Si pudieras viajar 4 700 años atrás, a la época en que se construían las pirámides de Guiza, y mirases hacia el norte en una noche despejada, la estrella que marcaría el polo no sería la Polar, sino otra mucho más débil, Thuban, en la constelación del Dragón. Y si viajaras 12 000 años hacia el futuro, el polo apuntaría cerca de Vega, una de las estrellas más brillantes del cielo. El eje de la Tierra no está quieto: describe un círculo completo en el cielo cada 25 800 años. Quien primero se dio cuenta fue un astrónomo griego del siglo II a. C., Hiparco de Nicea, y lo hizo sin telescopio, comparando números.
Un catálogo para que el cielo no se olvide
Hiparco (hacia 190–120 a. C.) trabajó sobre todo en la isla de Rodas. Entre sus muchas obras hay una que cambió la astronomía: un catálogo de unas 850 estrellas con su posición y su brillo. Plinio el Viejo cuenta que lo hizo porque una «estrella nueva» apareció en el cielo y Hiparco quiso dejar constancia de las posiciones para que las generaciones futuras pudieran detectar cualquier cambio. Es una historia bonita, pero los historiadores no están seguros de que sea cierta: Plinio escribió dos siglos después y no cita su fuente.
Lo que sí sabemos es que Hiparco medía con cuidado. Un estudio moderno de sus observaciones y de las de sus predecesores alejandrinos estima que sus posiciones tenían errores de apenas una décima de grado, cinco veces menos que el diámetro aparente de la Luna. Para la época, era una precisión extraordinaria.
La comparación que lo cambió todo
La clave del descubrimiento no fue un instrumento nuevo, sino un archivo viejo. Hiparco tenía a mano observaciones de Timocaris, un astrónomo de Alejandría que había trabajado unos 150 años antes. Timocaris había medido la posición de Espiga, la estrella más brillante de Virgo, respecto al punto del cielo donde el Sol se encuentra en el equinoccio de septiembre. Según Ptolomeo, que cuenta el episodio en el Almagesto, Timocaris había hallado que Espiga estaba a 8° de ese punto; Hiparco, siglo y medio después, midió 6°.
Dos grados en 150 años. Hiparco revisó otras estrellas y vio que todas se habían desplazado en la misma dirección y más o menos la misma cantidad. No era un error de Timocaris: era el cielo entero el que se había corrido respecto a los equinoccios. Hiparco concluyó que el desplazamiento era de al menos un grado por siglo. Hoy llamamos a este fenómeno precesión de los equinoccios.
La ecuación clave
El valor moderno de la precesión es
donde es cuánto se desplazan las estrellas a lo largo de la eclíptica (en segundos de arco, ; hay 3 600 en un grado) y es el tiempo transcurrido en años. Dicho en palabras: cada año, el equinoccio retrocede unos 50 segundos de arco, es decir, un grado cada 72 años, y una vuelta completa de 360° cada 25 800 años, aproximadamente. Hiparco dijo «al menos un grado por siglo»; se quedó corto, pero acertó en lo esencial: el efecto existe, es lento y es uniforme.
¿Qué es lo que se mueve?
Hiparco describió el efecto, pero no pudo explicarlo. La explicación llegó en 1687 con Newton: la Tierra no es una esfera perfecta, sino que está ligeramente achatada, y la atracción del Sol y de la Luna sobre ese abultamiento ecuatorial hace que el eje de rotación se bambolee como el de un trompo. El eje sigue inclinado unos 23.4° respecto a la órbita, pero su dirección da vueltas. Por eso cambia la estrella polar, y por eso las constelaciones del zodiaco ya no coinciden con las fechas que les asignaron los babilonios hace 2 500 años.
Hiparco hizo además otro cálculo relacionado: midió la duración del año solar (de equinoccio a equinoccio) y obtuvo 365 días y un cuarto menos una trescientosava parte de día, es decir, unos 365.2467 días. El valor actual es 365.2422. Se equivocó en seis minutos.
¿Cómo lo sabemos?
Casi nada de lo que escribió Hiparco ha sobrevivido: solo conservamos un comentario suyo sobre un poema astronómico de Arato. Lo que sabemos de su catálogo y de la precesión nos ha llegado a través del Almagesto de Ptolomeo (siglo II d. C.), que cita sus números y su razonamiento, y de autores romanos como Plinio. Por eso hay que leer la historia con cuidado: conocemos a Hiparco a través de otros.
Lo que no admite duda es el fenómeno. Desde el siglo XVII, los observatorios miden la posición de miles de estrellas año tras año; hoy el satélite Gaia lo hace con una precisión de millonésimas de grado. La precesión de 50.29″ por año está medida con tantos decimales que se usa para definir los sistemas de coordenadas celestes. Cuando una lección de este portal habla de coordenadas «J2000», está diciendo justamente eso: que las posiciones se refieren al equinoccio del año 2000, porque el de hoy ya no es el mismo.
Colombia tiene su propio hilo en esta historia. El Observatorio Astronómico Nacional de Bogotá, cuyo edificio se terminó en agosto de 1803 por iniciativa de José Celestino Mutis, es uno de los más antiguos de América. Su primera tarea fue la misma que la de Hiparco: medir con precisión posiciones de astros para fijar la latitud, la longitud y la hora.
Para llevar
- Hiparco descubrió la precesión hacia el año 130 a. C. comparando sus medidas con las de Timocaris, hechas 150 años antes: Espiga se había desplazado 2° respecto al equinoccio.
- El efecto es de unos 50 segundos de arco por año: un grado cada 72 años, una vuelta en 25 800 años.
- La causa (el bamboleo del eje terrestre por la atracción del Sol y la Luna sobre el abultamiento ecuatorial) solo se entendió con Newton, 1 800 años más tarde.
- Moraleja: guardar datos antiguos y compararlos es una de las herramientas más potentes de la ciencia.
¿Quieres ver cómo cambian las coordenadas de una estrella con la época? En la lección de secundaria Coordenadas celestes explicamos el sistema J2000, y en la universitaria Trigonometría esférica y coordenadas se calculan las rotaciones de precesión.