I. LA ESTRELLA QUE ALUMBRA EL D�A
LOS POETAS han cantado siempre a las estrellas como reinas de la noche y, sin embargo, todos los d�as, al amanecer, una estrella aparece por el horizonte brind�ndonos hoy, como lo hizo ayer y lo har� ma�ana, la oportunidad de conocerla mejor.
El Sol es una estrella. Muchos miles de a�os tard� el hombre en descubrir esta identidad que ahora a nosotros nos es tan familiar, pero debemos admitir que, efectivamente, la semejanza no es obvia. Mientras que el Sol nos presenta su enorme disco, nos deslumbra con su luz y puede hasta quemarnos con su calor, las estrellas no parecen ser nada m�s que peque�os puntos luminosos adheridos a una enorme b�veda, visibles solamente cuando la luz de aqu�l no opaca su d�bil resplandor.
No hace a�n mucho tiempo que se consideraba que la naturaleza de los cuerpos celestes era radicalmente distinta de la de los cuerpos que componen nuestro mundo. Se pensaba que el mundo sublunar (el que est� m�s abajo de la Luna) estaba compuesto por cuatro elementos: tierra, agua, aire y fuego, mientras que los cuerpos celestes estaban hechos de una quinta esencia: el �ter, diferente de las cuatro substancias terrestres. Mientras que todo en nuestro mundo sufre cambios y deterioros, los cuerpos celestes dan la impresi�n de ser eternos e inmutables, perfectos e incorruptibles.
Sin embargo, entre ellos parece haber tambi�n dos categor�as: por un lado las estrellas, peque�os puntos de luz fijos a la b�veda celeste y girando con ella lentamente en el transcurso del d�a, y por otro unos cuerpos, que los griegos denominaron planetas —que quiere decir "errantes", "vagabundos"—, los cuales no parecen estar adheridos a la b�veda celeste, pues su posici�n respecto a las estrellas fijas cambia continuamente. Los cuerpos clasificados por los antiguos como planetas fueron: la Luna, el Sol, Mercurio, Venus, Marte, J�piter y Saturno, pues, en efecto, cualquier observador oficioso que escudri�e noche a noche los cielos podr� percatarse del desplazamiento de estos cuerpos respecto al fondo de las estrellas, mientras que no podr� detectar, en el transcurso de toda su vida, ning�n cambio en la posici�n relativa de las estrellas. Sin embargo, aparte de esta diferencia, todos los cuerpos celestes eran considerados perfectos y elementales, y aun cuando el hombre ya hab�a iniciado desde la �poca de los griegos el desarrollo de la f�sica como el estudio del conjunto de reglas que gobiernan los fen�menos que ocurren en la naturaleza, �sta no inclu�a el estudio de los cuerpos celestes, cuya inmutable apariencia no suger�a necesidad alguna de �l. La astronom�a hasta hace poco tiempo ten�a como �nico fin registrar las posiciones de las estrellas y determinar el conjunto de esferas que, girando alrededor de la Tierra, pudieran dar cuenta del complejo movimiento de los planetas.
El estudio de los cielos en la antig�edad se realiz� dentro de un contexto
m�gico. La gente cre�a (y algunos todav�a ahora creen) que las estrellas rigen
los destinos de la humanidad y que pueden observarse en el cielo se�ales de
buenos o malos augurios, y mientras el estudio del Sol como un sistema f�sico
es bastante reciente, la adoraci�n del Sol como un dios es tal vez tan antigua
como los primeros grupos humanos. No existe mitolog�a en la que �ste no ocupe
un lugar prominente, y esto es muy natural, ya que la relaci�n entre �l y nuestro
bienestar y sobrevivencia misma es bastante evidente, sin contar que su preponderante
posici�n en la familia celeste no puede pasar inadvertida. Sin embargo, ya los
griegos en el siglo V a.C. especulaban sobre la distancia y las dimensiones
del Sol, y Anax�goras afirmaba que �ste deber�a ser tan grande como el Peloponeso
y estar tan lejos como ocho millones de kil�metros. Para sus contempor�neos
estas dimensiones resultaban inaceptablemente enormes: el Sol no deber�a ser
mayor que unos cuantos kil�metros y el Universo mismo no pod�a ser mayor de
ocho millones de kil�metros.
Figura 1. Trayectoria del planeta Marte contra el fondo de las estrellas vista desde la Tierra. Si se observa la posici�n del planeta Marte cada diez d�as se ver� que cambia seg�n indican las cruces, empezando por el extremo derecho de la figura. Al cabo de cuatro meses habr� descrito la trayectoria que se muestra. Trayectorias semejantes son descritas por los dem�s planetas, cosa que ya hab�an notado los antiguos y por eso distinguieron a estos cuerpos de las estrellas cuyas posiciones sobre la esfera celeste no var�an.
Tambi�n Anax�goras sugiri� que un meteorito que cay� en Aegospotami durante
el d�a proven�a del Sol, por lo que �ste deber�a ser una masa de hierro al rojo
vivo. Sin embargo, pasaron m�s de 2 000 a�os antes de que se intentara un estudio
sistem�tico del Sol como un cuerpo f�sico. Sigui�, siendo considerado un objeto
celeste, y por ende perfecto e inmutable, hasta que los rudimentarios
telescopios del siglo XVII empezaron a escudri�ar los cielos y a descubrir que,
por lo menos los "planetas", eran sistemas complejos, con caracter�sticas superficiales
marcadas y nada "divinos". Fue finalmente Galileo quien en ese siglo emprendi�
una observaci�n telesc�pica sistem�tica de los cuerpos celestes m�s cercanos
y traz� bosquejos de la Luna, mostrando su accidentada superficie; encontr�
que Venus no tiene luz propia, sino que s�lo refleja la luz del Sol; que J�piter
posee una superficie listada y una corte de sat�lites; que Saturno tiene anillos
y que el Sol es un cuerpo esf�rico que gira y en cuya superficie se pueden distinguir
ciertas zonas menos brillantes que se observan como manchas. As� se fue descubriendo
que estos cuerpos vagabundos no son en realidad de naturaleza distinta a los
objetos terrestres y poco a poco el hombre adquiri� confianza para tratarlos
con el mismo rasero.
Figura 2. Dibujos de Galileo de la superficie lunar. Al enfocar el telescopio hacia la luna, Galileo pudo observar lo accidentado de su superficie y destac� su semejanza con la de la Tierra, con sus valles y cadenas monta�osas. Hizo notar que la Luna no era tan lisa, uniforme y perfectamente esf�rica como los fil�sofos afirmaban eran todos los cuerpos celestes.
Poco despu�s empez� a ganar aceptaci�n la imagen de un sistema solar; el
hombre, que durante miles de a�os hab�a considerado a la Tierra como centro
inm�vil del Universo, acab� por rendirse a la evidencia de que su mundo no era
sino uno m�s de los planetas. Un nuevo sistema universal, con el enorme
y bullante Sol establecido en el centro, rodeado por seis planetas opacos1
pendientes de su luz, algunos de los cuales a su vez poseen sat�lites girando
en torno a ellos, empez� a volverse familiar y el estudio del Sol como un cuerpo
f�sico empez� a dar sus primeros pasos. Con Newton, hacia finales del siglo
XVII, la f�sica de la Tierra se extendi� hacia los cielos y el Sistema Solar
se acept� como compuesto por el mismo tipo de materia en todas partes y sometido
a un �nico conjunto de leyes rigiendo su comportamiento. Finalmente el Sol dej�
de ser motivo de adoraci�n divina para convertirse en objeto de estudio cient�fico.
Pronto se tuvieron c�lculos m�s precisos de su tama�o y lejan�a y se encontr�
que su volumen es �un mill�n trescientas mil veces m�s grande que el de la
Tierra! y que se encuentra separado de nosotros una distancia media de alrededor
de �150 millones de kil�metros!, cantidades que exceden por mucho las
atrevidas estimaciones de Anax�goras.
Pero las estrellas segu�an siendo un tema aparte. Nada parec�a indicar que
no fueran puntos fijos de luz adheridos a una esfera r�gida que rodeaba al Sistema
Solar. Ya a principios del siglo XVIII, Halley hab�a hecho notar que por lo
menos tres estrellas no ocupaban el mismo lugar que les asignaron los griegos
y las diferencias eran tan grandes que �l no podr�a creer que fueran errores,
sino que pens� m�s bien que estas estrellas se hab�an desplazado. Nadie tom�
muy en serio esta afirmaci�n, pero hacia finales de ese mismo siglo las minuciosas
observaciones telesc�picas de Piazzi le permitieron advertir otra estrella que
no estaba exactamente donde se le hab�a observado siglos atr�s. Muchos a�os
de mediciones precisas posteriores permitieron verificar que efectivamente esta
estrella se mov�a, y se le consider� como una estrella peculiar a la que Piazzi
llam� "estrella volante". Observaciones con mejores telescopios en el siglo
XIX mostraron que la estrella volante de Piazzi no era excepcional, sino que
lo que nos impide apreciar los movimientos de las otras estrellas es que se
encuentran por lo menos cientos de millones de veces m�s lejos que el Sol. �El
Universo empezaba a resultar mucho m�s grande de lo que se hab�a imaginado hasta
entonces!, y pronto qued� claro que las estrellas no estaban todas sobre una
esfera, sino que se encontraban esparcidas en un bast�simo espacio, algunas
cercanas al Sol y otras mucho m�s distantes. Pero la conclusi�n m�s interesante
de todo esto fue que si las estrellas, estando tan lejos, se nos presentan como
puntos brillantes, entonces deber�an ser enormes y poderosamente luminosas:
�las estrellas deber�an ser otros soles! Deber�an ser enormes masas gaseosas
incandescentes, tan enormes o m�s que nuestro Sol, tan calientes o m�s que nuestro
Sol, tan activas o m�s que nuestro Sol y posiblemente poseedoras de sistemas
planetarios como el nuestro. Qu� peque�o se ha de haber sentido el hombre entonces.
Figura 3. C�mulo estelar. Todas las estrellas que observamos en el cielo, aunque nos parezcan simples puntos de luz, son cuerpos semejantes a nuestro enorme e incandescente Sol, pero se encuentran tan lejanas que nos parecen diminutas. Algunas de las estrellas mostradas en esta fotograf�a son incluso m�s grandes y brillantes que el Sol, el cual es s�lo una estrella de medianas proporciones.
Hoy sabemos que el Sol no es m�s que una estrella, una entre miles de millones de estrellas que pueblan nuestro vasto y tal vez infinito Universo; que no hay nada de m�gico en los cielos y que nada en la naturaleza es perfecto, est�tico e incorruptible. La astronom�a moderna trata del nacimiento, la evoluci�n y la muerte de las estrellas, y especula sobre el principio y el fin del Universo. Muchas decepciones se ha llevado el hombre andando el camino de la ciencia, pero estas decepciones, que han disminuido el tama�o de lo divino, le han dado en cambio una gran dimensi�n a lo humano. Lentamente hemos aprendido a observar al Sol y a las dem�s estrellas con diferentes ojos y se ha ido tratando de construir una f�sica que explique las observaciones. La f�sica solar, t�rmino acu�ado en los primeros a�os de este siglo, es hoy en d�a una de las disciplinas que mayores esfuerzos y recursos consumen en la investigaci�n del mundo fuera de la Tierra, y grupos cada vez mayores de hombres y mujeres de ciencia se aglutinan en diversas instituciones de muchas nacionalidades con el prop�sito �nico de comprender mejor a nuestra estrella. Se trata de entender en el Sol a las dem�s estrellas y se utiliza tambi�n el conocimiento que se tiene de �stas para entender mejor a nuestro Sol. Despu�s de todo, son primos hermanos y el aire de familia ya no puede pasar inadvertido.
Los astr�nomos suelen clasificar a las estrellas, pues existen diferentes tipos de ellas. El Sol, con base en su temperatura y su tama�o se conoce como una estrella enana del tipo G2(V); este tipo de estrellas es de color amarillo, con temperatura superficial del orden de 6 000°C, m�s calientes que las estrellas rojas pero m�s fr�as que las azules, y son moderadamente brillantes. Aunque para nosotros resulta deslumbrante debido a su cercan�a, existen estrellas que son decenas de miles de veces m�s brillantes que �l, pero tambi�n hay otras decenas de miles de veces m�s tenues. No es una estrella grande (tiene s�lo alrededor de un mill�n 400 000 kil�metros de di�metro), las hay 30 millones de veces m�s grandes; pero con el reciente descubrimiento de la gran cantidad de estrelluelas que llenan el firmamento, resulta de un tama�o bastante decoroso. Es una estrella de mediana edad —aproximadamente de 5 000 millones de a�os— y con una masa de dos quintillones de kilogramos, menor a la necesaria para convertirse alg�n d�a en supernova.
El Sol es una de los cientos de miles de millones de estrellas que forman nuestra galaxia, la galaxia de la V�a L�ctea, la cual convive con alrededor de otras 20 galaxias en el llamado grupo local, que es uno de tantos conjuntos de galaxias en nuestro vasto Universo, compuesto por al menos 10 000 millones de ellas. No es un cuerpo s�lido, sino gaseoso, como todas las estrellas, con una densidad media de 1.4 veces la densidad del agua. Como todas las estrellas, el Sol gira, completando una vuelta en aproximadamente 27 d�as, pero como no es s�lido, sus regiones ecuatoriales giran m�s r�pido que las polares. Algunas observaciones han sugerido que su di�metro polar es 70 kil�metros menor que el di�metro ecuatorial, pero pr�cticamente puede considerarse esf�rico, a diferencia de algunas estrellas que giran muy r�pidamente y son esferoides fuertemente aplanados.
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Temperatura superficial media
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5 740° C |
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Diámetro
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1 392 000 km 109.3 veces el diámetro de la Tierra |
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Edad
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5 000 millones de años |
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Masa
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2 quintillones de kg 332 mil veces la masa de la Tierra |
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Periodo promedio de rotación
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27 días |
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Distancia media de la Tierra
(unidad astronómica [UA])
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149.6 millones de kilómetros |
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Distancia a la estrella más cercana
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40 billones de kilómetros 4.3 años luz 272 000 UA |
Figura 4. Algunos datos sobre el Sol.
Su distancia media a la Tierra, a la cual se le llama una unidad astron�mica, es de aproximadamente 150 millones de kil�metros. Esta distancia no es constante pues la Tierra describe una �rbita el�ptica alrededor del Sol, con �ste en uno de los focos, de manera que a lo largo del a�o la Tierra est� unas veces m�s lejos y otras m�s cerca de �l. La m�nima distancia se da el 3 de enero y es de 143 103 000 kil�metros, y el 4 de julio es cuando est� m�s lejos, a 152 106 000 kil�metros. Al plano de la �rbita de la Tierra alrededor del Sol se le llama ecl�ptica y casi todas las �rbitas de los dem�s planetas est�n en planos muy cercanos. El ecuador solar no est� exactamente en el plano de la ecl�ptica, sino que est� inclinado unos 7 grados respecto a �l.
La vecina m�s cercana del Sol est� realmente lejos, a 40 billones de kil�metros; se trata de Alfa-Centauro, que en realidad es un sistema de tres estrellas, dos de ellas muy semejantes al Sol y la tercera bastante m�s peque�a y d�bil. Como un bill�n de kil�metros es una distancia que est� m�s all� de nuestra capacidad de imaginar, para medir distancias estelares suelen usarse los a�os-luz; un a�o-luz es la distancia que la luz recorre en un a�o y como la luz en el espacio viaja a casi 300 000 kil�metros por segundo, un a�o luz equivale a 9.5 billones de kil�metros, aproximadamente. En estas unidades, Alfa-Centauro se encuentra a 4.3 a�os luz de distancia del Sol, lo cual quiere decir que si pudi�ramos viajar a la velocidad de la luz, tardar�amos 4.3 a�os en llegar a Alfa-Centauro. En tiempo luz, la distancia de la Tierra al Sol es simplemente de ocho minutos, lo que nos da una idea de lo lejos que est� la estrella m�s cercana. Si viaj�ramos hacia ella en un veh�culo espacial como el Voyager, tardar�amos en llegar 135 000 a�os, m�s de 30 veces el tiempo que ha transcurrido desde que apareci� la primera cultura humana sobre la Tierra. Nuestra galaxia entera, que es una galaxia espiral como hay tantas en el Universo, tiene 120 000 a�os luz de di�metro y se estima que el Universo se extiende a una distancia no menor de 16 000 millones de a�os luz.
Figura 5. La galaxia de Andr�meda. En cualquier imagen que observamos del cielo, ya sea directamente o en fotograf�a vemos simult�neamente �pocas muy distintas. La luz que surge de los objetos celestes no llega a nuestros ojos instant�neamente, sino que ha viajado por el espacio durante a�os, miles de a�os y hasta miles de millones de a�os. As� las im�genes de los cuerpos m�s lejanos corresponden a como eran en tiempos muy remotos. La luz que recibimos hoy de los objetos m�s distantes conocidos fue emitida casi en el inicio de nuestro universo. Esta imagen de la galaxia de Andr�meda, una de nuestras vecinas m�s cercanas, aunque tomada s�lo hace algunos a�os, nos muestra la imagen de esa galaxia hace m�s de dos millones de a�os.
Aqu� vale la pena hacer una reflexi�n. Dijimos que el Sol est� a ocho minutos
luz, lo que implica que a la luz del Sol le toma ocho minutos viajar hasta la
Tierra, o sea que la imagen que vemos del Sol tiene ocho minutos de retraso.
En el caso del Sol esto es insignificante, pero ya para Alfa-Centauro su distancia
implica que vemos ahora la luz que sali� de ella hace cuatro y medio a�os y
para cualquier otra estrella es mucho m�s. As� podemos imaginarnos las implicaciones
que tiene para la observaci�n del Universo el que la transmisi�n de la luz no
sea instant�nea. Mientras m�s lejos est�n los objetos que observamos, m�s viejas
ser�n las im�genes que recibimos de ellos y si pensamos en que muchas de las
estrellas que podemos observar est�n a miles y hasta miles de millones de a�os
luz, podemos darnos una idea de la experiencia tan fant�stica que representa
la observaci�n del cielo, en la que estamos recibiendo im�genes de muy distintos
tiempos a la vez. No es posible tener una imagen instant�nea de todo el Universo;
no podemos saber como es en realidad AHORA. Mucho de lo que vemos
tal vez ya ni siquiera existe y las im�genes de los objetos y sucesos nuevos
todav�a no las hemos recibido, aunque nuevo pueda implicar un tiempo
de existencia a�n mayor que la edad de nuestro planeta para objetos muy lejanos,
y casi hasta la creaci�n misma del Universo para los objetos en los l�mites
observables.
NOTAS
1 Los seis planetas del sistema solar primitivo eran: Mercurio, Venus, la Tierra, Marte, J�piter y Saturno. Urano, Neptuno y Plut�n se descubrieron mucho despu�s.
