A principios del XVIII todav�a no se sab�a a qu� distancia se encontraban las estrellas, pero dado que se admit�a que la Tierra orbitaba en torno al Sol, ya parec�a posible medir el movimiento paral�ctico de las mismas, lo que permitir�a medir sus distancias. Tratando de medir ese movimiento, el astr�nomo brit�nico James Bradley descubri� el fen�meno de la aberraci�n de la luz, con lo que confirm� inequ�vocamente el movimiento de traslaci�n de la Tierra y estim� la velocidad de la luz. Bradley tambi�n descubri� y midi� la nutaci�n o cabeceo de los polos terrestres. Una vez identificados estos efectos, se estaba preparado para medir el peque�o movimiento paral�ctico de las estrellas, un efecto menor que el de la aberraci�n. Pero a�n habr�a que esperar m�s de un siglo a que Friedrich Bessel (1784-1846) midiese -en 1838- la primera paralaje hacia la estrella 61 Cygni, lo que proporcionar�a una primera idea de la inmensidad de la Galaxia.

Minucioso observador

James Bradley, junto con Halley y Herschel, es uno de los tres mayores astr�nomos del XVIII. Bradley naci� en una peque�a aldea en el condado de Gloucester (Reino Unido), estudi� en Oxford y se orden� sacerdote en 1719. Pudo compatibilizar sus obligaciones eclesi�sticas con la ayuda a las observaciones astron�micas de su t�o, el astr�nomo y tambi�n sacerdote James Pound, qui�n le present� a Halley. En 1718, Bradley fue elegido miembro de la Royal Society y en 1721 comenz� a ejercer como catedr�tico de astronom�a en Oxford. Empez� entonces a colaborar con Samuel Molyneux en unas medidas de la elevaci�n de estrellas a su paso por el meridiano que acabar�an conduciendo en 1725 al descubrimiento de la aberraci�n de la luz (descubrimiento publicado en 1728). En 1741, Bradley sucedi� a Halley como Astr�nomo Real de la Royal Society y director de Greenwich, donde renov� la instrumentaci�n del observatorio. En 1748, tras casi 20 a�os de cuidadosas observaciones, dio a conocer su segundo descubrimiento de importancia capital: la nutaci�n del eje de rotaci�n de la Tierra, lo que constituy� una nueva ratificaci�n de la teor�a de Newton. Bradley, que llev� una vida tranquila alejada de todo tipo de conflictos y pol�micas, muri� tras una larga enfermedad en 1762.

Ejemplo animado de paralaje. | Wikimedia Commons

�A qu� distancia est�n las estrellas?

Despu�s de un siglo utilizando telescopios de manera sistem�tica, casi todos los descubrimientos realizados con ese instrumento se refer�an al Sistema Solar y no se ten�a la menor idea de la distancias de las estrellas. �C�mo medir esas distancias? Pues bien, seg�n la Tierra describe su �rbita en torno al Sol, es de esperar que las estrellas cercanas se observen describiendo una peque�a elipse en el cielo. Cuanto m�s cercana sea la estrella mayor ser� ese movimiento paral�ctico ofreciendo as� la oportunidad de medir su distancia.

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Como en la animaci�n aqu� adjunta, cuando el punto de vista cambia de un extremo a otro, los objetos m�s cercanos parecen moverse m�s y m�s r�pidamente que los lejanos. En ese movimiento aparente se basa el m�todo de la paralaje para medir la distancia de las estrellas que fue primero propuesto por Galileo.

El astr�nomo irland�s Samuel Molyneux (1689-1728) se aplic� a medidas de paralaje eligiendo una estrella que, para evitar los efectos de la refracci�n atmosf�rica, culminaba cerca del c�nit: Gamma Draconis. Bradley trabajaba con Molyneux y cuando otras ocupaciones hicieron que este �ltimo abandonase las medidas, Bradley continu� solo midiendo con gran minuciosidad y tes�n. As� observ� unos peque�os movimientos regulares en la estrella, una oscilaci�n con un di�metro de unos 40 segundos de arco. Era muy similar a un movimiento de paralaje� pero se trataba de un fen�meno diferente. En efecto, para una paralaje se espera la posici�n m�s meridional de la estrella en diciembre, mientras que Bradley detect� esa posici�n en marzo.

Aberraci�n de la luz

Supongamos que estoy parado bajo la lluvia y que no hay viento. Para no mojarme basta con mantener el paraguas sobre la cabeza con el bast�n vertical. Pero si me pongo a correr, y mantengo el paraguas en la vertical, habr� muchas gotas de agua que me alcanzar�n por delante. Para evitar mojarme tengo que inclinar el paraguas en la direcci�n de mi movimiento. Cuanto m�s r�pido corra (o m�s lenta caiga la lluvia), m�s tengo que inclinar el paraguas. El �ngulo de inclinaci�n en que he de poner el paraguas para no mojarme depende de la raz�n de mi velocidad a la de la lluvia.

De manera completamente an�loga, como la Tierra se mueve y la luz tambi�n (como la lluvia en el ejemplo), para observar una estrella en la vertical, he de inclinar un poco mi telescopio en la direcci�n del movimiento de la Tierra. Esa inclinaci�n, que es precisa para que el rayo de luz que entra por la apertura del telescopio alcance su fondo, se denomina «aberraci�n de la luz», un efecto «peque�o», pues la velocidad de la luz es mucho mayor que la de la Tierra.

Con sus cuidadosas medidas, Bradley determin� la velocidad de la luz en 283.000 kil�metros por segundo (km/s), un valor 5% menor que el real, pero mucho m�s preciso que el determinado en 1676 por Roemer observando los sat�lites de J�piter. Adem�s, las observaciones de Bradley constituyeron una prueba obvia del movimiento de la Tierra en torno al Sol.

Los telescopios que utiliz� Bradley no eran suficientemente precisos como para medir la paralaje de las estrellas m�s cercanas. Pero una vez identificado el efecto de la aberraci�n, este efecto pod�a ser substra�do de las observaciones para identificar el efecto m�s fino de la paralaje. Habr�a que esperar m�s de un siglo, hasta 1838, para que utilizando un telescopio mucho m�s perfeccionado que los utilizados por Bradley, Friedrich Bessel (1784-1846) midiese la primera paralaje hacia la estrella 61 Cygni. Esa medida proporcionar�a una primera idea de las enormes distancias que median entre las estrellas y de las dimensiones inmensas de la Galaxia.

Curiosidades...

* Para las medidas de Gamma Draconis, Molyneux utiliz� un telescopio de 7,3 metros de longitud dispuesto de forma fija (tan estable como era posible) en el hueco de la chimenea de su casa.

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Rotaci�n (R), precesi�n (P) y nutaci�n (N) de la Tierra | Wikimedia Commons

* A Bradley le vino la inspiraci�n para explicar el fen�meno de la aberraci�n de la luz cuando se paseaba en barco por el T�mesis. Observ� que el gallardete en el m�stil cambiaba de direcci�n no s�lo de acuerdo con la direcci�n del viento, sino de acuerdo con el movimiento relativo del barco y el viento.

* El astr�nomo Arago relat� una an�cdota muy reveladora del car�cter de Bradley. En una visita al observatorio de Greenwich, la reina de Inglaterra manifest� su intenci�n de aumentar el escaso sueldo del director. Bradley le dijo «Se�ora, no deis curso a vuestro proyecto; el d�a en que el cargo de director tuviera alg�n valor, ya no ser�an los astr�nomos quienes lo ocupar�an.»

* En 1727, Bradley observ� un movimiento oscilatorio un tanto err�tico en las estrellas. Esto se explicaba bien si el eje de la Tierra estuviese sufriendo un movimiento de «cabeceo» peri�dico, denominado nutaci�n. La nutaci�n tiene un periodo de 18,6 a�os. Bradley acumul� observaciones muy rigurosas durante unos 20 a�os, m�s de un periodo completo, y no public� su descubrimiento hasta 1748. La nutaci�n es el resultado de la interacci�n gravitacional de la Luna con la Tierra que no es esf�rica, sino que tiene un abultamiento ecuatorial.

* La combinaci�n de la inclinaci�n del eje de la Tierra respecto de la ecl�ptica con su abultamiento ecuatorial hace que el Sol ocasione sobre la Tierra un movimiento de precesi�n. La precesi�n, que consiste en que el eje de la Tierra describe un c�rculo completo en torno al eje de la ecl�ptica en 25.780 a�os, hab�a sido descubierta por Hiparco en el siglo II a. C.