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1609: Galileo y la primera observación con telescopio

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1609: Galileo y la primera observación con telescopio

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En 1609, Galileo utilizó 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 más potentes, Galileo realizó muchos descubrimientos de gran importancia.

El Sol, considerado hasta entonces símbolo de perfección, tenía manchas. La Luna tenía una superficie irregular con valles y montañas. Saturno tenía unos apéndices extraños, etc. Pero sus observaciones más trascendentales fueron las que realizó de Júpiter. Demostró que este planeta estaba rodeado de lunas y era similar a un mini-sistema solar, lo que constituyó un poderoso argumento en favor del universo copernicano.

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El astrónomo alemán Johannes Kepler es conocido, sobre todo, por sus tres leyes que describen el movimiento de los planetas en sus órbitas alrededor del Sol. Las leyes de Kepler fueron el fruto de la colaboración con el gran astrónomo observador Tycho Brahe, quien había confeccionado las tablas astronómicas más precisas de la época. Kepler no comprendió el origen de sus leyes que tan bien describían tanto el movimiento de los planetas como el de otros cuerpos astronómicos como el sistema Tierra-Luna. Sería Newton quien extraería todas las consecuencias de las leyes de Kepler, permitiéndole así enunciar la Ley de la Gravitación Universal.

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Sobresaliente matemático, físico y astrónomo, el holandés Christiaan Huygens tuvo la formidable capacidad de destacar tanto en la teoría como en la práctica. Elaboró teorías en campos tan dispares como el cálculo de probabilidades, la naturaleza de la luz, las colisiones mecánicas, etc. Inventó el reloj de péndulo, talló lentes y construyó microscopios y telescopios. En 1656 descubrió Titán, la primera luna identificada en torno a Saturno. Poco después, en 1659, publicó la solución al rompecabezas -que había intrigado a los astrónomos durante medio siglo- sobre la misteriosa y cambiante morfología de este planeta gigante: Saturno estaba rodeado por un sistema de delgados anillos.

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1670: La fundación de los observatorios de París y Greenwich

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1670: La fundación de los observatorios de París y Greenwich

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Los dos primeros observatorios astronómicos 'modernos', el de París 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 específico de perfeccionar las técnicas de navegación. Estos observatorios permanentes son una plataforma excepcional para el desarrollo de instrumentación astronómica y para abordar tareas de gran envergadura (confección de grandes catálogos, mapas y todo tipo de observaciones sistemáticas). El modelo se irá extendiendo a lo largo de los siglos XVIII y XIX hasta que toda capital importante tenga su observatorio.

Tales observatorios 'urbanos' jugarán un papel esencial hasta bien entrado el siglo XX cuando la contaminación lumínica desencadenó el éxodo de los nuevos telescopios hacia lugares remotos.

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1687: El fabuloso legado de Isaac Newton

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1687: El fabuloso legado de Isaac Newton

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Isaac Newton es uno de los mayores científicos de toda la Historia, posiblemente el físico-matemático que dejó el legado más valioso e influyente. Newton extendió las leyes terrestres de la mecánica a todo el cosmos, lo que implicaba que la naturaleza está regida por unas leyes universales. En sus Principia (1687) enunció la Ley de la Gravitación Universal y las leyes del movimiento. En su obra Opticks (1704) estudió la naturaleza de la luz, formuló los principios de la óptica y la teoría del color. También desarrolló el cálculo matemático integral y diferencial. En 1672 presentó a la Royal Society el primer telescopio reflector de utilidad práctica que tendría una trascendencia enorme en el desarrollo ulterior de la Astronomía.

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1725. Bradley descubre la aberración de la luz

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1725. Bradley descubre la aberración de la luz

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A principios del XVIII todavía no se sabía a qué distancia se encontraban las estrellas, pero dado que se admitía que la Tierra orbitaba en torno al Sol, ya parecía posible medir el movimiento paraláctico de las mismas, lo que permitiría medir sus distancias. Tratando de medir ese movimiento, el astrónomo británico James Bradley descubrió el fenómeno de la aberración de la luz, con lo que confirmó inequívocamente el movimiento de traslación de la Tierra y estimó la velocidad de la luz. Bradley también descubrió y midió la nutación o cabeceo de los polos terrestres. Una vez identificados estos efectos, se estaba preparado para medir el pequeño movimiento paraláctico de las estrellas, un efecto menor que el de la aberración. Pero aún habría que esperar más de un siglo a que Friedrich Bessel (1784-1846) midiese -en 1838- la primera paralaje hacia la estrella 61 Cygni, lo que proporcionaría una primera idea de la inmensidad de la Galaxia.

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1759. El esperado regreso del cometa 'Halley'

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1759. El esperado regreso del cometa 'Halley'

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En 1687 Newton había asegurado que los cometas debían estar sujetos a la ley de la Gravitación Universal y que, por tanto, debían orbitar en torno al Sol y aparecer de manera periódica. Tras estudiar registros históricos, Edmond Halley hizo la hipótesis de que los cometas que habían sido observados en 1531, 1607 y 1682 debían ser el mismo objeto que pasaba cada 76 años, y predijo su próxima vista para 1758. Una gran expectación precedió al regreso del cometa. Halley no vivió para verlo, pero la reaparición de su cometa (el Halley) se produjo efectivamente el 25 de diciembre de 1758 para pasar por el perihelio en 1759. El regreso del Halley en 1759 constituyó en su día un espectacular triunfo de la teoría de Newton. Aún hoy, aquella reaparición -como la de todos los cometas- es considerada como una de las más bellas ilustraciones de la capacidad predictiva de la ciencia.

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En 1716, Edmond Halley ideó un método de precisión para estimar la distancia al Sol que consistía en realizar medidas comparativas de los tránsitos de Venus desde sitios lejanos en la Tierra. Varias naciones organizaron grandes y costosas expediciones para observar los dos tránsitos que tuvieron lugar en 1761 y 1769, pero las observaciones resultaron ser mucho más complicadas de lo que se había previsto y los resultados fueron un tanto decepcionantes.

No obstante, en 1771, utilizando todos los datos disponibles, el astrónomo francés Lalande determinó la distancia media al Sol en 153 millones de kilómetros (las mejores medidas disponibles actualmente arrojan un valor de 149.597.870 kilómetros). Estas observaciones de los tránsitos de Venus en el XVIII constituyen uno de los primeros proyectos científicos que, en la Historia de la Ciencia, fueron abordados con gran despliegue de medios y amplia coordinación internacional.

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1774. El catálogo Messier de astros 'molestos'

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1774. El catálogo Messier de astros 'molestos'

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Hasta la segunda mitad del XVIII, los estudios astronómicos estaban centrados en el sistema solar y las estrellas, y se había puesto poco énfasis en el estudio de las nebulosas. De hecho, para el astrónomo francés Charles Messier, como para otros muchos cazadores de cometas, los astros nebulosos eran auténticos estorbos que le inducían a confusión a la hora de localizar cometas nuevos.

Como herramienta de ayuda para la caza de cometas, Messier compiló un catálogo de 110 astros nebulosos fijos. El pionero catálogo 'Messier', que sigue en plena vigencia hoy día, contiene los objetos astronómicos más bellos y espectaculares -principalmente cúmulos estelares, nebulosas y galaxias- que son accesibles con telescopios medios. Este catálogo marca un hito en el inicio del estudio del espacio profundo.

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A lo largo del año 1781 la noticia se propagó como la pólvora: se ha descubierto un nuevo planeta más allá de Saturno. Desde la Antigüedad tan sólo se conocían 5 planetas (6 desde que Copérnico incluyó a la Tierra como uno más). Pero ahora, con el descubrimiento del nuevo planeta (al que se daría el nombre de Urano) el sistema solar se veía ampliado súbitamente. El responsable del descubrimiento era un músico, un aficionado a la Astronomía que había construido su propio telescopio. Con el tiempo, este aficionado se convertiría en uno de los mayores astrónomos de todos los tiempos: William Herschel.

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1786. Los grandes telescopios de William Herschel

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1786. Los grandes telescopios de William Herschel

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Estimulado por el descubrimiento de Urano y por su recién ganada fama como astrónomo, a partir de 1781 Herschel se lanzó a construir telescopios reflectores progresivamente mayores. Al primer espejo que fundió, que tenía 15 cm de diámetro, le sucedieron otros de 22,5 cm, de 48 cm, de 60 cm, para culminar en un telescopio verdaderamente gigante para la época: 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 qué manera la historia de la Astronomía está íntimamente ligada al desarrollo tecnológico del telescopio.

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

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

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Hacia 1790 aun se sabía muy poco de las estrellas. Puede considerarse que la Astronomía estelar fue iniciada por William Herschel, quien empleó dos décadas en realizar toda una serie de descubrimientos utilizando sus propios telescopios.

Herschel identificó centenares de estrellas binarias, lo que permitió extender la ley de la Gravitación Universal más allá del Sistema Solar, catalogó unas 2.500 nebulosas, dedujo la forma aproximada de nuestra Galaxia, la Vía Láctea, y constató el movimiento del Sol en su seno. También descubrió la radiación infrarroja del Sol. Todos estos logros, unidos al descubrimiento de Urano y al impulso dado a la construcción de telescopios, transformaron completamente la Astronomía confirmando a Herschel como uno de los mayores genios de la Historia de esta ciencia.

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1796. Laplace expone 'el sistema del mundo'

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1796. Laplace expone 'el sistema del mundo'

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En 1796, Laplace publicó 'Exposición del sistema del mundo', obra en la que formuló una teoría sobre la formación del Sol y del sistema solar a partir de una nebulosa. Aunque con mucho mayor detalle y múltiples refinamientos, esta 'hipótesis nebular' permanece en nuestros días como el fundamento básico de toda la teoría de la formación estelar.

Eminente matemático y astrónomo, Laplace también demostró la estabilidad del sistema solar, sentó las bases científicas de la teoría matemática de probabilidades y formuló de manera muy firme e influyente la imagen de un mundo completamente determinista.

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1801. El descubrimiento de los 'planetas' diminutos

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1801. El descubrimiento de los 'planetas' diminutos

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Cuando Piazzi descubrió Ceres en 1801, se pensó que ése era el planeta perdido. En efecto, a finales del XVIII, tras el descubrimiento de Urano, la predicción de que tenía que haber otro planeta en el gran hueco entre Marte y Júpiter había ganado mucha fuerza. Incluso se había organizado una 'policía celestial' que rastreaba el zodíaco para su búsqueda. Pero a los astrónomos les esperaba una sorpresa mayor. Tras localizar a Ceres, en seguida se descubrieron otros tres 'planetas' similares: Palas, Vesta y Juno. Sin embargo, comparados con los ya conocidos, todos estos 'planetas' eran verdaderamente diminutos (mucho más pequeños que la Luna).

La realidad es que Ceres, Palas, Vesta y Juno no eran planetas, sino los miembros mayores de una nueva familia de pequeños cuerpos del sistema solar: los asteroides.

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1814. Fraunhofer y las líneas oscuras del Sol

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1814. Fraunhofer y las líneas oscuras del Sol

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En 1814, un fabricante de vidrios bávaro, Joseph Fraunhofer, al analizar la luz solar descubrió unas misteriosas líneas oscuras que aparecían en frecuencias muy bien definidas.

Medio siglo después, Kirchhoff y Bunsen demostrarían que estas líneas de Fraunhofer eran las huellas dactilares de los elementos presentes en la atmósfera del Sol. El 'análisis espectral' inventado por Fraunhofer podía servir, por tanto, para realizar un sueño de los astrónomos: determinar la composición química tanto del Sol como de otros astros. Nacía así la Astrofísica.

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1838. Las primeras medidas de distancias estelares

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1838. Las primeras medidas de distancias estelares

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Desde la invención del telescopio la medida de la distancia a las estrellas había desafiado a los astrónomos. No hubo instrumentos suficientemente precisos para realizar estas medidas hasta la primera mitad del XIX.

En 1838, Friedrich Bessel midió la distancia a la estrella 61 Cygni (unos 11 años-luz), poco después Wilhelm Struve midió la distancia a Vega (unos 25 años-luz) y Henderson la de la estrella más próxima al Sol: Alfa del Centauro (4,3 años-luz). Se alcanzó así una idea de las escalas interestelares.

Estas medidas también permitieron comparar las luminosidades de las estrellas entre sí, lo que llevó a la conclusión de que el Sol no era más que una estrella media entre las innumerables estrellas observables en la bóveda.

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El descubrimiento de Neptuno no fue 'accidental' sino que obedeció a predicciones realizadas por cálculos matemáticos. En efecto, tras el descubrimiento de Urano, los astrónomos se aplicaron a determinar los parámetros de su órbita elíptica.

Sin embargo, según se obtenían más datos, más claro aparecía que el movimiento real del planeta se desviaba considerablemente de la órbita predicha por la teoría de la gravedad de Newton. Dado que esta teoría se encontraba firmemente establecida, pronto se generalizó la idea de que las anomalías de Urano sólo podían deberse a las perturbaciones ejercidas por otro planeta desconocido más lejano.

Le Verrier en París y Adams en Cambridge realizaron los cálculos de la posición del nuevo planeta. El astrónomo alemán Johann Galle lo observó desde el observatorio de Berlín, muy próximo a la posición predicha, el 23 de septiembre de 1846.

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1864. Huggins y el nacimiento de la Astrofísica

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1864. Huggins y el nacimiento de la Astrofísica

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Cuando, en la noche del 29 de Agosto de 1864, William Huggins se asomó al espectroscopio que había instalado en su observatorio para analizar la luz procedente de la nebulosa planetaria 'Ojo de gato' (NGC6543) en la constelación del Dragón, se llevó una enorme sorpresa. "¡Yo no esperaba un espectro como éste!", exclamó. El análisis de la luz revelaba una única línea de emisión, lo que implicaba que esta nebulosa estaba hecha de un gas fluorescente. Su método de observación (la espectroscopía) aplicado a otras nebulosas y estrellas no sólo permitiría determinar su composición química, sino que sería la herramienta necesaria para obtener sus parámetros físicos (temperatura y densidad). Por fin se podía estudiar la naturaleza de los astros, lo que inauguraba una nueva rama de la Astronomía: la Astronomía física o Astrofísica.

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1882. La astronomía fotográfica, una revolución

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1882. La astronomía fotográfica, una revolución

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El año 1882 fue crucial en la astronomía fotográfica. En el observatorio de Ciudad del Cabo, el astrónomo escocés David Gill obtuvo una asombrosa fotografía de un gran cometa. Además de los minúsculos detalles observados en el astro, la zona del cielo cubierta por la fotografía reveló miles de estrellas que resultaban invisibles en la observación ocular.

También en este año las placas fotográficas secas alcanzaron una sensibilidad casi cien veces más alta que la de las placas húmedas (con colodión) que habían sido utilizadas hasta entonces. Debido a las grandes ventajas que representaba la fotografía, su utilización pronto se generalizó en la astronomía promoviendo una revolución similar a la que ocasionó Galileo en 1609 con la introducción del telescopio.

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En 1913 los astrónomos Hertzsprung y Russell establecieron, de manera independiente, un esquema para la clasificación de todas las estrellas de acuerdo con dos parámetros: temperatura y luminosidad. Lo que se conoce en el argot astronómico como diagrama H-R (por las iniciales de sus descubridores) pronto se reveló como una herramienta potentísima en el estudio de la estructura y evolución de las estrellas.

De manera análoga a como la catalogación de los seres vivos condujo a Darwin a la teoría de la evolución de las especies, la clasificación H-R de las estrellas condujo a los astrónomos a establecer, en la primera mitad del siglo XX, una teoría de la evolución estelar que es considerada como uno de los mayores logros de la Astrofísica de todos los tiempos.

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1915. El universo relativista de Einstein

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1915. El universo relativista de Einstein

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En 1915, Albert Einstein enunció su Teoría de la Relatividad General, una nueva teoría de la Gravitación que vino a sustituir a la de Newton aportando una visión completamente revolucionaria del Universo. En la visión de Einstein, la materia, el espacio y el tiempo son tres elementos interconectados entre sí: la gravedad puede ser interpretada como una curvatura del espacio. En el espacio-tiempo la luz se mueve a velocidad constante describiendo trayectorias curvas según es desviada por la presencia de cuerpos materiales.

La Teoría de la Relatividad resolvió elegantemente los problemas de la física clásica y realizó otras sorprendentes predicciones (como la curvatura de la luz en un campo gravitatorio) que fueron comprobadas experimentalmente de manera espectacular. Gracias a esta nueva teoría, el Universo pasó a describirse como un todo mediante una serie de ecuaciones que describen la íntima imbricación del espacio, el tiempo y la materia.

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1925. Hubble y el universo extragaláctico

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1925. Hubble y el universo extragaláctico

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En 1925, el astrónomo norteamericano Edwin Hubble midió la distancia a Andrómeda y a otras nebulosas espirales y demostró que tales nebulosas estaban fuera, y muy lejos, de la Vía Láctea. Tales nebulosas eran por tanto galaxias independientes de la nuestra, lo que indicaba que el Universo era mucho mayor de lo que se había creído hasta entonces.

Poco después, midiendo las velocidades de tales galaxias y comparándolas con sus distancias concluyó que todas ellas se alejaban entre sí. Georges Lemaître interpretó estas medidas como el resultado de la expansión del universo y, resolviendo las ecuaciones de la relatividad general de Einstein, puso los cimientos de la teoría del Big Bang.

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1931. El nacimiento de la Radioastronomía

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1931. El nacimiento de la Radioastronomía

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A pesar de que Maxwell había descrito el espectro electromagnético a mediados del XIX, el estudio del universo estuvo limitado a la luz visible hasta bien entrado el siglo XX. La atmósfera terrestre actúa como una barrera bloqueando gran parte de la radiación que es emitida más allá del ultravioleta y del infrarrojo y, por otra parte, los astrónomos no disponían de la tecnología necesaria para construir detectores en rangos del espectro electromagnético diferentes del óptico. Pero esta situación cambió radicalmente cuando, en 1931, Karl Jansky descubrió ondas de radio que procedían de la Vía Láctea.

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El rápido desarrollo de la radioastronomía tras la Segunda Guerra Mundial condujo a la identificación de unas misteriosas fuentes de ondas de radio que, en el óptico, parecían estrellas muy débiles. En 1963, el astrónomo holandés-estadounidense Marteen Schmidt estimó la distancia y luminosidad de algunas de estas radiofuentes y concluyó que se trataba de galaxias situadas en los confines del Universo conocido. Tales galaxias poseían luminosidades muy superiores a las de todas las conocidas previamente. Hoy sabemos que tales objetos, denominados quásares, obtienen su energía de agujeros negros supermasivos situados en sus regiones centrales. El agujero negro, rodeado de un disco de acreción, es el origen de chorros bipolares de altísima velocidad.

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En 1965 Penzias y Wilson descubrieron una misteriosa radiación de microondas en el fondo del cielo. Tal radiación, cuya existencia había sido predicha por varios investigadores durante las dos décadas previas, pudo ser inmediatamente reconocida como una reliquia del 'Big Bang'. Estas observaciones vinieron por tanto a confirmar la interpretación de la ley de Hubble en términos de una expansión generalizada del universo que tenía su origen una gran explosión.

Gracias a la misión espacial COBE de la NASA, se detectaron en 1992 las irregularidades primigenias que debieron dar lugar a la formación de galaxias y de cúmulos de galaxias. Posteriormente, la misión WMAP contribuyó a medir parámetros importantes del universo, tales como su edad y su composición. Finalmente, el telescopio Planck lanzado por la ESA en mayo de 2009 deberá refinar todas estas medidas culminando así medio siglo de sorprendentes descubrimientos cosmológicos.

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Los astrónomos Antony Hewish y Jocelyn Bell anunciaron, en 1968, el descubrimiento de unos objetos astronómicos nuevos. Los denominaron radiofuentes pulsantes, o simplemente púlsares, por tratarse de emisores de rapidísimas ráfagas de microondas que alcanzaban la Tierra con sorprendente regularidad. Por otro lado, desde varios años antes, astrónomos teóricos habían barajado la posibilidad de que algunas estrellas acabasen sus vidas en la forma de densísimos residuos estelares constituidos por neutrones. Cotejando las propiedades, pronto se concluyó que estas estrellas de neutrones predichas teóricamente eran los mismos objetos que los púlsares recién descubiertos.

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1990. El lanzamiento del telescopio espacial Hubble

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1990. El lanzamiento del telescopio espacial Hubble

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En 1990, tras numerosos estudios y experimentos con telescopios espaciales menores, la NASA (con colaboración de la ESA) puso en órbita el telescopio espacial Hubble. Equipado con un espejo de 2,4 metros de diámetro y libre de las limitaciones que impone la atmósfera a las observaciones desde tierra, el Hubble ha proporcionado resultados espectaculares en todos los campos de la astronomía.

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1995. El 'boom' de los planetas extrasolares

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1995. El 'boom' de los planetas extrasolares

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En 1995 los astrónomos Michel Mayor y Didier Queloz anunciaron la detección de 51 Pegasi b, un planeta que orbita en torno a una estrella de tipo solar a 50 años luz de la Tierra. Confirmado prontamente por los norteamericanos Geoffrey Marcy y Paul Butler, este descubrimiento inauguró una intensa carrera que ha conducido a la detección de un total de más 400 planetas extrasolares contenidos en unos 300 sistemas planetarios.

Aunque todos estos planetas son significativamente más masivos que la Tierra, la instrumentación que está siendo específicamente diseñada para la búsqueda y detección de planetas de tipo terrestre debería conducir en pocos años a la detección de otras tierras.

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2002. Un agujero negro en el centro de nuestra Galaxia

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2002. Un agujero negro en el centro de nuestra Galaxia

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En el año 2002, un equipo internacional de astrónomos liderado desde el Instituto Max Planck de Física Extraterrestre de Munich presentó los resultados de un patrullaje de diez años de duración de la estrella S2 que orbita en torno al Centro de la Vía Láctea. Sus medidas indicaban que nuestro centro galáctico está ocupado por un agujero negro supermasivo de unos 4 millones de masas solares. Observaciones posteriores en un amplio rango de longitudes de onda (visibles, infrarrojas, radio, X y gamma) han confirmado este resultado ofreciendo más y más detalles. Se piensa hoy que la presencia de agujeros negros supermasivos no sólo tiene lugar en galaxias extremas, sino que puede ser un fenómeno habitual en la mayor parte de las galaxias espirales y elípticas.

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2009. La construcción de telescopios gigantes

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2009. La construcción de telescopios gigantes

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En el año 2009, simultáneamente con el lanzamiento de tres potentes telescopios espaciales, Kepler, Herschel y Planck, se están definiendo las características esenciales de tres Telescopios Extremadamente Grandes (ELT), dos norteamericanos y uno europeo. Se espera que estos telescopios entren en operación en la segunda mitad de la década de los 2010.

En Radioastronomía hay que destacar dos proyectos colosales: la construcción del Atacama Millimeter Array (ALMA) que deberá finalizar hacia 2013, y el diseño del Square Kilometer Array (SKA) que está previsto hacia 2022. La observación con estos instrumentos revolucionará completamente la Astronomía en tan sólo dos décadas. La apasionante aventura del telescopio que comenzó con el anteojo de Galileo no sólo no ha llegado a su fin, sino que se encuentra en una auténtica edad de oro.