Midiendo el Universo: cuando una regla ya no sirve (I)

Aquellos que hayáis visto Contact, sabréis que la trama gira en torno a un mensaje extraterrestre que recibimos en la Tierra y que consiste en el discurso que Hitler hizo en la ceremonia de apertura de los Juegos Olímpicos del 36. Los extraterrestres mandan la señal desde Vega, una estrella que se encuentra a 25 años luz de distancia.

Pero, ¿cómo sabemos que Vega se encuentra a esa distancia? Porque una cosa es segura: no hemos mandado ninguna nave atada a un hilo, para después medir la distancia, como si fuéramos Teseo en el laberinto. Esas distancias son enormes. y no tenemos ni hilo ni paciencia suficientes (imagináos tener que esperar 25 años como poco para medir una cosa tan tonta como la distancia a una estrella).

Cuando el metro empieza a fallar y empezamos a hablar de distancias grandes, tenemos que usar técnicas de medida como son el paralaje, Cefeidas, Supernovas Ia… que son las reglas de medida astronómicas que usan los astrónomos a día de hoy.

La Luna

Antes de salirnos del Sistema Solar, vamos a parar en nuestro satélite natural. Si tenéis amigos que creen que el aterrizaje en la Luna es falso, que se rodó en una estudio… por favor, habladles de este proyecto: Lunar Laser Ranging. Cuando los astronautas de las misiones Apolo estaban paseando por la Luna, dejaron tras de sí unos reflectores en la superficie lunar. Mandando una señal láser desde la Tierra, que llega hasta el reflector, rebota y vuelve a la Tierra podemos saber la distancia a la Luna midiendo el tiempo que le cuesta a esa señal ir y volver.

Retrorreflector del Apollo XI |Crédito: NASA Apollo Archive

Si queréis saber más sobre este experimento, os aconsejo leer El hombre que dispara contra la Luna, de @aberron.

Paralaje

Salimos del Sistema Solar para medir las distancias a las estrellas más cercanas. Pero antes haz una cosa: extiende el brazo delante de tu cara, con el pulgar sacado y guiña un ojo. Verás que el pulgar tapa un punto en la pared. Ahora guiña el otro ojo y verás que el pulgar tapa otra cosa distinta.

Sencillo, ¿no? Pues básicamente ese es el sistema que se usa en astronomía para determinar la distancia a las estrellas más cercanas. Lo único que cambia es que no guiñamos los ojos, si no que empleamos la órbita terrestre.

Midiendo el ángulo señalado en rojo y con la distancia Tierra-Sol se puede saber la distancia a la estrella.

Midiendo la variación del ángulo con el que vemos la estrella, podemos sacar la distancia usando matemáticas sencillas, trigonometría de la que se aprende en bachiller.

¿El problema? Que las estrellas están muy lejos y la variación de ángulo que podemos medir es muy pequeña. Tanto, que no fue hasta 1838 que se pudo medir el efecto del paralaje, gracias a Bessel y la estrella 61 Cygni (que en realidad son dos estrellas, pero eso se supo más tarde).

Otro de los efectos que se pueden observar en 61 Cygni es el movimiento propio: su desplazamiento respecto al fondo fijo de estrellas. |Crédito: Wikipedia Commons.

Parece una tontería, pero el efecto del paralaje es una de las principales objeciones que se ponían al sistema copernicano, ya que si la Tierra giraba alrededor del Sol, era de esperar que se observara cierta variación en el ángulo bajo el que las vemos. Tuvieron que pasar 300 años desde que Copérnico propusiese su modelo heliocéntrico hasta que se observó el paralaje. Y es completamente normal, ya que los recursos técnicos de los que disponían no permitían observar con suficiente precisión como para medir el paralaje.

Para hacernos una idea: tomad a un amigo, montadlo en un coche, y mandadlo a Hawai. Vosotros iros a Madrid, llamadle por el móvil y decidle que encienda los faros del coche. Si sois capaces de distinguir la separación entre los dos focos… ¡Enhorabuena! Es el equivalente a la precisión que necesitó Bessel para medir el paralaje de la estrella.

Como veis, medir las distancias por este método no es sencillo y por eso se usa para medir distancias cercanas: hasta 100 parsecs más o menos (1 parsec es la distancia que recorre la luz en 3 años y cuarto) . Aunque eso va a cambiar con la misión GAIA…