El propósito de esta charla es recorrer una historia de 2000 años El

El propósito de esta charla es recorrer una historia de 2000 años
de esfuerzos por medir el tamaño del Universo. Es una historia
interesante desde un punto de vista científico, pero más aún
desde el punto de vista humano, por los personajes interesantes
que la habitan. Además, a lo largo de los siglos, el esfuerzo por
medir
di la
l elusiva
l i paralaje
l j estelar
t l (una
(
especie
i de
d Santo
S t Grial
G i l de
d
la rama de la Astronomía llamada Astrometría) dio lugar a una
cantidad de descubrimientos colaterales que tienen su propio
interés.
En definitiva, como veremos, la “carrera para medir la paralaje”,
que se fue acelerando hasta principios del siglo XIX, se
convirtió en un problema tecnológico, simplemente debido a la
distancia pasmosa a la que se encuentran las estrellas. El
relevamiento de paralajes estelares está muy lejos de haber
finalizado, cosa que a mucha gente suele sorprenderles, ya que
se cree que los astrónomos efectivamente saben dónde están las
estrellas.
El tamaño del Universo entero, según se descubrió recién en el
siglo XX, está desalentadoramente lejos de cualquier intento de
medición mediante métodos geométricos directos como la
paralaje
l j estelar.
t l De
D manera que otros
t métodos,
ét d muy indirectos,
i di t a
veces encadenados unos con otros, se fueron desarrollando. Si
bien son interesantes en sí mismos, no nos ocuparemos de ellos
en esta charla (pero hay una transparencia al final que puedo
y tiempo).
p )
mostrarles si hay
1
2
Comencemos con el fenómeno de paralaje,
paralaje que todos
conocen aunque no conozcan la palabra. Para nosotros, el
fenómeno está íntimamente relacionado con la visión
binocular o estereoscópica.
Hagamos un experimento sencillo con el dedo índice
frente a los ojos, mirando relajadamente hacia el cartel,
enfocando la palabra “paralaje” y no el dedo, y cerrando
alternadamente uno y otro ojo. Vemos cómo la posición
d l dedo
del
d d parece saltar
l a uno y otro lado
l d de
d la
l palabra.
l b
Dependencia con la distancia.
La visión estereoscópica es compartida por muchos
animales, incluyendo todos los primates, muchos otros
mamíferos y aves, y algunos reptiles y peces. El cerebro
procesa el esfuerzo de los músculos que orientan a los
ojos, interpretando el ángulo de paralaje para determinar
la distancia del objeto observado. Es un mecanismo innato
que tiene una precisión enorme pero un alcance de apenas
unos pocos metros.
t
Para
P distancias
di t i mayores, ell cerebro
b se
basa en mecanismos mucho más vagos e imprecisos, en
particular el tamaño subtendido por objetos conocidos y
su relación con otros en el campo visual. A diferencia de
la paralaje, son mecanismos fácilmente engañables.
3
4
Ensanchando la línea de base,
base como con estos
instrumentos de artillería y de agrimensura, se pueden
medir distancias cada vez más grandes, inclusive
astronómicas.
Si una estrella se encuentra relativamente más cerca de la
Tierra que otras, podemos usarlas como el dedo y el cartel
para medir la paralaje de la cercana y determinar su
distancia. Paralaje estelar usando la órbita terrestre como
lí
línea
de
d base.
b
Definición
fi i ió de
d la
l paralaje
l j ("vista
(" i desde
d d la
l
estrella"). Relación con la unidad astronómica. Ejemplo
α=1" => d=260265 UA. ¿Cuántas estrellas hay a esa
distancia? Ninguna!
g
Paralaje de la Luna (Hiparco, 0,1 grado entre el
Helesponto y Alejandría; Lacaille, 2 grados entre Buena
Esperanza y Europa).
Paralaje
P
l j de
d Marte
M t (Tycho,
(T h dijo
dij que lo
l midió,
idió pero espurio;
i
Cassini, entre París y la Guayana, exacto pero impreciso).
Medición continua, para distinguir el movimiento estelar
por paralaje del causado por la atmósfera inestable y por
el instrumento que se puede sacudir mínimamemente.
Elipses. Complicación por el movimiento propio.
Paciencia!
Paralaje de Mercurio (Halley, viaje a Santa Helena para
medir el tránsito de Mercurio, fracaso por falta de
colaboración en Europa).
Paralaje de Venus, planes de Halley (para la posteridad);
campaña internacional en 1761 y 1769 (peripecias de Le
Gentil;
il resultados
l d no concluyentes
l
pero razonables).
bl )
Paralaje de Eros (1931, y aterrizaje en 2000 triangulando
la posición de NEAR con respecto a los cráteres).
5
6
Única fórmula de la charla
charla. Definición de paralaje estelar
y cálculo de la distancia en parsecs.
Esto para los antiguos griegos era pan comido,
comido de manera
que nuestra historia empieza en la Antigüedad.
7
8
En el siglo VI AC la visión del mundo en Occidente sufrió
una serie de cambios drásticos gracias a un grupo de
pastores peleadores con mucho tiempo libre: los griegos.
Tales: plantó la semilla de la ciencia occidental, al
postular que a la pregunta “¿de qué está hecho el mundo?”
no corresponde una disquisición sobre los caprichos de los
di
dioses
sino
i una observación
b
ió de
d la
l realidad.
lid d
El modelo geocentrista y las esferas: Tales y el disco
flotante Anaximandro y el cilindro flotante,
flotante,
flotante Pitágoras y la
esfera terrestre. (Algunos pitagóricos sostuvieron el
geocentrismo, mientras que otros imaginaban un fuego
central alrededor del cual giraban la Tierra, el Sol y los
planetas.)
l
)
La evolución del modelo geocentrista: más esferas, los
d t de
datos
d Babilonia
B bil i tras
t las
l conquistas
i t de
d Alejandro,
Al j d
epiciclos y deferentes.
9
10
Aristarco de Samos: el único auspiciante de un modelo
heliocéntrico del Universo en la Antigüedad. (Plutarco
menciona a un seguidor, Seleucio de Seleucia.)
Aparte del tratado sobre el tamaño de la Luna y del Sol,
Sol la
obra de Aristarco se ha perdido. Afortunadamente, una
sola línea en la obra El Contador de Arena de su
contemporáneo Arquímedes rescata la idea de Aristarco
acerca de
d lla distancia
di
i de
d las
l estrellas,
ll y su respuesta a la
l
falta de paralaje. Esencialmente, dice que es “infinita”,
como consecuencia de la ausencia de paralaje anual
observado en la pposición de las estrellas, según
g su modelo
heliocéntrico.
Vivió en Alejandría: el centro cultural e intelectual más
importante de la Antigüedad occidental.
Aristarco determina por geometría la distancia y el
tamaño de la Luna y del Sol, que resulta mucho más
grande que la Tierra. (La estimación resultó bastante
errada principalmente por usar un valor muy incorrecto
errada,
del tamaño aparente del Sol y la Luna, de 2 grados en
lugar de medio grado; es un poco sorprendente, porque el
valor correcto era conocido por los pitagóricos y
Aristóteles.)
i
l ) Motivado
i d por estos resultados,
l d propone un
modelo heliocéntrico, con la Tierra rotante y en órbita.
Las críticas que recibió se centraban en: el sentido común,
la ausencia de cambio de brillo, la falta de paralaje.
p
j
La estimación de Arquímedes le da un diámetro del
Universo de 10^14 estadios (unos 2 años luz), y no más
de 10^63 granos de arena para llenarlo.
Por falta
f l de
d formulación
f
l i matemática
i languidece
l
id
ell modelo
d l
de Aristarco. La complejidad del movimiento planetario
hacía imprescindible una formulación matemática
refinada. El modelo ggeocéntrico triunfa ggracias a una
sucesión de astrónomos brillantes que lo sostienen.
11
12
Claudio Ptolomeo
Ptolomeo, una de las figuras más influyentes de
la historia de la ciencia. Sus ideas dominaron la
astronomía durante 1400 años. También vivió en
Alejandría.
Obra maestra en 13 volúmenes: Mathematike Syntaxis
("Mathematical Treatise”), luego llamado Megales
Syntaxis ("gran compendio"), y mejor conocida desde su
traducción árabe del siglo IX como Almagesto ("el más
grande").
d ") S
Son tablas,
bl di
diagramas, ddemostraciones
i
y
explicaciones de cómo calcular las posiciones de los
planetas para todo tiempo. Más un catálogo estelar.
Si el Almagesto fuera una obra musical, podría
compararse a no una, sino a todas las sinfonías de
Beethoven, más las instrucciones detalladas de cómo
interpretarlas, más las instrucciones de cómo componer
uno mismo su propia sinfonía.
13
14
La estrella del Almagesto es el "modelo
modelo ptolemaico
ptolemaico", una
verdadera computadora de posiciones planetarias: datos
in, posiciones out. Órbitas excéntricas, deferentes y
epiciclos, ecuantes. Modelo físico en Hipótesis
Planetarias,
l
i con esferas
f
sin
i espacios
i intermedios.
i
di 10000
diámetros terrestres hasta las estrellas fijas.
Declinación de la ciencia durante Roma.
Roma Rechazo
cristiano de la "ciencia pagana". Incendio de la Biblioteca
de Alejandría. Pérdida de los originales en griego de la
civilización Helenística. Desintegración del Imperio
Romano y un milenio
il i de
d Edad
d d Oscura.
O
Simultáneamente
Si l á
florecimiento de la ciencia islámica, heredera de muchos
manuscritos perdidos. Preservación de Ptolomeo.
Redescubrimiento de las obras de la Antigüedad
g
en la Alta
Edad Media, a partir del siglo X, con la estabilidad
política y el renacimiento del comercio. Las primeras
universidades en los siglos XII y XIII. Asimilación del
modelo ptolemaico en la Doctrina Cristiana.
Cristiana
Renacimiento. Viajes de descubrimiento. Imperios
oceánicos. Importancia
p
estratégica
g de la astronomía.
15
16
Nicolás Copérnico.
Copérnico En sus días,
días 40000 volúmenes impresos se
esparcían por Europa en una versión Renacentista de la Internet.
Algunos cayeron en sus manos (su biblioteca íntegra se
conserva). El Renacimiento. La Naturaleza una vez más aparece
como una frontera a ser explorada, no temida.
El Comentariolus se esparce lentamente por Europa.
Europa (Se
conservan 3 ejemplares, se admite que de 1514.) Lo lee el
Papa y lo elogia. Crece la esperanza entre los especialistas
de una revolución en la astronomía. Viaje de Johannes
Rheticus,
h i
entusiasta
i
astrónomo
ó
alemán
l á de
d 25
2 años, quien
i
se convertiría en su único discípulo, para ver el
manuscrito (de De Revolutionibus) y pedirle que se apure
((Copérnico
p
tiene ya
y 66).
) Temor de publicarlo,
p
no se sabe
por qué (datos antiguos, susceptibilidades religiosas en
tiempos de la Reforma). Publicación de un resumen de
Rheticus, más largo que el Comentariolus: Narratio Prima,
para ver qué recepción tenía.
tenía Best seller en 1540,
1540 segunda
edición a los pocos meses.
El energético Tío Lucas Watzenrode y su protección al quedar
huérfano. La Universidad Jagiellonian de Krakovia. Excelencia
académica y libre pensamiento. Autores árabes. Profesores
astrónomos.
ó
B
Bolonia.
l i Domenico
D
i da
d Novara.
N
Ocultamiento
O l i
de
d
Aldebarán por la Luna y medición de su diámetro. El tío le
consigue un puesto permanente en Warmia, mínimas
responsabilidades. Medicina en Padua. Doctorado en Ley
Canónica en Ferrara. Rehusa ser ordenado sacerdote. A los 33
años se reinserta en Polonia: arquetipo del Renacimiento, 15
años de la mejor educación universitaria en Italia. Secretario,
médico, abogado, embajador y lobista de su tío durante una
década. Muere el tío tras una fiesta de bodas (envenenado por
los Caballeros Teutónicos?).
Teutónicos?) Se hace cargo de su puesto en
Frombork, Warmia. Construye su “turricula” (plataforma de
observación).
De Revolutionibus,, finalmente terminado en 1541,,
publicado en 1543, tras 40 años de trabajo. Con un
prólogo y un cambio de título que no habían escrito ni
Copérnico ni Rheticus, sino otro astrónomo, Osiander, a
cargo de la edición (hecho descubierto por Kepler).
Kepler)
El Comentariolus
C
t i l entre
t 1506 y 1514,
1514 manuscrito
it sin
i firma
fi
nii
fecha, postula el sistema heliocéntrico motivado por los
problemas del Ptolemaico, y promete un tratamiento matemático
adecuado. La inmensa tarea de escribir su propio Almagesto
ppara el sistema heliocéntrico. Le llevaría casi 30 años.
17
18
En el Libro II, Copérnico establece el movimiento orbital
de la Tierra como la causa de los fenómenos observados
en los planetas: cambios de brillo, movimiento retrógrado,
conjunciones. Y la ausencia de estos fenómenos en las
estrellas
ll demuestra
d
su inmensa
i
lejanía.
l j í También
bié midió
idió
paralajes de los planetas (en movimiento!) y obtuvo
buenos valores para las órbitas de Marte (1.5 UA) y
Júpiter
p
((5 UA).
) Ignoro
g
si fueron mediciones confiables,
pero los resultados parecen buenos. También intentó
observar la paralaje estelar, sin éxito, sumando a su
sospecha de su inmensa lejanía.
La dudosa simplicidad del modelo. Disparó, pero no fue,
la revolución.
19
20
Jörgen Brahe y señora,
señora nobles daneses
daneses, no tenían hijos
hijos, y querían
uno. Su hermano Otto prometió darles uno suyo, cuando lo
tuviera. Nació el primer hijo de Otto, Tycho, y hubo festejos en
dos casas. Otto retira la promesa! Un año después nace un
segundo hijo de Otto. Con "un hijo de más", Jörgen decide que
Ott ddebe
Otto
b hhonrar su promesa, y secuestra
t a Tycho!
T h ! Finalmente
Fi l
t
deciden que lo criarán Jörgen y su esposa.
Educación esmerada. Futuro hombre de Estado. Hobby
astrología. Eclipse parcial de Sol (total en Portugal) predicho por
los modelos Ptolemaico y Copernicano.
Copernicano Tycho impresionado por
la predicción. Empieza a estudiar astronomía. Tío Jorge no está
contento. Lo manda a Leipzig, a ver si se enfoca en algo útil,
como el Derecho. Lo manda acompañado por un chico mayor,
rentado. Al principio lo espía, terminan amigos mientras Tycho
sigue estudiando Matemática y Astronomía. A los 16, Tycho ya
sabe usar los dos sistemas para computar posiciones planetarias
y eclipses. Empieza a observar sistemáticamente, especialmente
conjunciones (para sus predicciones astrológicas). Predicciones
fallidas (la muerte de Solimán, dos meses después de que
ocurriera. Único instrumento: compás de dibujo, para medir
ángulos.
Conjunción Júpiter-Saturno: Ptolomeo error de un mes,
Copérnico error de un día. Tycho resuelve lo que ningún
astrónomo había decidido: hay que hacer observaciones,
muchísimas, durante décadas, para poder mejorar los modelos.
Hay que cambiar la manera de hacer astronomía, tal como la
hacían los astrónomos hasta tiempos de Copérnico.
Hasta tiempos de Newton se enseñaban ambos modelos
lado a lado, pero ya la creencia común entre los científicos
era la heliocéntrica, en su versión kepleriana. La
influencia del Sol en el movimiento planetario.
Finalmente,
i l
con ell descubrimiento
d
bi i
del
d l mecanismo,
i
descubierto por Newton: la gravedad universal, el modelo
heliocéntrico logró su consagración como teoría.
Faltaba la prueba del movimiento terrestre. Renace el
esfuerzo por medir la paralaje estelar.
21
22
Muere el padre.
padre Regresa a Dinamarca.
Dinamarca Se dedica a estudiar
química. Una noche ve una estrella nueva brillante como Venus
(supernova). Conocía la historia de Hiparco, pero todos creían
que había sido un cometa sin cola. Era una prueba irrefutable de
que el cielo no es inmutable, la refutación de la creencia
establecida
t bl id de
d siglos.
i l Como
C
ver un unicornio
i
i por la
l ventana.
t
Se
S
dedicó a medirla, con un sextante y otros instrumentos, noche
tras noche, toda la noche, haciendo notas cuidadosas para la
posteridad. ¿Ocurriría de nuevo? (30 años después su discípulo
p fue testigo
g de una nueva supernova.
p
No volvería a verse
Kepler
una supernova a simple vista hasta 1987.)
Muere el tío Jorge (de neumonía
neumonía, tras rescatar al rey de
Dinamarca de ahogarse en un río al caerse del caballo;
ambos borrachos). Tycho (19) regresa a casa de sus padres
(no hereda a su tío). Poco después empieza una gira de
universidades,
i
id d buscando
b
d astrónomos
ó
que lo
l educaran.
d
En
Rostock, en una fiesta, discute con un noble pariente
lejano (acerca de quién era mejor matemático, o tal vez
acerca de la p
predicción de la muerte de Solimán).
)
Discuten de nuevo en Navidad. Terminan en un duelo y
pierde parte de la nariz. Tycho se hace su propia prótesis
de oro y plata pintados (probablemente de cobre, por el
color verde encontrado en el hueso en 1901,
1901 más liviano y
cómodo). (Los Brahe eran pendencieros, se batieron entre
ellos muchas veces, matándose unos a otros.)
Se la vio durante 18 meses. ¿Dónde estaba? ¿Era realmente una
estrella, o un cometa, o estaba en la atmósfera? La única
respuesta la daría una medición de la paralaje. Si estaba más
cerca que la Luna, el movimiento de rotación a lo largo de una
noche podía darle suficiente línea de base. No detectó paralaje.
Concluyó que estaba entre las estrellas.
Un rico astrónomo aficionado de Augsburg le encarga la
construcción de un instrumento de clase mundial: un
cuadrante de jardín, en Augsburgo, de bronce y roble, de
varios metros de radio
radio. Se ganó una buena reputación (23
años).
En una fiesta contó sus observaciones. No le creyeron. Hizo salir
a todos al jardín y les mostró la estrella nueva. Lo urgieron a que
publicara sus observaciones. Se negó: una cosa era dedicarse a
una actividad
ti id d innoble
i
bl como la
l astronomía,
t
í otra
t cosa era hacerlo
h
l
público! Otros la observan. Explicaciones absurdas. Tycho
publica De Nova Stella. Éxito de ventas. Se va de gira por
Europa.
23
24
Su fama logra que el rey de Dinamarca,
Dinamarca por orgullo
nacional, le haga una oferta imposible de rechazar: dinero
para establecer una especie de Observatorio Nacional, el
presupuesto para operarlo, y una isla entera para
construirlo.
i l Uraniborg
ib
se construyóó en 5 años. Era mucho
h
más que un lugar para vivir y trabajar, era un verdadero
universo Tychocéntrico. Aviario, laboratorio químico,
agua
g corriente, fuentes, lugar
g para
p estudiantes internados,
enano bufón: un estado feudal.
La isla de Hven está frente a Elsinore (Shakespeare tenía
entonces 12 años). Rosenkrans y Guldensteren aparecen
en el escudo de armas de Tycho.
25
26
Tycho mantenía correspondencia con todos los
astrónomos de Europa, colaborando y promocionándose.
Cinco años después de la supernova, Tycho descubrió un
cometa en Sagitario (Kepler tenía 6 años, y también lo
observó).
b
ó) Aristóteles
A i ó l había
h bí sostenido
id que los
l cometas
estaban en la atmósfera. Tycho se pregunta si tienen
paralaje detectable, y hace campaña para que lo observen
en toda Europa.
p No se observó, aun compilando
p
observaciones de toda Europa. El cometa estaba más lejos
que la Luna. Publica un libro sobre el particular, con el
triunfo de la observación sobre la especulación de
milenios.
milenios
Trató de medir la paralaje estelar,
estelar sin éxito.
éxito Conociendo
sus instrumentos, estimó que estaban por lo menos 700
veces más lejos que Saturno. En su opinión, un
desperdicio de espacio, difícil de asimilar.
Instrumento principal: cuadrante mural, desde donde le
dictaba las mediciones a sus alumnos. El trabajo
j era
aburrido, pero la acumulación de datos de calidad era
absolutamente esencial. Hoy sabemos que midió las
posiciones estelares con una precisión de 1 minuto de
arco 10 veces superior a la de catálogos anteriores.
arco,
anteriores Sus
observaciones fueron la materia prima para la generación
siguiente de astrónomos.
27
28
Concluyó que la Tierra estaba en el centro,
centro pero
conociendo las dificultades del el sistema Ptolomeo,
construyó uno propio, Tycónico, híbrido, equivalente al
Copernicano, en el que desecha las esferas materiales.
Nacido en Pisa,
Pisa su padre lo anota en Medicina.
Medicina Le
enseñan las doctrinas de los antiguos. Galileo descree,
confiando más en sus propios poderes de observación.
Respondía con sarcasmo y hostilidad, ganándose el
sobrenombre
b
b de
d Pendenciero.
d i
Estudia
di más
á matemática
ái
que medicina, y deja la Universidad sin graduarse. Dando
conferencias y clases particulares consigue amistades
influyentes,
y
y finalmente un cargo
g de profesor
p
de
matemática en Pisa. Se niega a usar las vestiduras
profesorales. Descubrimientos fundamentales de la
dinámica. Se transfiere a Padua, mejor Universidad que
Pisa.
Pisa
El rey sucesor le cortó los fondos. Tycho empacó y se fue
a su casa en Copenhagen. Uraniborg cayó en el abandono
y finalmente
fi l
t fue
f demolido
d
lid por sus ladrillos.
l d ill Tycho
T h se fue
f
de gira por Alemania, acabando cerca de Praga. Hasta allí
llegó Kepler, un plebeyo a quien el aristocrático Tycho se
encargó de hacerle la vida insoportable. Pero se
necesitaban mutuamente. Tycho murió un par de años
después (está enterrado en Praga). El legado crucial para
Kepler fueron los datos orbitales de Marte (el planeta más
problemático)) con los cuales Kepler,
p
p , en 5 años,, construiría
el modelo correcto del Sistema Solar.
Lee un libro de Kepler, y comienza a mantener
correspondencia
p
con él. Kepler
p le ppregunta
g
si tiene un
instrumento capaz de medir posiciones estelares con
precisión de 1/1000 de grado, para detectar la paralaje
estelar y así demostrar el movimiento orbital de la Tierra.
Galileo no lo tiene
tiene, no sabe nada de observaciones
astronómicas. Kepler se remite a Brahe.
y
le envió una carta
Un año antes de morir, Tycho
presentándose a sí mismo y su sistema, a un colega
italiano más joven: Galileo Galilei, quien no le contestó.
Lamentablemente no se conocieron. Galileo habría tenido
algunas buenas sugerencias para la medición de paralajes
estelares.
29
30
Los vidrieros holandeses
holandeses, fabricantes de anteojos desde el
siglo XIII, inventaron el catalejo. Tres solicitudes de
patente se presentaron en 1608. Las patentes fueron
rechazadas, pero los instrumentos suscitaron interés por
sus aplicaciones
li i
militares.
ili
El 30 de noviembre de 1609 dirigió su telescopio de 20
aumentos hacia la Luna.
Galileo se entera de los catalejos holandeses, y queda un
poco escéptico. Pero cuando el Senado veneciano recibe
la oferta de uno
uno, Galileo aprovecha la oportunidad y
decide mejorar el instrumento para beneficio propio. Con
el conocimiento y la destreza, y el acceso al mejor vidrio
veneciano, hace un telescopio de 19 aumentos. Lo regala
a Venecia.
V
i L
Le duplican
d li
ell salario.
l i Con
C la
l condición
di ió de
d que
sería al año siguiente, y sin futuros aumentos. Galileo
viaja a Florencia a ver si consigue algo mejor. Su antiguo
alumno Cosme de Medici acaba de convertirse en Gran
Duque. Galileo le ofrece trabajar para él como matemático
de corte, dedicándose a inventar cosas para gloria de los
Medici. Mientras Cosme lo piensa, en Padua Galileo
convierte su taller en una fábrica de telescopios,
p , haciendo
los que finalmente usaría para observar el cielo.
31
32
La Luna es como la Tierra
Tierra, con montañas y valles y
planicies. No hay nada “celestial” en ella. Es un
MUNDO!
Júpiter tiene 4 lunas
lunas. Más evidencia de que la Tierra es
“uno más” entre los planetas.
y inmensamente más estrellas que
q las que
q se conocen
Hay
desde la Antigüedad.
La Vía Láctea es un aglomerado de estrellas.
Las estrellas se ven como puntos aun a través del
telescopio.
El sol tiene manchas. Tampoco nada “celestial”…
Venus tiene fases! Prueba incontrovertible del
heliocentrismo.
33
34
Publica sus observaciones en el Sidereus Nuncius.
Nuncius Bautiza
a los satélites de Júpiter Estrellas Mediceas. Kepler
sugiere llamarlos satélites (gr. satellos = asistente). Galileo
manda el libro y el telescopio a Cosme de Medicis.
C
Cosme
le
l da
d ell cargo. Sidereus
Sid
Nuncius
i se vende
d como
pan caliente. Galileo es aclamado. Giovanni Demisiani
inventa la palabra telescopio para el nuevo instrumento.
Publica Dialogo sobre los dos grandes sistemas del
mundo. Escrito en italiano, al alcance de cualquier
persona alfabetizada. A pesar de tener autorización, lo
denuncian a la Iglesia. Galileo es procesado, se ve forzado
a retractarse y es condenado
d d a arresto ddomiciliario
i ili i de
d por
vida (durante los cuales sigue trabajando y escribe los
Discursos sobre dos nuevas ciencias, contrabandeado a
Holanda ppara su publicación).
p
)
Galileo se muda a Florencia. Anillos de Saturno. Manchas
solares. Fases de Venus. Galileo empieza a publicitar el
Copernicanismo. Prohibición papal, que pone a Copérnico
en el Index. Galileo abandona la astronomía por una
década.
35
36
En el Diálogo,
Diálogo se discute la importancia de observar la
paralaje, y la necesidad de usar un telescopio para hacerlo.
Método 1: telescopio fijo,
fijo ver cómo la estrella se mueve
en el ocular a lo largo del año.
Método 2: suponiendo que no existe la “esfera de las
estrellas”,, observar la paralaje
p
j de las estrellas cercanas
respecto de las más lejanas, próximas en el cielo (estrellas
dobles de brillo muy distinto, idea en definitiva
incorrecta). Uno a uno, los astrónomos de la nueva
generación telescópica asumieron el desafío planteado por
Galileo, empezando una especie de carrera por medir la
paralaje estelar.
37
38
Niño enfermizo
enfermizo, no esperaban que sobreviviera.
sobreviviera Vivió
acosado por crónicos dolores de cabeza, descomposturas
estomacales, insomnio y terribles pesadillas. Era de
aspecto inusual. Estos dos retratos son apócrifos (o
f l ) Ell único
falsos).
ú i retrato existente
i
fue
f destruido
d
id
aparentemente por un vengativo Isaac Newton tras la
muerte de Hooke. Parece que una tremenda escoliosis le
impedía
p
mantenerse erguido.
g
Un amigo
g lo describe como
"de estatura mediana, algo torcido, pálido, cara un poco
pequeña, pero cabeza grande, ojos saltones, y no muy
rápido." Otro biógrafo dice que levaba el pelo "muy largo
y descuidado sobre la cara
cara". Observaciones fisiológicas.
fisiológicas
Compensaba sus limitaciones físicas con enorme energía
del espíritu. Se ganó el respeto y la amistad de muchos, y
su calendario social estaba completo, ya sea en fiestas o
en el pub. Por otro lado, se enfrascó en interminables
di
disputas
con célebres
él b astrónomos
ó
contemporáneos,
á
Johannes Hevelius, John Flamsteed, e Isaac Newton. Su
fuerte era la experimentación y la invención de aparatos.
Poseía habilidades mecánicas extraordinarias. Una especie
p
de Leonardo del siglo XVII, a cargo de los experimentos
de las reuniones de la Royal Society. Mil y pico de
inventos. La Ley de Hooke. La Micrographia.
Inevitablemente dejaba algunos intentos a medias,
medias y algún
otro trataba de completarlos, ganándose la acusación de
robo de sus esfuerzos. El más célebre ejemplo es el de su
enemistad con Newton.
39
40
Una especie de Leonardo del siglo XVII
XVII, se encargó del
diseño arquitectónico de Londres después del Gran
Incendio, diseñando los edificios del Observatorio Real en
Geenwich (recién creado), bombas de vacío, compresores,
resortes espirales
i l para relojes,
l j instrumentos
i
de
d
meteorología, barómetros, higrómetros, anemómetros,
calculadoras mecánicas, diafragma de iris (hoy en todas
las cámaras),
) amalgama
g
de mercurio ((hasta hace ppoco en
todas las bocas), mecanismo de relojería para telescopios,
ecuación del resorte (Ley de Hooke), microscopía,
precursor de la teoría ondulatoria de la luz, origen de
impacto de los cráteres lunares,
lunares estructura de los cristales,
cristales
evolución biológica (por inspección microscópica de
fósiles), expansión térmica, el aire formado por partículas,
e ideas fundamentales de gravitación e inercia que le
ganaron la enemistad de Newton.
Ne ton
Gamma Draconis,
Draconis una estrella como cualquier otra,
otra pasa
por el cenit de Londres todos los días. (En Egipto parece
que se la usó para alinear los templos, pero hoy en día
nadie la conoce.)
Hooke propuso intentar medir su paralaje con el Método 1
de Galileo, apuntando un telescopio directamente hacia
arriba. Era, además, el más capacitado para construir
semejante instrumento.
instrumento En 1669 recortó un pedazo del
techo de su casa, para hacer pasar su telescopio cenital.
41
42
Propuesta del telescopio cenital.
cenital Ventaja: falta de
refracción atmosférica. Observar gamma Draconis,
midiendo su distancia al cenit cada noche. Para lo cual era
necesario un telescopio suficientemente bien hecho como
para medir
di ángulos
á l menores que 1 minuto
i
con precisión,
i ió
cosa que no existía. El Motor de Arquímedes, lo llamó
Hooke, un instrumento para finalmente mover a la Tierra.
Inconvenientes con el telescopio: pérdida de alineación,
alineación
movimientos por el viento. Sus resultados preliminares
parecen indicar que hay una paralaje observable.
), fracasados ppor
Otros intentos en Greenwich ((Flamsteed),
dificultades logísticas. También en el Monumento de
Londres diseñado por Hooke, desechado. Hooke concluye
que se necesitan mejoras radicales del instrumento y
abandona el proyecto cuando se rompe el objetivo: "un
un
accidente desafortunado".
Le critican la escacez de mediciones. Ahora sabemos que
sus expectativas de paralaje estaban infladas, que la
paralaje de Gamma Draconis es mil veces menor que la
que creyó medir. Se necesitaba un mejor instrumento y
más paciencia. Su instrumento era ingenioso, pero tosco.
p persistir.
p
Y le faltaba ppaciencia para
43
44
James Bradley se parece a Bach,
Bach su contemporáneo.
contemporáneo Inició
una nueva era de mejores instrumentos, más sólidamente
montados y balanceados. Personalidad opuesta a Hooke.
Extremadamente paciente y tenaz, y dedicado
exclusivamente
l i
a la
l Astronomía
A
í (se
( casóó a los
l 511 años).
)
En 1724 muere el tío y conoce a un rico amateur,
amateur
miembro del Parlamento por Kew, Samuel Molineux,
quien quería completar la tarea de Hooke. Encargó un
telescopio muy bien diseñado para el único propósito de
medir
di micrométricamente
i
é i
la
l culminación
l i ió de
d gamma
Draconis.
Newton lo recomendó para una cátedra en Oxford,
ll á d l "the
llamándolo
"th best
b t astronomer
t
in
i Europe".
E
" Aprendió
A
dió la
l
astronomía de su tío, un astrónomo respetado por Newton
y Halley, que le encargaban proyectos. Juntos
determinaron posiciones estelares y de nebulosas con
precisión sin precedentes, midieron el diámetro de Venus
y la paralaje de Marte, ocultamientos de los satélites de
Júpiter y órbitas de cometas. Bradley, además, es el
inventor del espejo
p j parabólico,
p
, que
q elimina la aberración
esférica de los telescopios de tipo newtoniano.
Empezó a observar el 3 de diciembre de 1725. El calor de
los cuerpos
cuerpos, o hasta las telarañas
telarañas, perturbaban la vertical
(de las plomadas) observada en el telescopio.
Determinaron la precisión en 1 segundo de arco (60 veces
superior al cuadrante de Tycho).
45
46
El 17 de diciembre gamma Draconis aparecía corrida en
la dirección equivocada!! Y siguió moviéndose a lo largo
de los meses, hasta encontrarse en marzo a 20 segundos
de su posición en diciembre! Empezó a retroceder. A lo
l
largo
del
d l año 1726
1 26 describió
d
ibió un ciclo,
i l regresando
d a su
posición en diciembre. Perplejos, continuaron durante dos
años (80 posiciones, comparar con Hooke, 4 en 4 meses).
Era indudablemente un efecto de la órbita de la Tierra,
pero "retrasado" respecto de la paralaje. Revisaron el
telescopio. Se preguntaron si la Tierra no estaría
hamacándose con período anual.
Molineux murió inesperadamente a los 39 años,
años en 1728,
1728
ignorando la causa del fenómeno que habían descubierto.
Pocos meses después, Bradley está tomando un crucero de
placer el Támesis,, en otoño de 1728.
p
Molineux
M
li
fue
f llamado
ll
d all Almirantazgo.
Al i t
Bradley
B dl encargóó
un segundo telescopio, más corto y con campo más
amplio. Regresó a lo de sus tíos en Wanstead, le pidió
permiso a la tía para perforar el techo y el piso y montó el
telescopio verticalmente contra la chimenea, con el ocular
debajo del piso, en el sótano del carbón. Acceso a 200
estrellas brillantes, y más preciso aun (medio segundo).
p
midió muchas
Lo pprobó “casi hasta destruirlo”,, y después
estrellas durante un año. Todas con el mismo ciclo.
47
48
Mientras navegan aguas arriba y abajo,
abajo observa el
comportamiento de la veleta del barco. Los marineros se
lo explican, le dicen que es normal. Bradley entendió el
fenómeno: accidentalmente había descubierto algo que no
b
buscaba,
b la
l aberración
b
ó dde lla luz
l estelar.
l
Similar al cambio del ángulo de la lluvia cuando uno se
mueve.
La composición de velocidades para el movimiento de la
luz, por supuesto, hay que hacerla en el contecto de la
Relatividad, cosa que se ignoraba en el siglo XVIII. La
interpretación de Bradley se basaba en una teoría
corpuscular
l clásica
lá i de
d la
l luz,
l moviéndose
ié d
a la
l velocidad
l id d
medida por Ramsden. Al desarrollarse la teoría
ondulatoria en el siglo XIX, hubo enormes dificultades
para reconciliarla con la aberración de la luz estelar (ya
que ondas esféricas no deberían mostrar aberración!). De
hecho, las paradojas que se presentaban constituyeron
fuertes indicios de la necesidad de la teoría de la
Relatividad,, resueltas ppor Lorenz y Drude,, y en forma
definitiva por Einstein. De todos modos, el cambio en la
dirección de la luz es el mismo que el calculado por
Bradley, aunque el módulo de la velocidad no cambie.
Siendo la velocidad de la Tierra en su órbita 1/10000 de la
velocidad
l id d de
d lla luz,
l ell cambio
bi en la
l posición
i ió de
d la
l estrella
t ll
resulta 1/10000 de radián, o sea 20” como midió Bradley.
La velocidad de la luz había sido por primera vez medida
(o estimada cuantitativamente) por Ole Christensen
Rømer usando métodos astronómicos un siglo antes, y el
orden de magnitud era el correcto para la aberración
observada. Bradley en realidad usó su medición de la
para calcular un mejor
j valor de la velocidad de
aberración p
la luz. El fenómeno, además, terminó de desacreditar
totalmente la hipótesis de una velocidad infinita de la luz.
La primera medición en el laboratorio se realizó recién a
mitad del siglo XIX.
XIX
49
50
Fama. Clases llenas.
Fama
llenas Aumentos de sueldo.
sueldo Finalmente
sucedió a Halley como Astrónomo Real. Durante sus 20
años en Greenwich desarrolló la astronomía de alta
precisión. Incorporó instrumentos realmente buenos y se
d di ó a medir
dedicó
di posiciones
i i
estelares
l
que servirían
i í de
d
referencia para Bessel en 1818.
El resultado negativo de la medición de la paralaje de
gamma Draconis implicaba que la estrella se encontraba a
más de 400 mil unidades astronómicas. Con certeza.
Bradley sugirió usar estrellas más brillantes
(
(supuestamente
más
á cercanas)) en futuros
f
intentos.
i
El principal motivo de la medición de la paralaje, para
entonces,
t
había
h bí cambiado.
bi d Ya
Y todo
t d ell mundo
d era
Copernicano, y los que faltaban convencerse tenían ahora
la prueba en la aberración estelar. Ahora querían la
paralaje para medir la distancia a las estrellas, para inflar
el cielo estrellado en un cosmos tridimensional.
51
52
Inmigrante alemán
alemán, llegado a Londres de Hannover con
una mano atrás y otra adelante en 1757, a los 17 años.
Había combatido en la Guerra de los 30 años en la batalla
de Hannover, y quedó horrorizado, y emigró a Inglaterra
con su hermano,
h
que después
d
é volvió
l ió a Hannover.
Musicalmente dotado, rápidamente se convirtió en
director de orquesta en Bath. Autodidacta en inglés, latín,
italiano y matemática.
Buen mozo, impecable angloparlante, compositor de
sinfonías, se convirtió en un tipo muy popular en la
sociedad inglesa.
53
54
Prosperó y en 1772 se trajo a su hermana menor Caroline.
Caroline
Le enseña canto, inglés y matemática. William estudia
astronomía y se hace aficionado. Empieza a construir
telescopios. Caroline se convierte en su compinche y
asistente,
i
para toda
d la
l vida.
id
Empieza a fabricar telescopios
telescopios. Cada vez más grandes.
grandes
Mientras talla y pule, Carolina le lee El Quijote y Las Mil
y una Noches.
p
hacia la apertura,
p
, en
El desarrollo de Herschel apuntaba
lugar de la precisión, como los profesionales. Produjo una
explosión de telescopios reflectores, de 15 cm a 1,20
metros en una década.
Llegó
Ll
ó a ser ell más
á prolífico
lífi del
d l siglo:
i l 430 espejos,
j de
d
hasta 4 pies de diámetro. No usaba ningún método
científico para probarlos. El Rey le ofrece 200 libras para
dedicarse tiempo completo a la astronomía. Caroline lo
asiste, y descubre varios cometas, también con salario
real.
El telescopio de 40 pies nunca funcionó bien, se torcía
bajo su propio peso
peso, había que replatearlo todo el tiempo.
tiempo
Pero era un instrumento impresionante: la primera noche
de uso descubrió Encelado, satélite de Saturno.
55
56
Estaba a punto de cambiar para siempre la imagen popular
y ancestral del Universo. 171 años después de que Galileo
observara las lunas de Júpiter, Herschel descubrió un
nuevo planeta: Urano (1781). La Royal Society lo honró.
Llamó
l ó all planeta
l
Estrella
ll de
d Jorge, ganándose
á d
ell favor
f
de
d
Jorge III, pero el nombre por supuesto no prendió
(especialmente en Francia, donde estaba prohibido
pronunciar el nombre del Rey
p
y de Inglaterra,
g
se lo llamó
Planeta de Herschel hasta que se impuso el nombre de
Urano).
Buscó docenas de paralajes en estrellas dobles,
dobles según la
propuesta de Galileo.
Su plan era de fuerza bruta:
1 Catalogar todas las estrellas dobles del hemisferio.
1.
hemisferio
2. Seleccionar las de brillo dispar y juntas.
3. Medirlas a largo plazo.
Paper de John Michell (1782): cálculo estadístico de la
probabilidad de estrellas dobles, concluye que deben ser
binarias casi todas las observadas ppor Herschel. Herschel
suspende su proyecto de observación de paralaje.
Descubrimientos: Urano, Titania y Oberón. Encelado y
Mi
Mimas.
Rotación
R t ió de
d los
l anillos
ill de
d Saturno.
S t
Superficie
S
fi i
gaseosa del Sol. Altura de las montañas lunares. 1000
estrellas dobles y más de 2000 nebulosas y cúmulos
estelares. Luz infrarroja. Movimiento del Sistema Solar en
el espacio. Forma de la Vía Lactea contando estrellas
(disco).
Sus críticos le dijeron que descubrió Urano de casualidad.
Respondió que si los planetas se le ponían en el camino
no tenía otra alternativa que descubrirlos. Señalando que
la dedicación era la causa última de sus muchos
descubrimientos.
57
58
En 1802 Herschel decide revisar las estrellas observadas
20 años antes: descubrimiento de que están en órbita unas
de otras. Fin del proyecto paralaje. Pero victoria de las
leyes de Newton del movimiento y la gravitación
universal.
i
l Y un método
é d para pesar las
l estrellas,
ll piedra
i d
fundamental de la astrofísica del siglo XIX!
El hijo de William
William, John Herschel
Herschel, educado en astronomía
por su padre, fue también muy distinguido astrónomo y
científico (pionero de la fotografía) y nombrado caballero
y presidente de la Royal Astronomical Society. Le cuenta
a su tía
í que quiere
i agarrar ell telescopio
l
i de
d 20 pies
i y
mudarse al Cabo de Buena Esperanza para repetir en el
Hemisferio Sur lo que su padre hizo en el Norte. Su tía se
lamenta de no tener 30 años menos, ppara acompañarlo.
p
Unos meses antes regresaba del Cabo Thomas Henderson,
harto de Sudáfrica. En su equipaje tenía, sin saberlo, la
primera evidencia de la paralaje estelar.
Herschel
H
h l murió
ió a los
l 81 años,
ñ todavía
t d í observando
b
d con la
l
ayuda de "Lina". Ésta se muda a Hannover tras su muerte,
a casa de otro hermano, y se convierte en celebridad. La
Royal Society la premia por compilar el catálogo de su
hermano, y finalmente la nombra miembro honorario, la
primera mujer. Siguen otras academias del mundo.
59
60
Los mejores telescopios del principio del siglo XIX podrían
haber detectado la paralaje de alfa Centauri, pero estaban en el
otro hemisferio. El Rev. Fearon Fallows fue recomendado por
John Herschel para construir el primer observatorio en el Cabo
de Buena Esperanza. Llega en 1821. Innumerables dificultades,
d d la
desde
l hostilidad
h tilid d del
d l gobierno
bi
local
l l y ell clima
li tropical,
t i l hasta
h t ell
lugar que elige, infestado de serpientes.
Cuando deja el Cabo,
Cabo Henderson lleva en su equipaje
llevaba una bomba astronómica: 19 mediciones precisas
de alfa Centauri. Un colega de Santa Helena le había
comentado que el movimiento propio de alfa Centauri era
muy rápido.
á id Era posible
ibl que fuese
f
una estrella
ll cercana. 19
observaciones eran pocas, y estaban hechas con un
instrumento defectuoso. ¿Publicar o esperar? Decidió
esperar
p
a qque su asistente hiciera más mediciones.
Observa primero con instrumentos portátiles. Cuando construye
ell observatorio
b
i (1825-1828),
(1825 1828) iinstala
l llos fij
fijos. El círculo
í l murall se
había golpeado en el muelle: error sistemático, pero le parece
que sirve. Asistentes que escapan, o son despedidos, o se
enferman. Lo ayuda su esposa. Llega a compilar 400 posiciones
estelares. Su esposa descubre un cometa. Enferman de
escarlatina. Fallows muere a los 42 años en 1831.
(Años después, John Herschel concluyó que las
mediciones de Henderson, hechas promediando los
valores de los seis microscopios, eran correctas. De todos
modos, hizo enviar el círculo gemelo de Greenwich al
Cabo.)
Lo sucede Thomas Henderson, quien acepta el puesto con pocas
ganas. Llega en 1832 y de inmediato odia el lugar. Lo bautiza
“dismal swamp” (pantano deprimente). Pero no por eso descuida
su trabajo. Impresionantes mediciones el primer año, paralajes,
cometas, satélites de Júpiter, ocultamientos estelares, tránsito de
Mercurio, y cartografía estelar. Primero en usar métodos
estadísticos
t dí ti
para evaluar
l
las
l mediciones.
di i
En
E 1833,
1833 después
d
é de
d
apenas un año, se cansó, renunció y se fue, sin dejar sucesor, y
sin trabajo en casa (ignoraba que en menos de un año sería
profesor en Edimburgo, y primer Astrónomo Real de Escocia).
61
62
En 1799
1799, Friedrich Bessel
Bessel, de 15 años
años, se fue de su casa
en busca de mejor fortuna. Revoluciones en todos lados,
tecnológicas, políticas, económicas. Había dejado la
escuela los 8 años.
Aprende, de nuevo solo,
Aprende
solo toda la astronomía,
astronomía en particular
la computación. Obtiene los datos del cometa de Halley
de 200 años antes y en 300 páginas calcula su órbita
tridimensional. Se la quiere mostrar a alguien. Bremen es
una ciudad
i d d comercial,
i l no hay
h una buena
b
Universidad.
i
id d
Pero está el médico Olbers, astrónomo aficionado, y muy
bueno. Descubridor de Pallas y Vesta. Disparador del
terror del cometa Biela al anunciar qque cruzaría la órbita
de la Tierra en 1832. Se lo encuentra de casualidad, lo
persigue y le pide que revise su cálculo. Olbers queda
impresionado, está delante de un trabajo digno de un
doctorado hecho por un adolescente autodidacta.
autodidacta
Inmediatamente contacta a su amigo Carl Friedrich Gauss,
para contarle. Le presta libros y le hace publicar sus
cálculos en Monatliche Correspondenz (x, 1804).
En Bremen entra a trabajar en una empresa de
importación y exportación. Por la noche se lee los libros
del dueño, cuanto más cuantitativos, mejor. A los 20 se
había convertido en matemático autodidacta,
autodidacta especialista
en finanzas, y una estrella en la empresa.
Soñando con viajar, aprende solo inglés y español,
geografía y navegación. De la navegación llega a la
astronomía, que se convierte en su nueva pasión nocturna.
Su visión era particularmente aguda: separaba una estrella
en Lira que su hermano no separaba (13 años).
63
64
Se hacen amigos,
amigos lo educa
educa, lo convence de dejar los
negocios, le consigue un puesto en Lilienthal como
ayudante del juez, gobernador y astrónomo aficionado
Johann Schröter. La empresa le ofrece siete veces más
salario.
l i Bessell elije
lij ell observatorio.
b
i En 1806 se muda
d a
Lilienthal. Hace algunos intentos infructuosos de medir la
paralaje de algunas estrellas brillantes.
En 1809 Bessel recibe una carta del Rey de Prusia para
hacerse cargo de un nuevo observatorio en Könisberg, por
recomendación de Alexander von Humboldt. Bessel tiene
26 años. Europa estaba en guerra.
Durante la construcción, estudia el catálogo de Bradley
(más de 3000 etrellas) y lo corrige matemáticamente,
corrigiendo los efectos insrumentales para obtener
posiciones medias: lo que se llama hoy "reducción
reducción de
datos". Es un trabajo de 7 años, publicado en Fundamenta
Astronomiae (1818). Este trabajo marca el comienzo de la
astrometría moderna. El sistema de reducción establecido
por Bessel
B
l en Tabulae
T b l Regiomontanae
R i
t
(1830) se
convirtieron en estándar por muchísimo tiempo.
El telescopio de Schröter es colosal, tipo Picapiedra
mezcla con Leonardo. Muy difícil de usar. Hecho para
mapear la Luna, cosa que a Bessel no le interesa. Ni
descubrir cometas accidentalmente. Quiere una tarea de
precisión y de análisis. Bessel empieza a soñar con un
telescopio ópticamente perfecto, sólido, de movimiento
suave,, con escalas de medición finas. Para medir las
estrellas. Miles de estrellas. Y medir la paralaje.
65
66
En 1820 recibe su primer instrumento de precisión,
precisión un
círculo de tránsito Reichenbach de óptima calidad y
precisión. En una década acumuló múltiples
observaciones de 32.000 estrellas.
Tenía la estrella
estrella. Tenía la experiencia
experiencia. Ahora necesitaba el
instrumento.
Muchos astrónomos competían entonces en la carrera por
la paralaje, pero todos los anuncios eran sospechosos por
una u otra razón. Largos debates en las Philosophical
Transactions Bessel descarta estrellas brillantes y
Transactions.
estrellas dobles, y decide buscar el equivalente boreal de
alfa Centauri.
Piazzi (descubridor de Ceres, y él mismo fracasado
cazador de paralajes) con un excelente círculo de tránsito
(Ramsden de Londres, 9 años de trabajo) descubre el
rápido movimiento propio de 61 Cygni, bautizada
)
"estrella voladora" ((10 minutos en 100 años).
67
68
Mientras el adolescente Bessel trabajaba como aprendiz en
Bremen, en la calle Thiereckgäschen de Munich se derrumbó un
edificio de cuatro pisos, residencia y negocio Weichselberger. Se
encontraban dentro, además, Frau Weichselberger y su aprendiz
de 14 años
años.
Decimoprimer hijo de un artesano
artesano, la escuela no estaba a
su alcance. Aprendiz en el taller de su padre. A los 10 años
su madre cae por una escalera y muere. El padre muere al
año siguiente. Casa y posesiones se venden, y a los niños
l mandan
los
d a casas adoptivas.
d i
A Josephh lo
l mandan
d a casa
de los Weichselberger. Philipp Weichselberger es
fabricante de espejos y vidrio ornamental, y no lo trata
demasiado bien, ni lo educa, y lo hace trabajar
j en el taller
y en la casa. Una niñez digna de un personaje de Dickens.
El Príncipe Maximiliano José se acerca a supervisar las tareas de
rescate. Junto a él, el poderoso estadista y empresario Joseph
von Utzschneider. Rescatan al vidriero. Escuchan los gritos del
niño Cuatro horas después lo rescatan milagrosamente ileso de
niño.
debajo de los escombros. A Frau la encontraron muerta varios
días después. Fraunhofer se convierte en una celebridad.
Utzschneider se reúne con él y aprecia su inteligencia y sus
ganas desesperadas de aprender
aprender. Le regala libros de matemática
matemática,
física y óptica. El Príncipe lo cita y le ofrece su ayuda.
Sigue como aprendiz en el nuevo taller, pero ahora el vidriero
está obligado a tolerar que vaya a la escuela y que estudie sus
libros El Príncipe lo apadrina.
libros.
apadrina Finalmente usa el dinero que el
Príncipe le ha dado y compra el resto de su contrato de aprendiz.
Liberado, se dedica a estudiar todas las ramas de la física, la
química y la ingeniería. Pone un negocio y quiebra (había
guerra) Por no pedir ayuda al Príncipe
guerra).
Príncipe, regresa al taller de
Weichselberger como empleado.
Dos años después viene Utzschneider a buscarlo, para gran
sorpresa de Fraunhofer.
69
70
Utzschneider y dos socios habían creado el Instituto
Matemático-Mecánico de Munich, una empresa privada
con el propósito de romper el monopolio inglés de
instrumentos de precisión. Tenían dos estrategias:
producir ellos mismos cada parte, desde los tornillos hasta
el vidrio; y reclutar a los mejores especialistas europeos.
Mecánicamente estaban muy bien provistos
(Reichenbach, aprendiz de Ramsden, y el relojero
) Tenían un artesano vidriero.
Liebherr,, eran sus socios).
Pero necesitaban alguien que supiera óptica matemática,
para diseñar sistemas ópticos perfectos, sin distorsiones ni
aberraciones, y pudiera especificar cada paso de su
fabricación, desde la receta para el vidrio hasta el armado.
Fraunhofer era el candidato ideal. Lo entrevistan con la
ayuda de profesores; su presencia no era particularmente
imponente, pero termina impresionando a todos.
ponen a cargo
g de la coordinación de la fabricación de
Lo p
instrumentos ópticos, y aprende absolutamente cada
aspecto del negocio, elevando constantemente los
estándares. La calidad y la productividad no dejan de
j
así como su posición
p
en el Instituto.
mejorar,
El suizo Guinand, único fabricante de flint de calidad,
había sido reclutado por 500Fl/año + 1/5 gananacias +
500Fl/año x 10 años + 200Fl/año la esposa de por vida +
lo sucedería su hijo + todo secreto.
En 1809 lo hacen socio junior,
junior a cargo por completo de la
división de óptica, incluyendo la fundición de flint del
Guinand, supersecreto y poco tolerante de las
intromisiones de Fraunhofer. Finalmente Guinand se va,
pero ya no lo
l necesitan.
i
Las técnicas
é i
de
d Fraunhofer
h f han
h
superado al mítico suizo y están haciendo el mejor vidrio
del mundo. Y los mejores instrumentos del mundo. Los
científicos de toda Europa
p quieren
q
sus instrumentos.
Fraunhofer es su Stradivarius.
La empresa se llama ahora Instituto Óptico de
Utzschneider, Reichenbach y Fraunhofer de
B diktb
Benediktbeuern.
La
L fama
f
de
d perfección
f ió en la
l ingeniería
i
i í de
d
precisión de la que los alemanes disfrutaron casi
exclusivamente hasta la explosión de la electrónica en los
últimos 30 años y la irrupción de Japón, tiene su origen en
esta empresa privada de investigación y desarrollo, la
primera en su tipo en la Historia. Carl Zeiss,
simultáneamente, hacía lo mismo con los microscopios.
71
72
Paralelamante perfeccionó la montura. En lugar de montar los
t l
telescopios
i como un cañón
ñó (altura-azimut),
( lt
i t) decidió
d idió una montura
t
ecuatorial (inventando la “ecuatorial alemana”). Un motor de
relojería, un soporte elástico para el objetivo, anillos finamente
graduados. Y una hermosa terminación y aspecto. Sus
telescopios se hicieron legendarios. Todos los astrónomos los
compraron hasta el Zar Alejandro I pasó por Munich para
compraron,
comprarle uno para Rusia.
En 1819 comenzó a construir el más grande, con un objetivo de
9.5” (f=13’4”), para Struve, famoso astrónomo de Dorpat (hoy
Tartu, Estonia). Cuando estaba casi listo en 1824, llegó un
pedido
did de
d Bessel
B
l con un diseño
di ñ propio.
i Fraunhofer
F
h f le
l contestó
t tó
que el suyo sería el último. Estaba sufriendo de consunción
(tuberculosis). Esta vez no hubo rescate milagroso, y Fraunhofer
murió en 1826 a los 39 años. El rey enterró junto con la piedra
angular de su nuevo palacio dos piezas de vidrio flint forjadas
por Fraunhofer mismo
mismo. En su tumba dice: Appoximavit siderea.
siderea
En 1830 se terminó el telescopio de Bessel. Éste y el Dorpat eran
los más sofisticados telescopios de Europa, y estaban en las
manos de los más capaces astrónomos.
Struve (quien también tiene una historia interesante) recibió su
G
Gran
R
Refractor
f
y en ddos años
ñ midió
idió 122.000
122 000 estrellas,
ll
compilando un impresionante catálogo. Entre ellas 3.000 dobles,
su especial interés. Y entre estas Vega y su compañera, ambas
con distinto movimiento propio, y por lo tanto probablemente no
binarias, y aptas para un intento de medición de paralaje con el
método 2 de Galileo.
Galileo Struve reunió 17 mediciones.
mediciones Publicó el
catálogo en 1837.
En 1814 se retira Reichenbach para iniciar su propio negocio
(seguiría proveyéndose de vidrio de Benediktbeuern y, entre
otras cosas, proveyó el primer instrumento de Bessel en 1820) y
Fraunhofer se convierte en socio principal, con Utzschneider
manejando los aspectos comerciales y Fraunhofer los técnicos,
técnicos
con capacidad para decidir el rumbo de la empresa. Fraunhofer
elige el desafío más grande de su especialidad: los telescopios
astronómicos. Decide perfeccionar los telescopios refractores.
Sería una tarea de 10 años.
Se planteó, para empezar, perfeccionar las lentes acromáticas de
Dollond, para lo cual necesitaba una teoría del comportamiento
d cada
de
d color
l (y
( una definición
d fi i ió científica
i tífi de
d los
l mismos!).
i
!)
Inventó el espectrómetro (espectroscopio) para analizar la luz
solar (sin saber muy bien lo que buscaba) y descubrió cientos de
líneas oscuras, marcando las más prominentes con letras
mayúsculas (las "líneas
líneas de Fraunhofer
Fraunhofer")), que servirían para
específicar las propiedades de las lentes.
Observó el mismo espectro del Sol en los planetas, y distinto en
las estrellas, y la coincidencia de la línea D con la de la llama
del sodio, pero dejó las implicaciones para los astrónomos y los
físicos. Él era óptico. Diseña matemáticamente las lentes
acromáticas. Mientras tanto, la calidad de las superficies pulidas
en su fábrica
f b i había
h b alcanzado
l
d una precisión
i i de
d 1/10000
/
mm.
Friedrich Wilhems: F. W. A. Argelander, ayudante de Bessel, F. W. Nietsche, F. W.
Herschel, John Frederick William Herschel, F. W. Murnau,
http://mintaka sdsu edu/GF/bibliog/library/FW html
http://mintaka.sdsu.edu/GF/bibliog/library/FW.html
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74
El instrumento de Bessel era también hermosísimo. Era un heliómetro
(i
(inventado
d por Dollond
D ll d para medir
di ell tamaño
ñ del
d l disco
di
del
d l Sol),
S l) un
instrumento cuyo único propósito es medir pequeños ángulos en el
cielo. Tiene un objetivo cortado en dos, cada mitad operada
independientemente con tornillos micrométricos. John Herschel vio la
lente en Munich antes de que la cortaran, y se admiró del coraje del
p
capaz
p de cortar semejante
j
pieza,
p
que
q en Inglaterra
g
no tendría
óptico
precio. La escala para leer los movimientos de la lente estaba grabada
tan finamente que tenía un microscopio montado para leerla.
La torre que construyó Bessel (en consulta con su amigo Struve) estaba
diseñada para aislar el instrumento de las vibraciones. Bessel quedó
muy satisfecho con la óptica y la mecánica del instrumento.
El diseño del heliómetro lo hacía ideal para eliminar el efecto de la
atmósfera (“seeing”), ya que las dos estrellas cercanas se movían casi al
unísono. Además, tenía más campo que el Gran Refractor de Struve. Era
muy difícil de usar, y en manos menos competentes tal vez hubiera sido
inútil. Bessel dedicó 5 años a probarlo, calibrarlo, y aprender a usarlo
podría haber intentado medir
confiablemente. Años durante los cuales p
una paralaje. Pero era muy obsesivo.
En 1834 empezó, pero a los pocos meses decidió interrumpir, porque la
estella elegida como compañera era muy débil y muchas veces no se
veía. Otras obligaciones lo mantuvieron alejado: una colaboración en
Berlín sobre la física del péndulo, el regreso del cometa de Halley en
1835 un encargo del gobierno de medir un grado de latitud en Prusia.
1835,
Prusia
No vuelve a dedicarse al asunto hasta 1837.
En 1837 recibe una carta de su amigo Struve, contándole de su intento
de continuar tratando de medir la paralaje de Vega y sus resultados
preliminares (1/8” para la paralaje de Vega), que eran insuficientes, y
que pe
pensaba
saba pprolongarlos
o o ga os uun aaño
o más.
ás. Bessel
esse co
conocía
oc a a Struve.
St uve. Conocía
Co oc a
el telescopio de Struve. Ahora le dio miedo de perder. Bessel limpió su
escritorio, canceló su calendario de observaciones, y apuntó su
Fraunhofer hacia 61 Cygni. Se dedicó al proyecto como un poseído.
Eligió dos estrellas de comparación, y relativamente brillantes. Observó
61 Cygni entre 10 y 16 veces cada noche. La señora Bessel lo veía sólo
las noches nubladas.
nubladas
Para octubre de 1838 había acumulado miles de
observaciones, reducidas a cientos de mediciones
confiables de posición. La ondulación del movimiento
propio de 61 Cygni era inconfundible. Con máximos y
mínimos
í i
en junio
j i y diciembre,
di i b como era de
d esperar por la
l
orientación de la órbita de la Tierra con respecto a la
constelación del Cisne. En diciembre de 1838 apareció su
trabajo
j publicado
p
en Astronomische Nachrichten, con el
título Determinación de la distancia a la estrella 61a del
Cisne. Al mismo tiempo escribió a John Herschel (en
alemán) para que informara a la Royal Astronomical
Society pidiéndole que tradujera él mismo para evitar
Society,
malos entendidos en un área tan manoseada por falsos
descubrimientos.
Además, le envía de regalo a Olbers el resultado, para su
80o cumpleaños.
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76
Los resultados de Bessel eran indisputables.
indisputables La
reputación de Bessel los precedía, y el análisis los
respaldaba. La paralaje de 61 Cygni era de 0.314”, con
una incerteza experimental de no más del 5%. Es el
ángulo con el que se vería un auto en Córdoba,
Córdoba mirando
desde Ushuaia. La distancia resulta ser de 660 mil UA, o
10,28 años luz (primera vez que se usa el año luz para
medir distancias estelares). Esta enorme distancia no
sorprendió ya a los astrónomos, pero tener un número
real, no sólo una conjetura, y tratar de aprehender la
vastedad del universo de las estrellas, fue un golpe tanto
para los astrónomos como ppara el ppúblico en ggeneral. La
p
velocidad de 61 Cygni, la estrella voladora del Padre
Piazzi, resultaba ser de 270 mil kilómetros por hora.
Meses después del anuncio de Bessel,
Bessel Henderson publicó sus
resultados obtenidos en el Cabo para alfa Centauri: poco más de
1", lo cual ponía la estrella a 200 mil UA. Henderson tenía sus
datos desde 1833, antes de que Bessel siquiera hubiese
empezado. Por razones que no se conocen, postergó la
publicación
bli ió bastante
b t t tiempo,
ti
hasta
h t estar
t instalado
i t l d en Edimburgo,
Edi b
probablemente porque sospechaba del círculo mural que había
usado. Con la publicación de Bessel, probablemente creyó que
el valor similar no despertaría tanta suspicacia.
Mientras tanto,
tanto Struve había reunido 96 mediciones adicionales,
adicionales
y en 1839 anunció que la paralaje de Vega era de 0,261”, 800
mil UA. El doble de su estimación inicial.
Las mediciones modernas confirman la fama de Bessel como un
observador excepcional. La paralaje de 61 Cygni es 0,287
0,287”,, a
10% de distancia de su medición original. Henderson y Struve
no comparten la misma suerte. Alfa Centauri está 25% más
lejos, y Vega al doble de distancia.
Algunos revisionistas intentaron coronar a Struve, pero él nunca
pretendió el honor. En un trabajo de 1848 reconoció el logro de
Bessel como "uno de los grandes descubrimientos del siglo".
Besel no pestañeó. Desmanteló el heliómetro, limpió y
revisó
i ó cada
d pieza,
i
lo
l armóó de
d nuevo, y en un año
ñ más
á
había reunido 400 mediciones más. Le dió 0,348”. Bessel
se dio finalmente por satisfecho.
En unos pocos meses, un trío de astrónomos le dio la tercera
dimensión al Universo, coronando una tarea de 2000 años.
Durante décadas no se detactaron más paralajes (Henderson
midió ¼” para Sirio, de manera preliminar). La enorme mayoría
de las estrellas no son vecinas del Sol, empezaron a entender los
astrónomos
astrónomos.
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78
La paralaje estelar a lo largo del tiempo.
tiempo
79
80
La Vía Láctea (vista desde arriba),
arriba) la posición del Sol,
Sol y
las distancias a la Gran Galaxia de Andrómeda y al borde
del Universo visible.
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83
84
85