin solucin: Jpiter estaba sometido a una aceleracin aparente mientras que Saturno pareca frenarse poco a poco y la Luna tambin mostraba un movimiento acelerado. Si estos movimientos continuaban indefinidamente, Jpiter caera sobre el Sol, Saturno se escapara del sistema solar, mientras que la Luna pareca destinada a caer sobre la Tierra.

'Exposition du Systeme du monde' (edicin de 1813).

Con tan slo 23 aos de edad, Laplace se interes por estos problemas y demostr que la aceleracin de Jpiter y el frenado de Saturno eran movimientos peridicos. Los largusimos perodos (en torno a mil aos) haban hecho creer hasta entonces que estas variaciones eran continuas e indefinidas ('seculares'). En 1785 demostr que tales anomalas se deban a la posicin relativa de Jpiter y Saturno respecto del Sol. Todo ello necesit de una cantidad enorme de clculos muy detallados. En 1787 Laplace demostr que el movimiento anmalo de la Luna tambin era oscilatorio y que estaba ocasionado por pequeos efectos (de 'segundo orden') en el sistema triple Sol-TierraLuna. Los parmetros del sistema solar y los movimientos de sus cuerpos podan estar sujetos a variaciones, pero lo que Laplace argument es queestas variaciones eran peridicas y, por tanto, el sistema solar deba ser estable y auto-regulado. Todas estas ideas se recogieron en su obra 'Exposition du systme du monde' publicada en 1796.

El demonio de LaplaceSus estudios sobre la estabilidad del sistema solar llevaron a suponer a Laplace que todos los fenmenos naturales obedecen a leyes deterministas. El astrnomo utiliz una imagen muy grfica para expresar esta idea: si un ser sobrehumano (un 'demonio') conociese la situacin inicial de las partculas en el universo, resolviendo las ecuaciones de movimiento podra conocer su futuro con detalle infinito. Segn Laplace nuestro universo sera pues completamente determinista: todo en el universo estaba determinado de antemano. Naturalmente este determinismo tendra implicaciones filosficas, en particular en lo que se refiere a la libertad de las personas. Hoy sabemos que la ciencia contempornea impone lmites claros a este determinismo. Por un lado, la teora del caos demuestra que un sistema complejo puede comportarse de manera impredecible. Por ejemplo: aunque las ecuaciones de Newton gobiernan los movimientos de los cuerpos del sistema solar, resultara completamente imposible resolver estas ecuaciones con precisin infinita. Por otro lado, la mecnica cuntica ha demostrado el comportamiento no determinista de sistemas microscpicos.

La formacin del sistema solar

Formacin del sistema solar. | NASA

En su 'Exposition du systme du monde' Laplace no slo se interesaba por la evolucin del sistema solar, sino que tambin estudi su formacin. Siguiendo los descubrimientos de nebulosas realizados por William Herschel en Inglaterra, Laplace pens que el colapso gravitatorio de una nebulosa podra haber dado origen a la formacin del Sol y que el material orbitando en torno al Sol podra condensarse para formar una familia de plan

Historia de La Astronimia

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