Neptuno y el otoño de 1846

Recién estrenado el otoño de 1846, el astrónomo alemán Johann G. Galle trabajaba en el observatorio de Berlín. Los movimientos del planeta Urano no convencían a los astrónomos y presagiaban la existencia de otro planeta aún no conocido pero responsable de sus perturbaciones. Otros astrónomos, Urbain Le Verrier y John Couch Adams habían predicho su posición en el cielo en un alarde matemático sin precedentres un año antes. Ellos le dijeron a Galle donde podía situarse el planeta que buscaban y le animaron a buscarlo en la posición que indicaron con su telescopio. La madrugada del 23 al 24 de septiembre de 1846, el Sistema Solar que conocíamos, se amplió. Galle acababa de descubrir el planeta Neptuno. Aún recuerdo esta imagen que tomó la sonda Voyager 2 en el verano de 1989, casi un siglo y medio después, no se me olvidará nunca. ¡Qué grande es la Ciencia y que bonita la Astronomía!

Las "Observaciones Astronómicas" de Donato Creti

Siempre me han encantado las pinturas que contienen motivos astronómicos. Me imagino a pintores curiosos, convertidos en precursores de la fotografía a la hora de representar las maravillas del cielo nocturno, ataviados con sus ropas salpicadas de manchas de pinturas de colores variados pintando sus noches estrelladas. Mi "prima" Tiziana, quien pinta el cielo y la tierra con acuarelas cargadas de ilusión, sugirió subir cuadros de diversa temática a Facebook inspirados por un motivo en concreto. Curiosamente, a mi me tocó la Astronomía. Asi que, Tizi, lo prometido es deuda, aquí tienes algunos cuadros curiosos de uno de tus magníficos pintores compatriotas.

"Autoretrato", Donato Creti

Donato Creti fue un pintor y dibujante clásico nacido en 1671 en la ciudad italiana de Cremona perteneciente a la escuela pictórica boloñesa. Creti realiza sus poéticas pinturas con un trazo fino  y destacado por sus detalles donde el color adquiere gran importancia. 

El año 1711 recibió un encargo por parte del conde boloñés Luigi Ferdinando Marsigli. El aristócrata andaba fascinado por las Matemáticas, la Medicina y las Ciencias Naturales en general. A su paso por las universidades italianas tuvo como maestros a profesores como Geminiano Montanari (el que descubrió los cambios de brillo de la estrella Algol) o a Marcello Malphigi (el primero en observar células vivas).  Su interés por la Ciencia en general hizo que ingresara en la Academia Francesa de Ciencias y en la prestigiosa Royal Society presentado por el mismísimo Isaac Newton.

El encargo que el conde Marsigli le hizo a Donato Creti consistió en una serie de ocho pinturas relacionadas con la Astronomía que quería regalar al Papa Clemente XI (con el que, al parecer, compartía interés por las estrellas) con una disimulada petición para que construyera un observatorio astronómico. Creti se puso manos a la obra y pintó las ocho tablas, todas ellas inspiradas en el Sistema Solar y que hoy podemos contemplar en la Pinacoteca Vaticana.

"OBSERVACIONES ASTRONÓMICAS"

La serie de pinturas monográficas recorrían el Sistema Solar empezando en el Sol, pasando por la Luna y los cinco planetas conocidos en los tiempos de Creti añadiéndole un cometa. (¡Curiósamente existen muchos cuadros de cometas!) Los cuadros, de 51 x 35 centímetros de tamaño, contaron con el "apoyo científico" del mismísimo Marsigli procurando que los cuerpos celestes estuviesen representados tal y como podrían verse por algunos pequeños telescopios de la época. 

Obsérvese en ellas algunos detalles curiosos. Una mancha perdida en el Sol; detalles en la Luna como las líneas radiales del cráter Tycho; las fases de Mercurio y Venus; un curioso "disco" de Marte; las bandas y tres de los satélites de Júpiter (personalmente es la que más me gusta); un anillo de Saturno demasiado recogido o un brillante cometa con su extensa cola. Estas fueron las pinturas que componían tan preciosa y bucólica colección, ¡Espero que os gusten! ¡Ah! Marsigli consiguió el observatorio astronómico...

"El Sol"

"La Luna"

"Mercurio"

"Venus"

"Marte"

"Júpiter"

"Saturno"

"Cometa"

Friedrich Argelander y el brillo de las estrellas

Cuando me inicié en la Astronomía empezaron a interesarme un tipo de estrellas cuyo brillo cambiaba con respecto al tiempo. Este tipo de estrellas, que me siguen fascinando y las sigo observando, se denominan estrellas variables. Por entonces, lo más fascinante para un joven de 16 años es que podía medir el brillo de las estrellas con un método fácil y que, además, me permitía contribuir activamente con la Astronomía en el conocimiento de este tipo de estrellas. El método que permitía medirlo se lo debo al astrónomo alemán Friedrich Argelander.

Friedrich Wilhelm Argelander nació un 22 de marzo de 1799 en la localidad de Memel, en la provincia de Klaipeda, por entonces perteneciente a Prusia y actualmente a Lituania. Su interés por la Astronomía le vino de la mano de Friedrich Bessel quien era el director del Observatorio Astrónomico de Kaliningrado y profesor de la Universidad de dicha ciudad. El mismo Bessel le consiguió un trabajo a Argelander en el observatorio finés de Turku en el año 1823 después de que éste último se doctorase tras realizar unas revisiones de observaciones del astrónomo John Flamsteed. Posteriormente también consiguió plaza en la Universidad de dicha ciudad como profesor de Astronomía. Su primer trabajo lo realizó allí y en 1837 publicó el libro "Sobre el Movimiento Propio del Sistema Solar". 

A partir de 1836 se iniciaron los trabajos para la construcción de un observatorio en la ciudad alemana de Bonn en los que Argelander estuvo participando activamente tanto en el desarrollo como con sus observaciones. De hecho, en 1843 Argelander publicó un catálogo de estrellas fijas que podían ser visibles a simple vista llamado Uranometria Nova. Lo más llamativo del catálogo fue el método que desarrolló para medir el brillo de las estrellas y que aún sigue siendo usado por miles de aficionados de todo el mundo. Dicho método es conocido como Método de Argelander.

EL MÉTODO DE ARGELANDER

Existe un método a través del cual los aficionados suelen medir visualmente la magnitud de las estrellas. Es actualmente muy usado por los observadores de estrellas variables y a pesar de contener una moderada dosis de subjetividad ha dado muy buenos resultados durante décadas. De hecho, hasta la aparición de los fotómetros y los sensores CCD la estimación de las magnitud de las estrellas -en especial los trabajos realizados con estrellas variables- se hacían usando solo el método conocido como método de Argelander. Actualmente se sigue usando pero debemos ser conscientes que no se adquiere la precisión que se obtiene con un instrumental adecuado, de cualquier forma suele ser validado por entidades dedicadas a la observación de estrellas variables.

Curva de luz de la variable T Cephei obtenida por observadores de la Asociación Americana de Observadores de Estrellas Variables (AAVSO) usando el método de Argelander. (AAVSO)

Éste método fue desarrollado por el astrónomo que nos ocupa usándolo, además, para un catálogo de 22 estrellas variables que publicó en 1850. (Las estrellas variables, como he referido en la cabecera, son aquellas estrellas cuyo brillo no se mantiene constante con el tiempo). El método es muy fácil y consiste básicamente en una interpolación. Se desarrolla de la siguiente manera:

Seleccionamos dos estrellas de magnitud conocida, una de mayor brillo que la que queramos medir (estrella A) y otra de menor brillo que ella (estrella B). Una vez tenemos el par seleccionado, a continuación compararemos la más brillante con la estrella cuyo brillo desconocemos, y posteriormente, haremos lo mismo con la de menor brillo. Las comparaciones se harán asignándole unos grados definidos de la siguiente forma:

• GRADO 1: Aparentemente las estrellas son iguales de brillo. Tras una observación exhaustiva no vemos diferencia alguna pero por unos instantes observamos que una estrella es más brillante que la otra.

• GRADO 2: Al primer golpe de vista las dos estrellas resultan iguales pero cuando proseguimos la observación vemos claramente que una estrella es más brillante que otra.

• GRADO 3: Una estrella es ligeramente más brillante que otra desde el primer golpe de vista.

• GRADO 4: La diferencia de brillo entre las dos estrellas a comparar resulta notable.

• GRADO 5: La diferencia de brillo entre las dos estrellas es exagerada o muy exagerada.

A esta relación podría añadirse el grado 0 que se aplicaría en el momento en el que no apreciáramos NINGUNA diferencia de brillo entre las estrellas a comparar pese a haberlo observado a las estrellas tras un detenido examen. Muchos observadores también aplican grados intermedios (a excepción del 0,5) pero para nuestros propósitos básicos la observación la haremos, ahora, usando grados enteros.

Ejemplo del Cálculo de la Magnitud

En una medición cualquiera podríamos tener una expresión así: A(3) V (2) B que significaría que la estrella A es tres grados más brillantes que la estrella de la que queremos obtener el brillo quien, a su vez, es dos grados más brillante que la estrella más débil elegida. Esta expresión recibe el nombre de comparación.

A continuación, llamaremos ma a la magnitud conocida de la estrella más brillante (que vamos a suponer de magnitud 3,2) y mb a la de magnitud más débil (supongamos de magnitud 3,8) y aplicaremos la sencilla expresión matemática siguiente:

Ejemplo y fórmula para calcular la magnitud  (FRB)

Si aplicamos los cálculos obtendremos que: mV = 3.2 + (3.8 - 3.2) · (3/5) = 3,56 = 3.6. Según la comparación entre estrellas que hemos observado, la magnitud que le hemos encontrado a la estrella es de 3.6.

Y así desarrolló Argelander su método que ha sido usado (y sigue usándose) por muchísimos aficionados con los que se construyen curvas de luz de muchísimas estrellas variables y que han servido para abundantes estudios en esta rama tan importante de la Astrofísica.

CATÁLOGO DE POSICIONES ESTELARES

Tras sus estudios publicados en el mencionado libro  "Sobre el Movimiento Propio del Sistema Solar", Argelander llegó a la conclusión de que carecía de datos suficientes que le permitieran indicar hacia donde se movía el Sol, y por extensión, hacia donde se movían las estrellas. Con esto en mente, consideró que sería necesario determinar las posiciones de muchas estrellas para alcanzar una conclusión razonable.

Y así lo hizo, desde su Observatorio en Bonn, inició su trabajo desde 1852 y hasta 1863.  Determinó la posición exacta de nada menos que 324.198 estrellas situadas en la franja de declinación de -2º y hasta los +90º. Para ello contó con la valiosa colaboración de sus ayudantes Eduard Schönfled y Adalbert Krüger. La conclusión de todos esos trabajos se compiló el catálogo conocido como Bonner Durchmusterung (BD) bastante usado durante la historia de la Astronomía posterior. Sus esfuerzos no quedaron ahí y junto con otro astrónomo, Wilhelm Foerster amplió hasta 200.000 estrellas y fue publicado en 1877 (tras su muerte) por la Sociedad Astronómica de Bonn y que conocemos con el nombre de Astronomische Gesellschaft Katalog (AGK).

Friedrich Wilhelm Argelander emprendió su viaje a las estrellas a las que tanto habío cuidado de medir su posición y su brillo el 17 de febrero de 1875, dejando un legado magnífico y un auténtico souvenir de mi afición que desembocó en muchísimos años de observaciones de estrellas variables. No podía faltar una entrada, en forma de homenaje en mi blog, a tan insigne astrónomo.

"Antes de Hubble, Miss Leavitt". Reseña.

"Trabajamos del alba al ocaso,

computar es nuestra labor,

somos leales y educadas,

y nuestro registro es un primor"

De El delantal del observatorio

Acabo de terminarme este libro y creo que bien se merece incluir una breve reseña del mismo en el blog. Realmente me parece completamente aconsejable su lectura. El libro está escrito por el reportero científico del New York Times George Johnson y está dedicado a la figura de la astrónoma americana Miss Henrietta Swan Leavitt (1868-1921) y a toda su obra científica desarrollada en el observatorio de Harvard a finales del siglo XIX y principios del XX.

El libro se extiende, además, a los trabajos de Edwar Pickering (1846-1919), Harlow Shapley (1885-1972) y Edwin Hubble (1889-1953) haciendo hincapié en los descubrimientos de este último y de la nueva "apertura" del Universo a nuevas galaxias diferentes de la nuestra y a las nuevas formas de medición de distancias del y en el Universo.

Leavitt trabajó en el observatorio de Harvard. Desarrolló su trabajo con muchísimo interés pese a percibir un salario muy pequeño en el observatorio de Harvard, siendo contratada por el astrónomo Edward Pickering con un contrato que mejor leer en el libro... La astrónoma se dedicaba a medir el brillo de las estrellas tras ir examinando las placas fotográficas que se había ido tomando en el observatorio noche tras noche. Formaba parte de un grupo de mujeres conocidas como "calculistas" por los cuantiosos y tedioso cálculos que debían hacer. Entre su equipo era la persona más destacada y era reconocida por su capacidad de trabajo y análisis.

Johnson relata como Leavitt llegó al descubrimiento de la relación período-luminosidad en las estrellas variables cefeidas tras examinar muchas de ellas en las Nubes de Magallanes. De dicho trabajo tomaron muy buena nota -en ocasiones de forma poco ética- Edward Pickering y Edwin Hubble.

A lo largo de los 10 capítulos de los que está compuesto el libro, se hace un repaso a toda la vida de Leavitt y detalla bien sus trabajos dándole un justo reconocimiento a esta espléndida astrónoma que, gracias a sus meticulosas observaciones y a sus exactos cálculos, ayudó a ir poniendo algunas de las bases de los pilares de la Astrofísica. El libro está editado por Antoni Bosch y en este enlace puede descargarse el índice y el primer capítulo en pdf.

Algo que me ha llamado bastante la atención del libro son sus numerosas citas y referencias bibliográficas organizadas por capítulos aunque lo considero un poco escaso de fotografías y de gráficos dada la época de la historia de la Astronomía en la que se desarrolla el libro. Totalmente aconsejable.


Título: ANTES DE HUBBLE, MISS LEAVITT (La mujer que descubrió como medir el Universo)
George Johnson, 2005.
Antoni Bosch, Editor. 192 Páginas.
Precio: 17.58 €

El conocido "delantal" del observatorio de Harvard

La Compañera de Sirio

En una entrada anterior del blog se dio una breve reseña histórica acerca de la estrella Sirio así como la observación de la misma. Sirio resulta carismática, no ya solo por resultar ser la estrella más brillante del firmamento sino porque su observación dio pie al estudio de las enanas blancas.

EL MOVIMIENTO DE SIRIO

El movimiento oscilante de Sirio

En el último tercio del siglo XIX, el astrónomo William Huggins (1824-1910) investigó el espectro de la estrella Sirio intentando, con esta técnica, determinar la velocidad a la que viajaba la estrella. Huggins llegó a la conclusión de que Sirio se alejaba del Sol a una velocidad de 15 kilómetros por segundo. En la actualidad se sabe que Sirio viaja a la mitad de esa velocidad pero sin duda fue un descubrimiento realmente notable e importante para la Astrofísica el poder medir las velocidades a las que viajan las estrellas.

Unos años antes del descubrimiento de Huggins, el astrónomo y matemático alemán Friedrich Bessel (1784-1846) hizo un importante descubrimiento en base a observaciones propias que había realizado de las estrellas Procyon y Sirio. La trayectoria del movimiento propio de ambas estrellas no era rectilínea, como cabía esperar, al contrario, resultaba oscilante. Bessel argumentó, en 1844, que alrededor de estas estrellas debía orbitar un cuerpo con una gran masa de forma que influyera en su movimiento por mor de la gravitación.

La órbita pudo ser calculada en 1850 por el alemán Friedrich Peters (1813-1890) cuando aún no había sido observada visualmente ni registrada fotográficamente. El cálculo matemático daría pruebas a favor de la idea de Bessel pero el  honor del descubrimiento visual de la compañera de Sirio le fue concedido al hijo de un pintor aficionado a la Astronomía: Alvan Clark.


CONSTRUYENDO TELESCOPIOS

Alvan Clark y sus hijos (fuente: Wikipedia)

Alvan Clark (1804-1887) nunca supo hasta donde llegaría, de constructor de carruajes pasó a pintar al quedar prendado de las imágenes y grabados que pudo ver en un viaje que realizó. Aunque la afición por la Astronomía le vino tras quedarse impresionado por los trabajos de construcción de telescopios de William Herschel (1738-1822), la Astronomía le vino de la mano de uno de sus hijos, uno se la dio y el otro se la concedió...

Alvan Clark tuvo dos hijos con su esposa María Pease: George Bassett y Alvan Graham El primero de ellos quedó enamorado de la Astronomía tras el paso, en febrero de 1843 (hace 204 años) del Gran Cometa de Marzo (el  hoy conocido como C/1843 D1). El cometa alcanzó un brillo y tamaño notable.

El fantástico refractor de Yerkes

El joven George se sintió tan atraído por la Astronomía que usando una campaña de bronce construyó un telescopio para escudriñar los cielos. La familia  Clark se tomó en serio la construcción de telescopios para uso comercial: el padre se dedicaba al diseño y a la mecánica; los hijos a la labor comercial. George profundizaba cada vez más en la mejora de los mecanismos de los telescopios que se construían mientras que su hermano Alvan Graham Clark pulía y probaba las lentes y los espejos con una destreza inusitada. A pesar de realizar lentes acromátricas de hasta 102 centímetros como la que ocupara el glorioso telescopio del Observatorio de Yerkes, la pericia empresarial de Alvan era muy reducida y no le fue demasiado bien el cambio. Deprimido y apesadumbrado, pero convencido de que sus lentes eran las mejores, decidió comprobarlo por sí mismo y realizó multitud de observaciones de estrellas dobles. La familia cosechó un éxito sin precedente y los observatorios estadounidenses incluían siempre un telescopio refractor, con su correspondiente montura, fabricada por la empresa Alvan Clark and Sons.

Quizá el encargo más sobresaliente pero con peores consecuencias económicas para la familia se convirtió en el de mejores frutos científicos. La Universidad de Mississippi le llevó a trabajar en la construcción de un enorme telescopio refractor de 43,5 centímetros. La familia Clark iban a construir el mayor telescopio que jamás hubieran realizado. Pero la Guerra de Secesión convirtió a Mississippi en enemigo y el proyecto quedó  anulado pese a los esfuerzos de la familia de separar guerra y ciencia. Pero el uso del telescopio continuó...

Sirio A y B (Foto: Hubble)

La noche del 31 de enero de 1862, Alvan y Alvan Graham, padre e hijo, abrieron su observatorio con el telescopio instalado con el fin de comprobar que, tras tantos viajes, la lente del telescopio seguía impacable y el telescopio podría usarse. No sin esfuerzos, Alvan Graham apuntó a Sirio, la estrella más brillante del firmamento, una vez la tuvo en el ocular, sorprendido, llamó rápidamente a su padre pues, según se cuenta, había comprobado una pequeña aberración en la lente principal. Alterados por el supuesto defecto de la lente, movieron el telescopio hacia otras estrellas brillantes y cual fue su sorpresa cuando al apuntar a Procyon o Rigel no aparecía tal efecto. Habían descubierto la compañera de Sirio. Bessel había acertado.






LA COMPAÑERA DE SIRIO

La compañera de Sirio, Sirius B, gira alrededor de la estrella principal, Sirius A, en un periodo de 50 años y se encuentra separada unas 20 Unidades Astronómicas (una unidad astronómica es la distancia de la Tierra al Sol). Esto supone que, desde la Tierra, la compañera de Sirio viaja en una trayectoria elíptica alrededor de la principal que infiere una separación entre las dos estrellas. Esta separación varía entre los 3 segundos de arco y los 11. Como puede verse en el gráfico, en el apoastro (la máxima distancia con respecto a la estrella principal) se producirá allá por el año 2025 y el periastro (la mínima distancia entre las dos estrellas) en el 2044. Es decir estamos en los años buenos para su observación. Pero, ¿se puede observar la compañera de Sirio?








OBSERVACIÓN DE SIRIUS B

En teoría la separación entre las dos estrellas no sería un problema para la observación con telescopios de aficionados. Es más, no lo sería ni incluso con telescopios pequeños, pero hay que tener en cuenta que Sirio brilla con magnitud -1.5 y su compañera con magnitud 8.5. ¡La principal es 9500 veces más brillante que la secundaria! Esta diferencia de brillo es el problema principal para su observación.

Posición actual de Sirius A y B

No obstante los años venideros nos son propicios. La mejor época para la observación es la actual, la segunda mitad de febrero y la primera mitad de marzo. Es preciso usar telescopios de diámetros medios, refractores de 15 cms y reflectores de 20 cms de diámetro o más. Noches muy claras y limpias. Instrumental perfectamente colimado, sin suciedad y en equilibro térmico con el exterior. Cuando todo esté dispuesto, usaremos un ocular que nos de bastantes aumentos, aproximadamente el doble del diámetro de la lente que tengamos en milímetros, solo bajaremos de aumentos si la imagen se torna borrosa. Fuera del inmenso resplandor de Sirio podremos ver una diminuta estrella al este de la estrella principal, el diagrama de la órbita mostrado atrás nos puede servir para saber su localización y la separación (más de 8 segundos de arco).

Realmente observar Sirius B es muy difícil pero no imposible. Yo he llegado a verla con un refractor de 16 centímetros en una noche realmente magnífica, (y no tengo buena vista) eso sí, la visión de la compañera de Sirio me duró unos segundos. Incluso los fluídos del ojo perjudican su observación pero, una vez que la observas, la experiencia es maravillosa. Como maravilloso fue el descubrimiento de la compañera de Sirio, una enana blanca que abrió muchas puertas a la Astrofísica actual.

Tycho Brahe: El hombre que no vivió en vano

Un 14 de diciembre de hace 470 años nacía en Knudstrup, (actual Suecia) uno de los astrónomos más importantes de la Historia y un impulsor de la Revolución Científica. La observación de un eclipse de Sol le inspiró a estudiar Astronomía alejándose de las obligaciones propias de la nobleza. Excéntrico, inteligente y vividor, sus precisas observaciones sirvieron para la base matemática que ideara un genial Kepler y que sirvieran de sustento a la teoría de que la Tierra girara alrededor del Sol, la teoría heliocéntrica.

1.- TYCHO

Tycho (o Tyge) Brahe nació el 14 de diciembre de 1546 en Knudstrup, Escania; hoy Suecia pero entonces perteneciente a Dinamarca. Hijo del gobernador del castillo de Helsingborg, fue apadrinado por su tío Joergen el cual era un gran terrateniente y vicealmirante que había mostrado a su hermano sus deseos de apradinar uno de sus hijos, cuando los tuviera, y adoptarlo hasta el punto de considerarlo como hijo suyo. El gobernador le prometió a su hermano que así sería pero un incidente vino a postergar la promesa. La madre de Tycho Brahe dio luz a gemelos, y uno de ellos murió. Así, y como era de esperar, la situación cambió, y no fue hasta que Brahe tuvo un hermano cuando pasó a ser adoptado por su influyente y acaudalado tío.

En 1559 fue enviado a la Universidad de Copenhague, Dinamarca, para iniciar su educación. Estudió  primeramente Derecho y Filosofía como correspondía en esos tiempos a su condición nobiliaria y como procedía para acceder a sus futuros cargos estatales. Todo iba bien, con un futuro prometedor y resuelto. Hasta que un suceso vino a cambiarle su orientación y visión de la vida.

El eclipse de Brahe

El 21 de agosto de 1560 Tycho Brahe observó un eclipse de Sol que le dejó completamente  admirado. El muchacho, que no había cumplido los catorce años, acababa de sentir que los sucesos astronómicos le habían despertado un tremendo interés. La observación del fenómeno celeste le había resultado realmente maravillosa. Apasionante. Fue entonces cuando comenzó a adquirir libros sobre Astronomía, leyendo sin demora, y de manera particular, a Tolomeo. No obstante, los estudios había que continuarlos y dos años más tarde fue enviado por su tío a estudiar a la Universidad de Leipizg. (Como curiosidad la línea de totalidad del eclipse pasó por buena parte de Andalucía).

Su tío Joergen observaba que la afición a la Astronomía de su sobrino tendía a alejarle del verdadero cometido nobiliario. La Astronomía no era una profesión adecuada para un noble así que le puso bajo la tutoría de Anders Vedel quien, a la sazón, era uno de los grandes historiadores daneses. Para desgracia de su tío y para el bien de la Ciencia, el muchacho no dejaría su pasión por la Astronomía en ningún momento y Vedel desistió de la vigilancia encomendada un año después.

Tablas Alfonsíes en las que se basó Brahe

En agosto de 1563, cuando tenía dieciséis años, Tycho volvió a observar otro fenómeno celeste que le dejó perplejo. Esta vez se trató de una conjunción entre Saturno y Júpiter. El fenómeno no tendría más trascendencia sino fuera porque se dio cuenta de que las tablas alfonsíes -las vigentes por entonces- predecían el acontecimiento con un mes de retraso. Fue entonces cuando el joven decidió definitivamente su futuro dando un paso importantísimo comprobando de inmediato que había que realizar las observaciones con muy buena precisión, mejorando todas las que hasta entonces se habían realizado. Para ello debían usarse instrumentos lo suficientemente exactos como para realizar éstas observaciones y así corregir las tablas astronómicas de su tiempo. Si Tycho no descubrió nada, ya con darse cuenta de la falta de precisión que existía en las observaciones, lo descubrió todo. Con el tiempo el gran astrónomo danés se convirtió en un fanático por la exactitud. 

Es indudable que todas las conclusiones que sacaba de sus propias observaciones le hacían pensar, y mucho. No concordaban con el sistema en el que siempre creyó.  Pensó en un nuevo concepto cosmológico a medio camino entre el sistema geocéntrico y el  heliocéntrico. Según éste, Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno girarían alrededor del Sol, y éste. a su vez, giraba, con toda la corte planetaria, alrededor de la Tierra. Sistemas similares se  habían propuesto por Reymers Bear, latinizado como Ursus, (al que Brahe le acusó en 1588 de haberle robado sus teorías en una visita que hizo a Hven en 1584), y también por un tal Helisaeus Roeslin. 

Tycho prosiguió sus estudios en distintas universidades, pasó por Wittenberg, Rostock, Basilea y Ausburgo. Aumentaba constantemente su colección de instrumentos astronómicos así como sus conocimientos matemáticos. En 1565, durante su época universitaria, se batió en duelo con un joven danés como consecuencia de una riña que, supuestamente, tuvieron por saber quien sabía más sobre Matemáticas. El tiempo probablemente le dio la razón al astrónomo pero también le marcó con el puente de la nariz rota, puente que hubo que sustituir con una placa de metal y que continuamente necesitaba untar con un ungüento. Este episodio de la historia parece contener, no obstante, cierto aire legendario.

2.- LA NUEVA ESTRELLA

Posición de la Supernova de Tycho (señalada como I)

Tras acabar sus estudios Tycho regresó a su Dinamarca natal. El 11 de noviembre de 1572 volvía del taller de alquimia de su tío y en el camino hizo algo que muchos de los aficionados a la Astronomía hemos hecho en más de una ocasión: lanzar una mirada al cielo. Quedó fascinado. Observó en la constelación de Casiopea una estrella muy brillante, incluso superaba el brillo del planeta Venus. Estaba asombrado; no se lo creía. Para superar su incredulidad llamó a varios campesinos para que certificaran que su observación no era una ilusión. La inmutabilidad de los cielos propuesta por Aristóteles indicaba que todo los cambios que ocurrían en el cielo se producían a partir de la esfera inmediatamente inferior a la Luna y eran considerados pues como fenómenos meteorológicos. Esta doctrina llevaba siglos imponiéndose y por tanto una estrella nueva en el cielo resultaba, cuanto menos, incómoda. De hecho, Plinio, en su Historia Natural , nos cuenta que Hiparco -otro grandísimo observador ya comentado en el blog- vio un suceso similar en el año 125 a.C., pero, como correspondía a la doctrina aristotélica, fue considerado como un suceso atmosférico y no tuvo mayor trascendencia. Pero en el caso de Tycho no iba a querer la Historia de la Ciencia que fuera así. 

Preciso Sextante de Tycho

Los astrónomos de la época, encabezados por Brahe, creyeron que las líneas de investigación a seguir debían seguir dos rumbos, por un lado observar si la estrella se movía y por otro intentar calcular su distancia. No estaba mal planteado si nos paramos a pensar. Observadores como Michael Maestlin (antiguo profesor de Kepler y destacado por su impresionante agudeza visual) y Thomas Digges, usaron hilos de tela para demostrar que la estrella no se movía. Brahe, en cambio, usó un preciso sextante siguiendo la búsqueda de datos exactos consecuencia de sus observaciones de años atrás. Tycho llegó a la misma conclusión. Además, durante el año y medio que la estrella fue visible en los cielos intentó calcular la distancia por el método del paralaje (un método que usa la trigonometría para el cálculo de las distancias) y comprobó que la estrella no mostraba paralaje alguno formando parte, por consiguiente, de las estrellas fijas.

La estrella se había convertido, tras la admiración, en un problema: ni se movía ni estaba cerca. Tycho no

solo acababa de descubrir una supernova (de la que hoy podemos ver sus residuos) sino que le daba un mazazo tremendo a toda la doctrina aristotélica. Fue entonces cuando Tycho comprendió que sus observaciones debían ser publicadas, aunque no era esto una tarea precisamente de nobles en aquella época y ni siquiera resultaba bien vista. No obstante el astrónomo lo consideró oportuno y publicó en 1573 un librito llamada "Nova Stella" en la que, además de indicar la inmovilidad de la nueva estrella, dio por primera vez el nombre de NOVA a este tipo de estrellas. El librito se iniciaba con unas cartas introductorias, seguía con unos almanaques, unos diarios meteorológicos y astrológicos (sí, también Tycho se dedicó a esto), unos versos, y el resto, unas veintisiete páginas, contenían las explicaciones sobre la nueva estrella y los instrumentos utilizados para observarla. Tycho, "el fenix de la Astronomía", como le llamaba Kepler, se había convertido, pese a su juventud, en el astrónomo más importante de su tiempo. Y desde luego, no sin razón.

3.- URANIBURG 

Tycho tenía una aptitud nobiliaria curiosa. Como él mismo diría, su vida la hacía entre "caballos, perros y lujo" aunque esto pueda considerarse como una queja, la segunda parte de su vida transcurrió en el mismo ambiente pero agrandado con majestuosas comidas y grandes borracheras. Por otra parte, Tycho optó por una profesión no adecuada para un noble, la de astrónomo, desechando de ésta forma su futuro político y además, se casó con una campesina (para colmo sin pasar por el altar, un auténtico escándalo es esos tiempos). De todas formas su afán por realizar observaciones meticulosas no cesó ni un sólo momento y al final de su vida se comprobó que el camino elegido había sido el correcto.

La Ciudad de Urania

Tres años después de la aparición de la nueva estrella, Tycho tenía ya noticias de contar con la gracia del rey Federico II y con buena parte de la aristocracia danesa. Se dedicó a viajar -uno de sus placeres- para ver a sus amigos de Frankfurt, Basilea, Wittemberg, Venecia y Cassel. Precisamente en Cassel estaba instalado su amigo Guillermo IV, el landgrave (importante título nobilidario) del rey Federico II, quien también era astrónomo o, al menos, disponía de un observatorio astronómico en su ciudad. Fue precisamente el landgrave quien intercediera con el rey para que Tycho pudiera disponer de un observatorio adecuado. Federico II aceptó la oferta realizada por el landgrave y decidió ofrecerle varias zonas en las que Tycho pudiera asentarse pero éste, meticuloso como él mismo, no aceptó. De manera que decidió quedarse en Basilea, así que, ante la negativa del astrónomo, el monarca optó por entregarle una isla entera, el mando para gobernarla y una suma anual de dinero que se situaba entre las más altas de toda Dinamarca. La oferta era irresistible y Tycho aceptó marcharse a su nuevo lugar: la isla de Hven, situada entre Suecia y Dinamarca, y a la que posteriormente llamaría Uraniburg, la Ciudad de Urania.

Uraniburg debía ser un sueño. Un lugar para imbuirse en el Universo entre medio de un remanso de paz y estímulo. Tycho, como no podía ser de otra forma, se hizo con los servicios de un arquitecto alemán para realizar su excéntrica ciudad estelar. Veamos un relato que nos hace Arthur Koestler del impresionante observatorio:: 

 "[...] Fachada renacentista coronada con un domo en forma de cebolla  flanqueada por torres cilíndricas, cada una de ellas con un techo móvil que albergaba los instrumentos de Tycho, y rodeada por galería de relojes, cuadrantes solares, globos y figuras alegóricas. En el sótano se hallaba la prensa de imprimir de Tycho, abastecida por su propio molino de papel, su horno de  alquimista, y una prisión particular para arrendatarios indóciles."

Vista "aérea" de Uraniborg

Fue una construcción costosísima en la que hoy día se me ocurre que sólo faltaría Dalí para adornar con lienzos surrealistas las paredes del observatorio. Disponía en el interior de su biblioteca de una esfera de un metro y medio de diámetro en la que iba grabando cada una de las estrellas con una precisión incalculable para la época. De hecho, Tycho realizó un catálogo indicando las posiciones precisas de 777 estrellas, añadiendo posteriormente 293 estrellas -no tan precisas- con las que conseguía un catálogo de 1000 estrellas, un número redondo. Más tarde, embarcado en su excentricidad, Tycho construyó otro observatorio. Esta vez subterráneo al que llamó Stjoerneburg, la ciudad estrella, con el que protegería a sus instrumentos de las vibraciones que causaba el viento.

El Gran Cometa de 1577 (George Jacob Daschitzky)

Una vez instalado en su observatorio, Tycho observaba todo lo que podía. Vigilaba el cielo constantemente.

En 1577 apareció un cometa en el cielo que le sirvió a para dar un nuevo golpe a la teoría aristotélica y, por añadidura, a él mismo: aún creía en la teoría geocéntrica de Tolomeo. Fue el Gran Cometa de 1577. Con sus instrumentos, que seguían siendo los mejores para la época y apoyado por su increíble agudeza visual, observó que la paralaje del cometa indicaba que estaba más de seis veces más distante que la Luna y, además, creyó en la posibilidad de que el cometa tuviera una órbita distinta a la circular algo que no cuadraba para nada con la concepción cosmológica que regía en aquellos tiempos y en la que él aún creía. Si la órbita del cometa era como él creía, el viaje que a través de dicha órbita emprendiera el cuerpo celeste destrozaría todas las esferas aristotélicas. Tenía que pensar una solución. El sistema en el que confiaba se revolvía contra él mismo. 

4.- EL NUEVO SISTEMA

En la faceta astronómica Tycho Brahe hizo multitud de observaciones astronómicas que le permitieron detectar que los movimientos lunares variaban, calculó la longitud de un año con un error que no llegaba a un segundo, y observó todos los movimientos planetarios. Por lo demás en la isla de Hven se sucedían todo tipo de visitas de aristócratas y gobernantes, en un devenir de grandes cenas, dispendios, todo tipo de lujos y con su bufón Jepp haciendo payasadas constantemente. En la sombra, los antiguos habitantes de Hven pasaron a ser tratados con mayor dureza a medida que pasaban los años desde la llegada del astrónomo a la isla. A veces cruelmente. Brahe llegó a tener acongojado hasta al propio rey Federico II del que se mofaba cada vez que creía oportuno y los efectos del alcohol hacían mella en él. Entretanto, buscó las soluciones a su nuevo sistema.


Es indudable que todas las conclusiones que sacaba de sus propias observaciones le hacían pensar, y mucho. No concordaban con el sistema en el que siempre creyó.  Pensó en un nuevo concepto cosmológico a medio camino entre el sistema geocéntrico y el  heliocéntrico. Según éste, Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno girarían alrededor del Sol, y éste. a su vez, giraba, con toda la corte planetaria, alrededor de la Tierra. Sistemas similares se  habían propuesto por Reymers Bear, el ya mencionadoUrsus  y también por Helisaeus Roeslin. 

Brahe desarrolló una apasionada carrera astronómica pero aún le esperaban nuevos destinos y nuevos "amigos"...


5.- PRAGA

Con un nuevo sistema cosmológico en su cabeza y con muchísimas y exactas observaciones en sus cuadernos, Tycho iba a dejar cultivado el terreno para el florecimiento de una nueva etapa de la ciencia astronómica.

La Isla de Hven y el observatorio de Brahe en la actualidad

En 1588 Federico II, quien le aguantaba todo lo inaguantable a Tycho, murió. Su sucesor, Christian IV no iba a ser tan condescendiente con el arrogante astrónomo. Y no lo fue. Harto de soportarlo durante los primeros años de su mandato y repleto de protestas por los maltratados habitantes de Hven, Christian IV le llamó la atención a Tycho y empezó por bajarle sus emolumentos. Ante esto y tras 22 años en la isla de Hven, donde realizó sus "viriles, precisas y absolutamente exactas" observaciones, Tycho decidió abandonar Dinamarca no sin antes expresar su malestar al rey. 

Inició su periplo viajero con toda su corte de familiares, sirvientes y por supuesto con su enano Jepp. Comenzó por tierras alemanas y en 1599, invitado por el emperador Rodolfo II llegó a la ciudad de Praga. Realmente acabar en Praga se debió a la amistad que tenía con el médico Tadeáš Hájek, quien era un gran amigo y valedor de Tycho además de médico de Rodolfo II. El emperador decidió, por tanto, alojarlo en el castillo de Benatek situado a una treintena de kilómetros de la hoy capital checa y lo nombró matemático imperial. Pero en Praga no todo fue como en Hven. Rodolfo II le había asegurado 3000 florines anuales para que se quedase allí (además de, evidentemente, ofrecerle el castillo) pero dicha cifra apenas llegaba a la mitad de los honorarios que percibía en Hven. Tycho empezó a preparar sus trabajos astronómicos pero no tenía aún el instrumental para realizalo. El encargo de Tycho a la corte del emperador para que sus instrumentos llegaran a Praga cada vez se hacía más de rogar, la tardanza era excesiva y todo esto provocaría contínuas desavenencias.  Pero lo que Tycho esperaba con más ansiedad estaba aún por aparecer.

6.- EL INVITADO

Kepler viajando a Praga. (Serie Cosmos)

Entre 1595 y 1596, cuando aún continuaba vigente la pelea por la autoría del nuevo sistema cosmológico entre Tycho y el que también fuera matemático imperial de Rodolfo II, Ursus (Nicolaus Reimers), Johannes Kepler acababa de publicar su Mysterium Cosmographicum. Kepler optó por enviar, sin saber de la pelea entre ambos astrónomos, un ejemplar a cada uno. Mientras que Kepler nunca recibió respuesta de Ursus (pero que en cambio usó los escritos de Kepler en su propio beneficio antes de morir), Tycho, sabiendo de la valía del joven astrónomo, fue más  ávido y le indicó que aplicara sus descubrimientos geométricos a su sistema, instándole a visitar y quedarse en Praga con él. Eso fue a principios de diciembre de 1599. Kepler llegó a Praga a mediados de enero de 1600 después de un tortuoso y lamentable viaje desde Gratz. Jamás olvidaré las escenas de la hija de Kepler y de su atormentada y enferma mujer que de manera exhuberante se refleja en el capítulo tercero de la magistral serie Cosmos del gran divulgador Carl Sagan.

Cuando Kepler llegó a Praga con su familia no pudo tener peor recibimiento. El gran astrónomo Brahe no había prestado atención en recibirle y tuvo que conformarse con ser guiado por el hijo mayor del astrónomo danés, Christian Sorensen, latinizado como Longomontanus, y el junker de Brahe, un tal Tengnagel, quienes procuraron emplear la mayor antipatía posible con el nuevo invitado. Varias semanas después de la llegada Brahe recibió a Kepler.

Pero las hostilidades no terminaron con el recibimiento. La antipatía del hijo de Tycho por Kepler fue paulatinamente convirtiéndose en odio. Máxime cuando Tycho le había encomendado a su hijo la tarea de estudiar Marte, trabajo éste que le fue arrebatado en favor de Kepler quien, en ese momento,

estudiaba el planeta Júpiter. Kepler, halagado y olvidándose de todo lo anterior, le prometió a Brahe que en tan solo ocho días solucionaría todos los problemas que daba la órbita del planeta.

Kepler comenzó a trabajar de inmediato y pronto se dio cuenta que ocho días no iban a solucionar ni la parte más ínfima del problema. En su fuero interno Kepler quería usar los datos de Brahe (los mejores existentes) para construir su propio sistema del universo, los sólidos pitagóricos y la armonía de los mundos debían encajar con las observaciones. Brahe también sabía eso. Y no solamente esto, sabía que no iba a resistir mucho tiempo para crear su sistema semigeocéntrico.

Monumento a Brahe y Kepler en Praga

Ambas ideas no cesaban de aparecer en la mente de Brahe, quien consciente del problema, decidió enseñar a pescar a su discípulo pero no sin dificultades. No ayudaba para nada a Kepler. Es famosa la cita de Kepler al respecto: "Tycho no me daba ninguna oportunidad de compartir sus experiencias. Lo único que conseguía era que en el transcurso de una comida y mientras hablábamos de otros asuntos, mencionara [Brahe], como de pasada, hoy la cifra del apogeo de un planeta, mañana los nodos de otro".

La tensión entre Kepler y Tycho iba en aumento. En abril de 1600 Kepler decidió irse de Praga y abandonar el castillo de Benatek manifestando que la vuelta requeriría, al menos, cumplir los compromisos iniciales en cuanto al dinero, al modo de trabajo y a las condiciones humanas. Kepler no quería más humillaciones. A pesar de todo el carácter de Kepler,tuvo que guardar su razonable orgullo y pedir disculpas al noble. El danés, altanero, decidió aceptarlas y en una muestra de necesidad interior fue a Praga para volver a llevar a Kepler a su propio castillo. Kepler consiguió, por añadidura, todos los datos de Marte. Tenía vía libre y, en años sucesivos, lo demostraría, llegando a ser uno de los más grandes baluartes de la Revolución Científica. 

7.- NE FRUSTA VIXISSE VIDEAR 

La cantidad inmensa de observaciones realizadas por Tycho después de tantos años y en antos lugares cesaron en octubre de 1601 de forma inmediata. El que había sido su discípulo durante dieciocho meses y que sería su sucesor en el cargo de matemático imperial, nos cuenta el fin de Brahe. Nadie mejor para conocerlo que el propio Kepler:

El 13 de octubre, Tycho Brahe, en compañía del maestro Minkowitz, acudió a cenar en casa  del ilustre Rosenberg, y retuvo sus aguas más allá  de lo que exige la cortesía. Al beber más,  sintió que la tensión de su vejiga se incrementaba, pero puso la educación por delante de su salud. Cuando regresó a su casa, apenas fue capaz de orinar...

Tras cinco noches sin dormir, seguía sin poder soltar su agua sin experimentar grandes dolores, e incluso así la evacuación era difícil. El insomnio prosiguió, con fiebre interna que desembocó gradualmente en delirio, y la comida que comía, y que no podía retener, exacerbaba el mal. El 24 de octubre, su delirio cesó durante varias horas, la naturaleza venció y expiró pacíficamente entre los consuelos, plegarias y lágrimas de su gente. 

Como correspondía a un gran noble, Tycho Brahe fue enterrado en Praga en una ceremonia grandiosa en su honor. Lamentablemente todo su instrumental astronómico y que había servido para acceder a tantos datos celosamente guardados por la naturaleza quedó viejo, inutilizado, y fue quemado durante la Guerra de los Treinta Años.

En los momentos delirantes de sus últimos días, Tycho no paraba de repetir, una y otra vez, una frase que pasaría a la historia como símbolo de lo que había hecho y lo que quería que se hiciese: Ne frusta vixisse videar: Que no parezca que he vivido en vano. La ciencia astronómica no sólo sabe que Tycho no vivió en vano sino que le debe buena parte de su historia futura.



NOTA PERSONAL:

Las vidas y trabajos de Tycho Brahe y Johannes Kepler siempre me apasionaron. Reconozco que Kepler es mi astrónomo favorito y, de paso, mi científico. Quizá porque supo darle paso a la verdad aún cuando ésta era contraria a sus propios pensamientos, ideas y convicciones. Existe mucho material buenísimo e impactante sobre ese tema. Con independencia del tercer capítulo de la serie Cosmos aconsejaría varias lecturas: la biografía de Kepler desarrollada por Max Caspar, la espectacular "The Lord of Uraniborg" de Thoren y por supuesto el fantástico libro escrito en 1959 "Los Sonámbulos" de Arthur Koestler el cual desarrolla, en algunos pasajes, la historia de estos dos científicos. En él me he basado para hacer esta entrada. Koestler desapareció por iniciativa propia. Sin duda, él tampoco vivió en vano...

Solsticio de Verano: El Sol Quieto

EL SOL QUIETO

En la mañana del día 21 de junio a las 10h07 Tiempo Universal (12h07 hora peninsular español)  comenzará la estación de verano en el hemisferio Norte y el invierno en el hemisferio Sur. En esta entrada nos vamos a referir a la estación veraniega.

La causa de las estaciones es la inclinación del eje de rotación de la Tierra respecto al plano de la eclíptica. Dicho eje forma un ángulo de inclinación de 23º27´. Este ángulo no cambia  a lo largo del movimiento anual de traslación de la Tierra alrededor del Sol. 

Imagen Wikipedia

Desde un punto de vista situado en el Sol, la Tierra en su movimiento anual alrededor del Sol pasa por un punto llamado solsticio de verano, en concreto hoy 21 de junio, en el que el eje de rotación alcanza la máxima inclinación respecto al Sol. Dicha inclinación irá disminuyendo hasta llegar al solsticio de invierno. Entre ambos puntos hay otros dos puntos intermedios llamados equinoccios en los que el eje terrestre no está inclinado hacia el Sol (ver figura).

El ángulo que forma la línea que une los centros de la Tierra y el Sol y su proyección sobre el ecuador se llama declinación solar. Su valor máximo se da en el solsticio de verano +23º27´; el mínimo en el solsticio de invierno, -23º27´y en los equinoccio la declinación solar es 0º.

Solsticio es una palabra procedente de la palabra latina solstitium que significa el Sol quieto. En el solsticio de verano el Sol alcanza su máxima altura anual y la duración de los días es máxima. (Y al contrario en el solsticio de invierno). El Sol alcanzará el cenit (altura=90º) en el Trópico de Cáncer en verano y el Trópico de Capricornio en invierno.

ALTURA DEL SOL

La altura solar cambia a lo largo del día desde que nace el Sol hasta que se pone, siendo máxima al mediodía. En concreto el día 21 de junio alcanzará la mayor altura desde cualquier lugar del hemisferio norte a las 12h00 Tiempo Universal. Desde la Península Ibérica eso se producirá a las 14 horas locales. Pero ¿qué altura es esa? Vamos a calcularlo de una manera muy simple.

La altura máxima del Sol (H) se relaciona con la latitud del lugar (que llamaremos L) y la declinación solar (que llamaremos DS) mediante la expresión:

ALTURA = 90º - (L - DS) = 90 - L +DS

La latitud de nuestro lugar de observación puede encontrarse en cualquier texto o en la red y la declinación solar en el solsticio de verano ya sabemos que es +23º.27´ (23.45º). 

Pongamos por caso que la observación la realizo ayer sábado desde la azotea de mi casa, situada en Sevilla que se encuentra a una latitud de 37º24´. 

Subo a mi azotea acompañado de una tabla, un lápiz, una regla y la compañía inseparable de mi hijo mayor. 

Sobre la tabla blanca sitúo un lápiz verde (el color que le gusta a mi hijo Daniel) que mide 16,5 centímetros. El Sol está en el cenit y bajo una "agradable" temperatura de 39º, el lápiz proyecta una sombra de 4 centímetros.

Realicemos un pequeño cálculo para conocer la altura del Sol. Tenemos que encontrar el ángulo alfa que aparece en la figura. La razón trigonométrica que nos lo permitirá conociendo el tamaño de los catetos es la tangente. 

Calculando tendremos tan A = 16.5 / 4 = 4.125 que se corresponde con un ángulo de 76º22´ Si ahora hacemos uso de la fórmula de la altura indicada anteriormente tendremos:

Altura = 90º - 37º24´+ 23º27 = 76º03´

¡No esta mal! Hemos obtenido la altura del Sol con una pequeña diferencia de 19´. La precisión de las medidas y que el "experimento" estaba realizado ayer 20 de junio forman parte de esa pequeña diferencia que hemos obtenido. Así, llegamos a la conclusión de que la altura máxima que alcanza el Sol en Sevilla es de 76º.

Con un material parecido y una actuación similar, el sabio griego Eratóstenes de Cirene pudo calcular el tamaño de la circunferencia de la Tierra por la diferencia en los tamaños de la sombra que daba el Sol a un gnomon desde la actual Asuán (que se encuentra en el trópico) y Alejandría. 

Todos los solsticios de verano recuerdo ese magnífico episodio de Cosmos donde Carl Sagan recreaba ese momento...

¡Qué grande es la Ciencia! 

Feliz verano a todos los habitantes del hemisferio Norte y feliz invierno a todos los amigos del hemisferio Sur