En el Universo, tal como lo conocemos hasta ahora, existen miles de planetas, pero sólo en la Tierra hay constancia de que se haya desarrollado vida inteligente, a pesar de la semejanza entre los elementos que lo forman. La curiosidad humana ha desarrollado una ciencia denominada Astronomía, que estudia los cuerpos celestes que el cielo nos ofrece en un espectáculo sobrecogedor.

En un lugar del Universo...                      

En el Universo existe multitud de cuerpos celestes que se sitúan y se mueven dentro de alguna de las innumerables galaxias que lo constituyen. Algunas de estas galaxias tienen formas irregulares, otras son elípticas y otras de forma espiral.

Las galaxias, formadas por millones de estrellas, están separadas por distancias tan enormes que se ha de recurrir a la medición en años luz, es decir, la distancia que la luz recorrería en un año, sabiendo que su velocidad es de 300.000 kilómetros por segundo. Estas distancias asombrosas son de cientos de miles de años luz.

En una de esas galaxias en forma de espiral, a dos tercios del centro de uno de sus brazos, se encuentra una estrella de tamaño medio, en torno a la cual giran, a distintas distancias, nueve planetas de diferentes tamaños y características. En el tercer planeta más próximo a esa estrella se han dado las condiciones para que se haya desarrollado vida, seres vivos capaces de reproducirse y de crear un sistema de vida inteligente: ese lugar es la Tierra.

Esa inteligencia provoca curiosidad, la cual ha llevado al hombre, desde tiempos remotos, a interesarse por cuanto le rodea en el propio planeta y fuera de él, en el Universo. Deseamos conocer cómo funciona el Cosmos, es decir, el Universo en su totalidad, sus orígenes, su evolución, su estructura, las leyes que lo rigen. De todo ello se hablará en las páginas que siguen.

El Universo está compuesto por partículas elementales: son los protones, neutrones, y electrones, que se reúnen para formar estructuras concretas, los átomos. Éstos son conocidos como elementos químicos que se combinan entre sí de muchas formas diferentes, constituyendo las moléculas. Todas las sustancias conocidas, desde las más simples a las más complejas, están formadas por moléculas.

Nuestro planeta es, hoy por hoy, el único que conocemos en el que se ha desarrollado la vida, pero dadas las semejanzas y la cantidad inmensa de estrellas y planetas que forman el Cosmos, el hombre no deja de interrogarse e interesarse por las posibilidades de vida en otros puntos del Universo, por otros mundos quizás habitados, aunque alejados del Sistema Solar. En la Vía Láctea, por ejemplo hay más de un millón de planetas semejantes a la Tierra.

Por diversas razones no hemos dejado nunca de elevar nuestra mirada hacia el firmamento. Desde los primeros pasos de la humanidad, los hombres han alzado su vista hacia la bóveda celeste. Maravillados por su esplendor e intrigados por sus secretos, llegó un tiempo en que pensaron que todo en la naturaleza era comprensible y se pusieron a buscar explicaciones lógicas y a investigar las leyes internas que la rigen.

En un proceso lento e ininterrumpido se han ido encontrando las respuestas que explican el paso del día a la noche, de la sucesión de las estaciones, del juego continuo de la Luna cambiando de lugar y forma visible desde la Tierra, del enigma cegador e imponente del Sol, del fenómeno extraordinario que se produce cada noche cuando miles de puntos luminosos dibujan en el firmamento, en un continuo y exacto movimiento escondido tras una sobrecogedora quietud, el mejor y más imaginativo de los espectáculos.

Al compendio de todos los estudios, análisis, verificaciones y certezas sobre el Universo le hemos llamado Astronomía. Es la ciencia que estudia los cuerpos exteriores a la atmósfera terrestre, sus posiciones relativas, sus movimientos, su estructura y su evolución. Tiene por ello una especial relación con otras ciencias como las matemáticas o la física, pero una diferencia metodológica importante: no es una ciencia empírica, es decir, no se puede experimentar en el laboratorio con una estrella o con un planeta. Así pues, es una ciencia que se basa exclusivamente en la observación.

Es una ciencia tan antigua como las civilizaciones, que avanza sin cesar en la medida en que los humanos son capaces de disponer de más y mejores técnicas para explorar y conocer el Cosmos. La Astronomía y la Cosmología como una parte de ella, seguirán dando respuesta en los tiempos venideros a muchas de las incógnitas que el hombre aún no ha podido desvelar.

La Astronomía tiene una historia muy larga. Las estrellas han fascinado siempre al hombre, que desde tiempos remotos las ha estudiado para descubrir los misterios del Universo. Desde el antiguo Egipto hasta hoy día los progresos en el conocimiento del cielo han sido continuos y espectaculares. Hoy se abren nuevas e inusitadas posibilidades y perspectivas a los astrónomos.

En el antiguo Egipto y en Babilonia la Astronomía alcanzó un gran desarrollo, orientado a la elaboración de calendarios y a la predicción de los ciclos en la agricultura.

En Grecia se formularon las primeras teorías sobre el origen y el funcionamiento del Cosmos. En el siglo VII a.C, Thales de Mileto plantea el firmamento como una bóveda de agua sobre la que flota una tierra lenticular; en el siglo V a.C, Filolao formula la idea de una tierra esférica, basándose en las observaciones del velamen de un barco que desaparece gradualmente en el horizonte marino a medida que se aleja. Aristarco de Samos, en el siglo III a. C, mide la distancia del Sol y propone el modelo heliocéntrico, no aceptado por sus sucesores, frente al modelo egocéntrico, que sitúa a la Tierra en el centro del Universo. Eratóstenes, en el siglo II a.C, mide con gran exactitud el tamaño de la Tierra, basándose en la observación – cuando el Sol está en su cenit el 21 de junio – de la sobra desviada que proyecta un palo clavado en el suelo de Alejandría, al norte de Egipto, y la perpendicularidad (ausencia de sombra) de los rayos de Sol en un pozo en Sy (la actual Assuán), 800 kilómetros más al sur; deduce de ello que la Tierra tiene forma esférica y calcula una circunferencia de 40.000 km y un radio de 6.366 km, lo que significa una importante aproximación a las medidas reales.

Ptolomeo, en el siglo II d.C, construye un modelo de movimiento que sitúa a la Tierra inmóvil en el centro del Universo, alrededor de la cual giran en círculos concéntricos la Luna, el Sol y los planetas, que, a su vez, recorren una pequeña circunferencia, con la que se explica su movimiento anómalo. Las estrellas formaban la esfera exterior.

Durante la Edad Media las únicas innovaciones fueron la invención de nuevos instrumentos de observación, desarrollados en su mayoría por la cultura árabe.

En los siglos XV-XVI, Nicolás Copérnico retomó el modelo heliocéntrico del Cosmos, en el que los planetas giran en órbitas circulares alrededor del Sol, excepto la Luna, que gira alrededor de la Tierra. Más adelante, Johannes Kepler, en los siglos XVI-XVII, describió el movimiento elíptico de los planetas alrededor del Sol. Paralelamente, Galileo Galilei, a finales del siglo XVI, construyó un telescopio con el que pudo observar el relieve de la Luna, las manchas solares y los cuatro satélites de Júpiter, demostrando que los astros no eran esferas de materia perfecta y que en el Cosmos podían haber varios centros de movimiento. La realidad del modelo heliocéntrico acabó por imponerse.

Isaac Newton formuló en 1687 la ley de la gravedad y verificó matemáticamente la teoría de Kepler sobre las órbitas elípticas, permitiendo calcular la órbita de cualquier planeta. Newton abrió las puertas a la concepción moderna del Universo. Simultáneamente, E. Halley descubrió el cometa que lleva su nombre, del que dedujo que su órbita alrededor del Sol tenía una duración de 76 años.

En 1781, W. Herschel descubrió Urano, séptimo planeta del Sol. A lo largo del siglo XIX se desarrollaron nuevas técnicas de observación, permitiendo obtener importantes descubrimientos. Pudo medirse, por vez primera, las distancias de algunas estrellas y se observaron los primeros asteroides. El astrónomo Leverrier dedujo la existencia del planeta Neptuno, estudiando las irregularidades de la órbita de Urano.

En 1971 el nuevo telescopio del Monte Wilson, permitió observar que las nebulosas eran galaxias exteriores a la nuestra.

Con este último descubrimiento se da un gran salto adelante en el conocimiento del Cosmos, formado por miles de galaxias que se alejan unas de otras constituyendo un Universo no estático sino en expansión. La escala del Universo aparece tan descomunal que parece superar incluso la imaginación. Los astros y las galaxias más próximas, que se encuentran a cientos de miles de años luz, están como a la vuelta de la esquina. Por ello, siempre surge la pregunta ¿dónde está el fin?

A lo largo del siglo XX, y especialmente en las últimas décadas, la Astronomía y, dentro de ella, la astrofísica, ha experimentado un avance sin precedentes, gracias a la aparición de nuevas técnicas de observación, como pueden ser la radioastronomía o los detectores electrónicos en la observación telescópica.

Mención aparte merece el gran desarrollo experimentado por la astronomía espacial, que permite el estudio in situ de los astros del sistema solar, mediante el envío de sondas espaciales, y también, gracias a los satélites artificiales, el de las radiaciones que desde nuestro planeta no pueden captarse debido a la acción de la atmósfera terrestre. La continuidad en estos avances es previsible que nos sitúe en el umbral de una nueva época para el conocimiento del Cosmos.

Gracias al avance tecnológico, cada vez conocemos mejor el Universo. Sin embargo, todavía quedan muchas cuestiones sin respuesta, incógnitas que refieren a su origen y evolución.

Las distancias entre los cuerpos que ocupan el espacio – planetas, estrellas, galaxias, cúmulos de galaxias, etc. – aumentan sin cesar y alcanzan cifras difíciles de retener; sin embargo, todas ellas están dentro de lo que conocemos como el Universo.

Debemos preguntarnos cuál es su origen, dónde están sus límites, si es que no es infinito, cómo evoluciona y cuál será su fin, en el supuesto de que lo tenga. Tales preguntas no tienen, hoy por hoy, todavía, una respuesta definitiva, a pesar del enorme progreso que la Astronomía ha experimentado en las últimas décadas.

El Universo, aunque se han localizado quasares a más de 10.000 millones de años luz, no se extiende indefinidamente; es limitado, aunque todavía no se ha podido establecer dónde está ese límite. Se cree que es un espacio de tres dimensiones curvado, en el que las galaxias se alejan entre sí.

En 1929, el astrónomo Hubble descubrió que las galaxias que estaban a una distancia mensurable se alejaban continuamente, y comprobó que la velocidad con que lo hacían iba en ascenso. Actualmente, los astrónomos han fijado un aumento de velocidad de 50 km/s por cada tres millones de años luz que se aleja la galaxia. Este cálculo ha permitido deducir la velocidad y la distancia de las galaxias más alejadas, y afirmar que el Universo se está expandiendo. Cada punto se aleja de los demás, como se alejan los puntos dibujados sobre la superficie de un globo a medida que se va hinchando.

La comprobación de este fenómeno se hace a través del efecto Doppler. Este científico estableció que las ondas de cualquier tipo se comprimen – su longitud de onda es más corta – cuando la fuente que las provoca se acerca al receptor y, en cambio, se separan – la longitud de onda se hace más larga – cuando la fuente se está alejando. Al aplicar este principio al espectro que forman las ondas luminosas de las galaxias, se comprobó que sus líneas oscuras se desplazaban progresivamente hacia el rojo, alejándose del azul, lo cual es evidencia de su mayor alejamiento continuo. La medida en que se produce ese desplazamiento hacia el rojo permite calcular la velocidad de alejamiento de la galaxia.

Retrocediendo en el tiempo, parece que al ser menor el efecto de la expansión en el espacio todo tuvo que ser más denso que ahora, e incluso estar concentrado en un momento determinado en el que la expansión no hubiese comenzado. De hecho, los cosmólogos, que estudian el origen y evolución del Universo, han establecido, después de haber modificado la cifra al alza en varias ocasiones, que dicha expansión se inició hace unos 15.000 millones de años, aunque es difícil de precisar, porque no hay ninguna prueba de que el ritmo de expansión haya sido constante.

Una teoría, hoy desechada, es la del estado estacionario, que supone que el Universo ha existido y existirá siempre. Según ésta, el Universo estaría en estado de continua creación, de manera que cuando las estrellas y galaxias antiguas se mueren, serían reemplazadas por otras nuevas creadas a partir de la materia que surge de la nada. Esta teoría ha sido totalmente descartada.

Según la teoría del big-bang, todo debió suceder no a partir de un punto, sino de una masa sometida a una enorme explosión ocurrida en el tiempo cero que inició el espacio-tiempo. Todo se formó a partir de un átomo primigenio. En el tiempo cero toda la materia y energía del Universo se hallaban comprimidas en una masa gigantesca con un diámetro de sólo unos cuantos años luz. Esta masa inestable estalló en una fantástica explosión, tan enorme que sus fragmentos llegaron a transformarse en galaxias en todas direcciones, en un alejamiento que no se ha detenido y que se produce con distintas velocidades según el lugar que ocupaban en la masa originaria, que algunos astrónomos llaman el «huevo cósmico»

Otra teoría plantea la posibilidad de un universo cíclico u oscilante, es decir, de un universo en el que a la actual fase de expansión le seguiría una fase de contracción, en la que las galaxias se acercarían entre sí hasta unirse de nuevo, llegando a colapsarse y provocar después una gran explosión. Si esta teoría fuera correcta debería producirse una explosión cada 100.000 millones de años. La cuestión clave para que se produjera esta oscilación que hiciera que el Universo pasase por fases de expansión y contracción sería que hubiese en él bastante material, es decir, una densidad global suficientemente alta, como para conseguir, por su efecto gravitatorio, que se detuviese la expansión y se iniciase la contracción. La densidad crítica se sitúa en unos tres átomos de hidrógeno por cada metro cúbico, de manera que si está por debajo, la expansión no se detiene.

Las investigaciones futuras serán las que darán respuestas a las incógnitas que todavía se plantean sobre el origen del Universo.

Debemos preguntarnos, a continuación, de qué estaba compuesta la materia a partir de la cual comenzó el Universo. En la actualidad, el Universo parece estar compuesto de hidrógeno en un 90%, de helio en 9% y átomos más complejos en el 1% restante.

Con el paso progresivo del tiempo los átomos muy simples, como el hidrógeno, se fusionan, dando otros de mayor peso atómico, que a su vez también se fusionan y producen átomos más complejos dentro del núcleo de las estrellas; pero si miramos hacia atrás, la proporción de hidrógeno aumenta y la del helio disminuye, por lo que en el tiempo cero el Universo debió estar compuesto casi al 100% de hidrógeno comprimido hasta el límite: materia y energía eran más compactas.

El átomo de hidrógeno tiene dos partículas, un protón, de carga eléctrica positiva (+), y un electrón, de carga eléctrica negativa (-) Al sobrepasar cierta presión crítica sobre la mas de hidrógeno, electrones y protones se fusionan formando neutrones, sin carga eléctrica. El neutronio tendría una densidad de 1.000 billones de g/cm³, resultando mucho más denso que las estrellas enanas blancas, las más densas que se conocen.

En el momento del big-bang, esa masa primigenia compuesta por neutronio, se desintegraría con mucha virulencia en neutrones individuales, que rápidamente se descompusieron en protones y electrones, de manera que a los protones así formados puede considerárseles como núcleos de átomos de hidrógeno.

Algunos de estos protones, a medida que se fueron formando, chocarían de vez en cuando con los neutrones que aún quedaran libres, constituyendo progresivamente núcleos de una mayor complejidad, hasta formar el total de todos los elementos. Esto explicaría por qué actualmente decrece el número de átomos en el Universo, a medida que aumenta su complejidad.

Dadas las altísimas temperaturas, de hasta 4.000 millones de grados Kelvin (0 K son igual a 273 °C) que siguieron a la explosión, las reacciones nucleares se produjeron en pocos segundos. A partir de ahí, a medida que disminuía la temperatura, los diversos núcleos atraerían electrones y formarían átomos, que se aglomerarían en enormes volúmenes de gas que se irían alejando a gran velocidad, condensándose paulatinamente en estrellas y galaxias.

Sin embargo, de esta teoría sobre la composición de la materia en el momento del tiempo cero aún quedan puntos sin resolver, como es el estancamiento, al llegar al helio 4, que sufre el proceso de formación de los elementos que tienen átomos cada vez más complejos. La alternativa propuesta en la teoría formulada por Hoyle salva este obstáculo: el material originario estaría formado sólo por hidrógeno, mientras que los demás elementos se formarían en el interior de las estrellas, pasando a la materia interestelar por medio de las supernovas.

A partir de la idea de una explosión en el tiempo cero como forma que da origen al Universo, surge la incógnita de qué había antes, de dónde vino la materia cósmica que explosionó.

Si la materia cósmica existía desde siempre, era lógicamente muy estable, y si lo era, cabe preguntarse de qué forma podía permanecer estable y por qué estalló en el tiempo cero.

Lo más fácil es concebir el Universo como un gas extremadamente disperso y muy rarificado, como el espacio vacío que hoy hay entre las galaxias, que se iría agrupando lentamente y contrayéndose. Al contraerse provocaría calentamiento y altas temperaturas, que acabarían por actuar, frenando la contracción que se estaría produciendo por efecto de la gravedad, pero sin conseguir evitar que la materia, por inercia, siguiera contrayéndose y superara el punto de equilibrio entre el efecto térmico que frena la contracción y la fuerza gravitatoria que la acelera. De esa manera la contracción de la materia sigue hasta tener un volumen mínimo que es la materia cósmica que existiría en el momento del big-bang o tiempo cero.

Desde la teoría de los cuatro elementos hasta la teoría de la gravedad, el hombre quiso saber por qué los planetas se mantenían en órbita y por qué no caían. Investigó también el movimiento de caída de los cuerpos, la velocidad y las características de la luz y los problemas del espacio y el tiempo en el Universo.

Cuando observamos la bóveda celeste y vemos multitud de cuerpos moviéndose en el espacio, nos preguntamos qué los sostiene.

Los clásicos creían que la Tierra era el centro del Universo y que en éste cada cuerpo ocupaba su lugar natural; por encima de la Tierra sólo había aire y más arriba las esferas que transportaban los astros. Toda la materia del Universo estaba compuesta por cuatro elementos: tierra, fuego, agua y aire. Cada sustancia se diferenciaba únicamente en la proporción que tenía de cada uno de ellos. El lugar natural del elemento tierra era el centro de la Tierra y, por tanto, del Universo, por lo cual todas las sustancias que lo contenían buscaban su lugar natural y eran así atraídas hacia la Tierra.

Algunos siglos más tarde, la aceptación de la teoría heliocéntrica puso en duda esta concepción: ¿por qué la Tierra había de ser el punto de atracción si no se hallaba en el centro del Universo?

Los científicos del Renacimiento investigaron los movimientos de los cuerpos. Galileo preparó el camino que conduciría más adelante al descubrimiento de la ley de la gravitación universal, que explica por qué caen los cuerpos. Dos cuerpos de la misma materia pero de distinto peso, dejados libres a una cierta altura, llegan al suelo al mismo tiempo. No es fácil realizar este experimento, puesto que debe hacerse en un lugar donde se posible crear el vacío. En estas condiciones puede observarse que ambos caen a la misma velocidad, al margen de su peso, y que ésta, además, no es constante, sino que sufre una aceleración de 9,75 metros por segundo (como valor estándar) Galileo también estudió el origen del movimiento, rechazando la idea aristotélica de los movimientos natural y violento. Según Aristóteles, el movimiento de un cuerpo que cae hacia el centro de la Tierra o el de un astro que gira alrededor de su órbita es natural; sin embargo, el de un cuerpo que se desplaza horizontalmente sobre el suelo y que ha sido producido por alguien o algo es un movimiento violento. Este último se mantiene mientras dura el impulso que lo ha provocado, añadieron los hombres de la Edad Media. Galileo llegó a la conclusión de que cualquier velocidad conseguida se mantiene invariable mientras no se anulen las causa externas de aceleración o desaceleración.

Este principio, recogido por Newton, quedó formulado para cualquier tipo de movimiento: todo cuerpo se mantiene en estado de movimiento uniforme en línea recta o de inmovilidad, a menos que sea obligado a cambiar de estado por las fuerzas que se le apliquen. Esta ley del movimiento es la que gobierna el Universo.

Posteriormente, Kepler demostró que las órbitas planetarias no eran circulares sino elípticas y formuló las siguientes leyes:

De las leyes de Kepler se deduce que los planetas más próximos al Sol se mueven a mayor velocidad que los más lejanos. También resuelven el curioso problema del movimiento aparente; en efecto, los planetas a veces parecen detenerse, e incluso iniciar un movimiento retrógrado en su desplazamiento este-oeste. Se trata de un simple efecto de perspectiva, debido a las posiciones relativas de la Tierra y los planetas contra el fondo fijo de las estrellas.

Las formulaciones de Kepler explicaban esa teórica fuerza que mantenía las rotaciones excéntricas en orden; sin embargo, todavía quedaba por saber de qué manera se ejercía esta fuerza.

Fue Newton (1642-1727) quien descubrió el valor de esta fuerza, a la que llamó fuerza de gravitación universal, dado que operaba en todo el Universo. Comenzó con la observación del movimiento que realiza un cuerpo libre después de haberlo hecho girar sobre un punto fijo. Es fácil comprobar que sale disparado hacia el exterior.

Se creía ya que la gravedad era una fuerza «inversamente cuadrática», es decir, que entre dos cuerpos que se trasladan a una distancia doble de la que tenían anteriormente, su fuerza de atracción disminuye cuatro veces, o sea, su cuadrado; y así sucesivamente, puesto que, separados el triple disminuye nueve veces.

Newton, con el uso del cálculo infinitesimal, creado por él, como nueva rama de las matemáticas, pudo demostrar que esta teoría era correcta.

En definitiva, demostró que todos los cuerpos celestes se atraen con una fuerza que es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa y que Newton lo expresó mediante la conocida ecuación en la que F es la fuerza gravitatoria; G la constante de gravitación; M y m las masas, y d la distancia entre las masas.

En Astronomía, la velocidad de la luz es un dato crucial, pero la dificultad estriba en que se traslada con tanta rapidez que es muy difícil medirla. Cuando, por fin, se precisó este dato se plantearon numerosos problemas astronómicos, que sólo se lograron resolver con la futura formulación de la teoría de la relatividad.

Todos hemos experimentado situaciones en las que hemos podido comprobar que la luz se desplaza mucho más rápidamente que el sonido; en una tempestad, por ejemplo, vemos el relámpago segundos antes de que nos llegue el ruido del trueno.

Antes de que fuera calculada con exactitud, el astrónomo Römer, en el siglo XVIII, siguió un procedimiento astronómico para descifrarla, observando los intervalos crecientes y decrecientes que se producían entre los eclipses del satélite Io y el planeta Júpiter, explicables sólo por la combinación de las posiciones de conjunción y oposición con la Tierra. A pesar de que partió de unos datos deficientes, en cuanto se refiere a las distancias, obtuvo un resultado de 230.000 km/s, un cálculo bastante próximo a los 299.792 reales, obtenidos con posterioridad a partir de procedimientos y datos precisos. 

En el siglo XIX se difundió también la teoría ondulatoria de la luz. Se demostraba mediante un experimento muy sencillo, que consiste en encender una bombilla dentro de una caja a la que se le han realizado dos agujeros en uno de sus lados; sobre una superficie blanca dispuesta junto a los agujeros, podrán observarse, con el resto de las luces apagadas, dos manchas de luz que tienen unos círculos más oscuros en la zona donde se mezclan las dos manchas.

Este fenómeno se llama interferencia y sólo puede explicarse en términos de movimiento ondulatorio, lo cual significa que las ondas luminosas que salen por cada uno de los agujeros unas veces coinciden y otras están en discordancia, anulándose.

Entre las muchas conclusiones que se extrajeron de esta demostración, hubo una que afirmaba que las ondas tenían que trasladarse a través de alguna materia; como ya era conocido que en el espacio interestelar no había aire, se creyó que existía una sustancia indetectable que transportaba la luz, a la que se llamó éter.

Einstein, siguiendo los estudios de otros físicos, llegó a la conclusión de que la masa de un cuerpo en movimiento tenía que aumentar con la velocidad, que su longitud tenía que disminuir en el sentido del movimiento, y que el tiempo tenía que dilatarse, transcurriendo más lentamente. El físico y matemático alemán pudo confirmar estas formulaciones, que demostraban el papel fundamental de la velocidad de la luz, obteniendo unos resultados que alteraban los de la física tradicional. Fue el inicio de la teoría de la relatividad.

El punto de partida era que en el Universo no hay ningún punto fijo, sino que todos están en movimiento; no hay, pues, ninguna medida ni velocidad absoluta, sino que todas dependen del observador que se está moviendo. Este planteamiento afectaba a las teorías del movimiento formuladas por Newton ya que éste se basó en magnitudes básicas que se pueden medir y permanecen fijas y absolutas, como la masa, la longitud y el tiempo.

Ahora se demostraba que eso no era así. Si no hay puntos fijos, no hay reposo absoluto y la forma en que quedan afectados los movimientos depende del punto de referencia.

Estos resultados que suponen la alteración de la masa, la longitud y el tiempo. Pueden parecer absurdos, porque no se manifiestan en los objetos con los que estamos en contacto cotidianamente, ya que en ellos estos valores son muy pequeños; pero sí que se manifiestan con la aceleración de partículas atómicas a velocidades como la de la luz.

Antes de la teoría de la relatividad el tiempo era considerado como una magnitud absoluta, que transcurría igual para todos los objetos, pero a partir de Einstein este concepto se modificó. Éste consideró que a las tres dimensiones del espacio geométrico debía añadirse la del tiempo y hablar desde ese momento del espacio-tiempo.

Einstein consideró que el espacio-tiempo era curvado y que esta curvatura aumentaba donde había mas, objetos. Esta curvatura es la que hace que los objetos en movimiento sigan caminos determinados: un planeta o un rayo de luz se desvían al pasar cerca de un cuerpo o masa, a causa de la curvatura del espacio que éste provoca. El rayo de luz emitido por las estrellas más próximas al Sol es desviado por éste, distorsionando la posición aparente de aquéllas.

Si las masas de los cuerpos y sus distancias relativas dependen de la velocidad, no hay manera de determinar si un cuerpo actúa bajo la influencia de la gravitación o si se está acelerando.

Según la teoría de la relatividad, la masa y la energía son intercambiables. Einstein lo expresó con la conocida ecuación E=mc², que nos indica que se genera mucha energía por cada pequeña cantidad de masa (m) que desaparece, porque hay que multiplicarlo por el cuadrado del valor de la velocidad de la luz (c)

Esta obtención masiva de energía se produce en las explosiones atómicas, en las centrales nucleares y, sobre todo, en las estrellas del Universo.

La Tierra es como un inmenso observatorio desde el cual podemos contemplar el cielo estrellado durante las horas nocturnas. La bóveda celeste se desplaza con un movimiento retrógrado, en el que los astros vuelven a ocupar; cada 24 horas, el mismo lugar respecto al observador.

Cuando el Sol desaparece por el horizonte y cae la noche, se comienzan a divisar las primeras estrellas en la región espacial opuesta a la del crepúsculo solar. Nos invade la sensación de estar rodeados por una inmensa cúpula, en la que cada astro es un punto diminuto. Todos los astros parecen estar a la misma distancia, pero esto es sólo una impresión, que se debe a que percibimos el cielo en dos dimensiones, no captamos la tercera la profundidad.

Al observar el cielo de noche tenemos la impresión de que todo en él permanece inmóvil, pero se trata de otra falsa ilusión, fácilmente comprobable. Si fijamos nuestra atención en un astro sencillo de observar y tomamos un punto de referencia fijo, como un poste o un árbol, pasados unos minutos veremos que ha habido un desplazamiento. Si miramos en dirección oeste, nos parecerá que los untos luminosos descienden y que algunos llegan a desparecer tras el horizonte; si, en cambio, miramos hacia el este, nos parecerá que ascienden y que nuevos astros surgen del horizonte.

En una observación continuada, sin contemplamos los astros orientados al sur, tendremos la sensación de que éstos se desplazan en dirección oeste. En realidad, todos los astros que podemos ver describen cada uno un círculo más o menos grande alrededor de un punto denominado polo celeste, que coincide con la posición actual de la estrella Polar. Todos los astros inician su recorrido, es decir, «salen», por el este (levante) y lo terminan, es decir, se «ponen», por el oeste (poniente)

Nuestra posición, en una latitud media en el hemisferio norte, explica el por qué muchos astros tienen una trayectoria aparente inclinada. Si realizásemos la observación desde el Polo Norte, veríamos que describen un círculo alrededor de la estrella Polar, paralelamente al horizonte, sin «ponerse» nunca

Este movimiento de los astros en el sentido de las agujas de un reloj es conocido como movimiento retrógrado. Se debe a la circunvalación que la Tierra realiza sobre sí misma cada 24 horas en dirección oeste-este, sin perjuicio de que aquellos tengan movimiento propio.

Esto no significa que la estrella Polar permanezca absolutamente inmóvil, sino que gira haciendo un pequeño círculo alrededor de un punto ficticio, que es la prolongación del eje que pasa por el Polo Norte de la esfera terrestre.

En la observación del Universo no sirven las nociones espaciales de arriba y abajo, derecha e izquierda. En cualquier posición de su movimiento de rotación que se halle la Tierra, «abajo» es siempre la dirección hacia el centro de la Tierra y «arriba» es el espacio exterior.

El espacio exterior es todo lo que existe fuera de nosotros, de la Tierra. Este espacio está formado por un conjunto de galaxias, cada una de ellas formada a su vez por miles de estrellas. Con la ayuda de instrumentos e instalaciones que el hombre ha ido confeccionando – telescopios, observatorios, etc. – podemos observarlas. Además, la representación de la bóveda celeste en globos, planisferios, etc., muestra las posiciones relativas de los astros en el cielo.

La observación nocturna permite la contemplación de algunos de los planetas del sistema Solar al que pertenece la Tierra, así como numerosos astros que son en realidad soles exteriores a nuestro sistema Solar. Con la ayuda de potentes telescopios se pueden captar estrellas y galaxias exteriores, pero no se ha llegado a captar todavía el límite del horizonte perceptible del Universo, el cual parece retroceder a medida que aumenta la potencia de los instrumentos.

Para iniciar una observación no hacen falta grandes instrumentos, basta salir por la noche y seguir algunas pautas.

Es conveniente planificar qué observación concreta vamos a realizar y prever qué material necesitaremos: lápiz, papel, prismáticos, cartas, telescopio y también un reloj si se desea observar fenómenos como eclipses, ocultaciones, etc.