Gears & Stars Breve historia de la astronomía

Astronomía · Empieza aquí

Mirando hacia arriba

Breve historia de la astronomía: cómo pasamos de contar lunas a pesar galaxias, y lo que aún no sabemos.

Desliza para empezar

Tarde o temprano, todos los niños lo hacen. En una noche despejada, lejos de las farolas, echas la cabeza hacia atrás y el cielo te devuelve la mirada: miles de estrellas, una franja pálida de luz lechosa y, de vez en cuando, un trazo de fuego que desaparece antes de que puedas señalarlo.

La gente lleva decenas de miles de años mirando así hacia arriba. En ese tiempo el cielo apenas ha cambiado. Lo que cambió fueron las preguntas que aprendimos a hacerle y las herramientas que construimos para responderlas. Esta página es la versión corta de esa historia. Las demás páginas de astronomía de Gears & Stars toman cada una una idea de ella y te dejan jugar con ella.

Antes de la escritura · c. 40 000–1000 a. C.

El cielo como calendario

Los primeros astrónomos fueron cazadores, pastores y agricultores que necesitaban saber cuándo: cuándo se moverían los rebaños, cuándo crecería el río, cuándo sembrar. El cielo era el único reloj que nunca se rompía. Algunos huesos con muescas de la Edad de Hielo podrían ser registros de las fases de la Luna.

Más tarde, la gente incorporó el calendario al paisaje. Stonehenge, en Inglaterra, está alineado con la salida del Sol en pleno verano y con su puesta en pleno invierno. El disco celeste de Nebra, enterrado en Alemania hacia el 1600 a. C., muestra el Sol, una Luna creciente y el cúmulo de las Pléyades en bronce y oro. Es una de las imágenes del cielo más antiguas que se conocen.

Pléyades: siete estrellas Luna creciente Arco de horizonte 82°: el vaivén anual del ocaso Sol o Luna llena Barca celeste
El disco celeste de Nebra, de unos 32 cm de diámetro, en bronce con incrustaciones de oro. Uno de los dos arcos de horizonte se ha perdido. Dibujo simplificado.

Mesopotamia · c. 1700–300 a. C.

Ponerlo por escrito

En Babilonia, los escribas observaron el cielo cada noche durante siglos y grabaron lo que veían en tablillas de arcilla. Una tablilla recoge las fechas en que Venus aparecía y desaparecía a lo largo de 21 años. Con registros tan largos, empiezan a aparecer patrones.

Un ciclo de Venus: 584 días Lucero vespertino unos 263 días Lucero matutino unos 263 días oculta 8 días oculta 50 días 5 ciclos = 8 años, casi al día
Venus es el lucero vespertino durante unos 263 días, desaparece y luego vuelve como lucero matutino. Los babilonios anotaron estas fechas en arcilla. El dibujo de la tablilla es decorativo.

Los babilonios descubrieron que los eclipses se repiten en un ciclo de unos 18 años, hoy llamado Saros, y podían predecirlos sin saber qué eran en realidad el Sol y la Luna. Su forma de contar de sesenta en sesenta sigue con nosotros: por eso un círculo tiene 360 grados y una hora tiene 60 minutos.

Antigua Grecia · c. 600 a. C. – 150 d. C.

La geometría llega al cielo

Los griegos hicieron preguntas nuevas: no solo cuándo, sino por qué y cuánto mide. Hacia el 240 a. C., Eratóstenes supo que al mediodía del solsticio de verano el Sol iluminaba el fondo de un pozo en Siena, en el sur de Egipto. En Alejandría, más al norte, un palo vertical proyectaba en ese mismo momento una sombra corta, con un ángulo de unos 7 grados.

Luz del Sol (rayos paralelos) 7° Centro de la Tierra Alejandría sombra de 7° Siena sin sombra
La luz del Sol llega en líneas paralelas. La sombra de 7° en Alejandría es también el ángulo entre las dos ciudades visto desde el centro de la Tierra.

Siete grados son más o menos una cincuentava parte de un círculo completo, así que la circunferencia de la Tierra tenía que ser unas cincuenta veces la distancia entre las dos ciudades. Su resultado se acercó mucho al valor real de 40 000 km. Bastaron un palo, una sombra y algo de geometría.

Aristarco propuso que la Tierra gira alrededor del Sol, pero convenció a pocos. Hiparco catalogó unas 850 estrellas y descubrió que todo el cielo se bambolea lentamente, un movimiento que tarda unos 26 000 años. El Almagesto de Ptolomeo, escrito hacia el 150 d. C., puso la Tierra en el centro y movió los planetas en círculos que giraban sobre otros círculos. Era erróneo, pero predecía los planetas tan bien que se usó durante 1400 años.

Tierra Planeta Epiciclo: un círculo pequeño… …que gira sobre uno grande Juntos trazan bucles, como el retroceso que de verdad muestran los planetas
Los círculos sobre círculos de Ptolomeo. Los planetas reales a veces parecen retroceder durante unas semanas; el círculo pequeño lo explicaba, con la Tierra todavía en el centro.

Engranajes y estrellas

En 1901, unos buscadores de esponjas encontraron un bulto de bronce corroído en un naufragio de época romana frente a la isla griega de Anticitera. Años después, los rayos X revelaron en su interior al menos 30 ruedas dentadas. El mecanismo de Anticitera, construido en el siglo II o I a. C., es un ordenador del cielo que funciona con manivela: mostraba la posición del Sol y de la Luna, la fase de la Luna y cuándo habría eclipses. No se conserva nada tan complejo de los mil años siguientes.

Rueda principal, movida con una manivela Al menos 30 engranajes Una rueda tiene 223 dientes: los 223 meses lunares del ciclo de eclipses Saros Los engranajes pasan de una manivela a las velocidades del Sol y la Luna
La rueda principal y un tren de engranajes del mecanismo de Anticitera. El número de dientes del dibujo está simplificado.

De Bagdad a Pekín · c. 800–1500

Mantener la lámpara encendida

Mientras gran parte de este saber se perdía en Europa, los astrónomos del mundo islámico tradujeron los libros griegos, los compararon con el cielo y los corrigieron. Muchos nombres de estrellas que aún usamos, como Aldebarán, Betelgeuse y Vega, vienen del árabe. En el año 964, el astrónomo persa al-Sufi describió una "pequeña nube" cerca de las estrellas de Andrómeda. Es el primer registro escrito de otra galaxia.

En Samarcanda, el gobernante y astrónomo Ulugh Beg construyó hacia 1420 un observatorio con un instrumento excavado en la colina, de unos 40 metros de radio, para medir las estrellas con más precisión que nunca. Mucho más al este, los astrónomos chinos también llevaban registros minuciosos. En 1054 anotaron una "estrella invitada" tan brillante que se vio de día durante más de tres semanas. Hoy apuntamos los telescopios al mismo lugar y vemos la nebulosa del Cangrejo, los restos de aquella estrella que explotó.

Europa · 1543–1687

La Tierra empieza a moverse

En 1543, Nicolás Copérnico publicó un libro que ponía el Sol en el centro. Tycho Brahe, sin telescopio, midió después los planetas con más precisión que nadie antes que él. Su ayudante, Johannes Kepler, luchó durante años con las cifras de Tycho sobre Marte hasta que renunció a los círculos perfectos: los planetas se mueven en elipses, más rápido cuando están cerca del Sol y más despacio cuando están lejos.

Sol Cerca del Sol: rápido, corta y ancha Lejos del Sol: lento, larga y estrecha Cada porción sombreada tarda el mismo tiempo
Las dos primeras leyes de Kepler: la órbita es una elipse con el Sol en uno de sus focos, y una línea desde el Sol barre áreas iguales en tiempos iguales. Aquí la elipse está muy estirada; las órbitas reales son casi circulares.

En 1609, Galileo Galilei apuntó un telescopio al cielo. Vio montañas en la Luna, cuatro lunas girando alrededor de Júpiter y a Venus mostrando fases como la Luna, algo que solo es posible si Venus gira alrededor del Sol. Luego, en 1687, Isaac Newton demostró que una sola fuerza, la gravedad, explica tanto la caída de una manzana como la órbita de la Luna. Por primera vez, los cielos seguían las mismas reglas que la Tierra.

Este Oeste 7 ene 8 ene 10 ene 13 ene
Júpiter y sus "estrellas" durante cuatro noches de enero de 1610, al estilo del cuaderno de Galileo. Cambiaban de lugar cada noche: eran lunas que giraban alrededor de Júpiter. Posiciones simplificadas.

1700–1900

Medir las distancias

Las leyes de Newton daban la forma del sistema solar, pero no su tamaño. Edmond Halley encontró la manera: observar a Venus cruzar el disco del Sol desde lugares muy alejados de la Tierra, cronometrarlo, y la diferencia revela la distancia al Sol. Hubo expediciones que dieron la vuelta al mundo para los tránsitos de 1761 y 1769. El primer viaje de James Cook fue a Tahití justamente por eso.

Pruébalo tú mismo

Elige dos estaciones de observación, cronometra el tránsito y calcula la distancia al Sol como lo hicieron los astrónomos del siglo XVIII. El tránsito de Venus

Halley también predijo que un cometa volvería en 1758. Volvió, después de su muerte, y hoy lleva su nombre. William Herschel descubrió Urano en 1781, el primer planeta descubierto desde la Antigüedad. En 1846 se encontró Neptuno casi exactamente donde las matemáticas decían que tenía que estar, calculado a partir de su tirón sobre Urano.

En 1838, Friedrich Bessel midió por fin la distancia a una estrella: 61 Cygni está a unos 11 años luz, más de 700 000 veces más lejos que el Sol. Al mismo tiempo, los espectroscopios descompusieron la luz de las estrellas en arcoíris y mostraron líneas oscuras que revelaban de qué están hechas: de los mismos elementos que la Tierra.

La Tierra en enero La Tierra en julio Sol Estrella cercana Donde parece estar frente a las estrellas lejanas En 61 Cygni el desplazamiento es de solo 0,3 segundos de arco: una moneda vista a 15 km
Paralaje: vista desde lados opuestos de la órbita terrestre, una estrella cercana parece moverse frente a las estrellas lejanas. El ángulo del dibujo está enormemente exagerado.

1900–1970

El universo se hace más grande

En 1912, Henrietta Swan Leavitt descubrió que algunas estrellas pulsantes, las cefeidas, revelan su brillo real por la rapidez con que pulsan. Eso las convirtió en varas de medir. En 1923, Edwin Hubble encontró una en la "nebulosa" de Andrómeda y demostró que está mucho más allá de la Vía Láctea. Andrómeda era una galaxia en sí misma, y había incontables más.

Hacia 1929, Hubble y otros demostraron que las galaxias se alejan de nosotros, y que cuanto más lejos están, más rápido se alejan: el universo se expande. Si pasas la película hacia atrás, todo empieza en un comienzo caliente y denso, el Big Bang. En 1965, Arno Penzias y Robert Wilson encontraron por casualidad su resplandor residual, un débil siseo en su antena de radio que llegaba desde todas las direcciones.

Antes Después nosotros Todo se separa; cuanto más lejos, más rápido
Como pasas en una masa que sube: el propio espacio se estira, así que cada galaxia ve a las demás alejarse. No hay centro.

De arma a observatorio

Después de la guerra, se lanzaron cohetes V-2 capturados en vertical desde White Sands, Nuevo México, con instrumentos en lugar de explosivos. En 1946 registraron la luz ultravioleta del Sol, que nunca llega al suelo, y tomaron las primeras fotografías de la Tierra desde el espacio, a unos 105 km de altura. La misma tecnología llevó a los cohetes que pusieron el Sputnik en órbita en 1957 y a personas en la Luna en 1969. Cómo funcionaba el V-2

Hoy

Lo que sabemos ahora

Hoy los astrónomos trabajan con telescopios en órbita, en cimas de montañas e incluso enterrados en el hielo de la Antártida. Tenemos fotos de cerca de todos los planetas, y la Voyager 1, lanzada en 1977, ha salido por completo de la burbuja de viento solar del Sol. Desde 1995 hemos encontrado más de 6000 planetas alrededor de otras estrellas. En 2015 detectamos por primera vez ondas en el propio espacio producidas por el choque de dos agujeros negros, y en 2019 vimos la sombra de uno. El telescopio espacial James Webb ve hoy galaxias cuya luz salió de ellas hace más de 13 000 millones de años.

13 800 millonesde años desde el Big Bang
100 000–400 000 millonesde estrellas en nuestra Vía Láctea
6000+planetas encontrados alrededor de otras estrellas
8 min 20 starda la luz del Sol en llegar a la Tierra
2,5 millonesde años tarda en llegarnos la luz de Andrómeda
5 %del universo es la materia ordinaria que podemos ver

Ese último número es el que nos pone en nuestro sitio. El resto es materia oscura y energía oscura, y nadie sabe qué son. Algunas de las grandes preguntas abiertas:

  • ¿Qué son la materia oscura y la energía oscura?
  • ¿Hay vida en algún otro lugar, aunque sea un microbio?
  • ¿Qué pasó en el primer instante, y hubo un "antes"?
  • ¿Cómo se formaron tan pronto las primeras estrellas y galaxias después del Big Bang?

Cada generación de esta historia creyó estar cerca de la imagen completa. El cielo sigue demostrando lo contrario, y esa es la mejor razón para seguir mirando hacia arriba.

Empieza con una de las grandes expediciones del siglo XVIII: medir el sistema solar con un punto negro sobre el Sol.

El tránsito de Venus