“El universo según la luz que observamos”

La astronomía es peculiar como ciencia. No controlamos el experimento como puede suceder en un laboratorio, sino que observamos el único experimento a nuestra disposición, que es el cosmos. La luz que recibimos de los astros y que captamos con nuestros ojos o telescopios es casi toda la información de que disponemos del cosmos. Analizamos esta luz con instrumentos, de los cuales el primero fue la retina del ojo. En nuestro afán de entender cómo funciona el cosmos, la luz de los astros nos limita a medir su posición en el cielo, su brillo, su color y su polarización.

Hasta hace poco más de un siglo, la gran mayoría de la humanidad pasaba la mitad de su vida en la oscuridad, por lo que la observación del cielo es parte de la historia humana. Nuestros antepasados estaban más familiarizados con el cielo que la mayoría hoy en día, a pesar de que entendemos mejor el cosmos actualmente. No es casualidad que los mitos de creación de muchas civilizaciones tienen que ver con el cosmos y que el cielo está poblado por constelaciones representando sus caracteres principales.

Entre las primeras observaciones fue que los astros cambian de posición, durante una noche y a lo largo del año, y que el Sol, la Luna, Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno cambian sus posiciones con respecto a los demás astros. Esta información sirvió para contabilizar el tiempo con la tecnología del calendario, el cual existe desde al menos hace cinco mil años. Nicolás Copérnico utilizó los movimientos de los planetas para deducir la estructura de nuestro sistema solar. Más recientemente, se utilizan los movimientos pequeños de las estrellas para derivar sus distancias, como lo hace espectacularmente la misión GAIA que discernirá la estructura e historia de nuestra Vía Láctea.

El brillo de los astros, así como su variación con el tiempo es otra herramienta poderosa que nos enseña sobre la estructura interna de los astros, la rotación de las estrellas y si tienen compañeros (estrellas o planetas). Para ciertas estrellas variables, inferimos sus distancias de sus periodos de variabilidad, permitiéndonos establecer una escala de distancias a través el universo.

Los colores de los astros dependen de las longitudes de onda de la luz que emiten o reflejan y resultan de su temperatura y densidad, su composición química y los procesos físicos involucrados. Podemos indagar sobre todos estos aspectos de los astros analizando el espectro de luz que recibimos. En combinación con sus brillos, los colores de las estrellas nos permiten inferir su estructura interna. Por el efecto Doppler, podemos medir la velocidad con la que los astros se acercan o se alejan de la Tierra. Así, Hubble aprendió que el universo está en expansión. Posteriormente, aprendimos que galaxias espirales, como nuestra Vía Láctea, giran y que su dinámica no concuerda con sus masas visibles.

La polarización de la luz se utiliza sobre todo en la radioastronomía, donde es un discriminante importante para inferir los procesos físicos responsables por la luz observada.

Finalmente, la luz tiene una velocidad finita: vemos a los astros como eran hace cierto tiempo. Cuanto más lejos están, los vemos cómo eran hace más tiempo. Una imagen muy profunda nos permite ver lejos en el pasado, es posible ver la evolución de las galaxias. Las galaxias muy lejanas no tienen la estructura de las galaxias cercanas, porque les tomó tiempo adquirir esa estructura.

Así, la astronomía es ciencia a base de la información extraída de la luz del universo, una práctica de la humanidad desde su pasado remoto.

*El autor es investigador del Instituto de Astronomía de la UNAM en Ensenada, y Asociado de Caracol.