Contexto
Hasta 1800 la astronomía consistía casi por completo en medir posiciones: dónde está cada astro y cómo se mueve. Se podía predecir un eclipse con enorme precisión, pero nadie sabía de qué está hecha una estrella ni por qué brilla. El filósofo Auguste Comte escribió en 1835 que la composición química de las estrellas quedaría para siempre fuera del alcance humano; se equivocó por apenas veinticinco años.
Lo que cambió fue la forma de mirar. En lugar de medir dónde está la luz, los astrónomos empezaron a preguntarse qué es la luz: cómo se reparte en colores, qué rayas la cruzan, cuánto calor trae. Ese giro, nacido en talleres de óptica y laboratorios de química de Europa, convirtió la astronomía en astrofísica: la física aplicada al cielo. En el siglo XX la astrofísica creció hasta abarcar el universo entero, y en el XXI dejó de depender solo de la luz: ahora también «oímos» el espacio-tiempo.
Sus grandes aportes
La luz como mensajera
Todo empieza con un termómetro. En 1800 William Herschel descompuso la luz solar con un prisma y midió la temperatura de cada color; el termómetro colocado más allá del rojo, donde no había nada visible, marcó la temperatura más alta. Catorce años después Joseph von Fraunhofer mapeó cientos de rayas oscuras en el espectro del Sol. Y en 1859 Gustav Kirchhoff y Robert Bunsen descubrieron la clave: cada elemento químico absorbe y emite luz en líneas propias, y las rayas de Fraunhofer son la huella del sodio, el hierro o el hidrógeno del Sol. En la lección Espectros y efecto Doppler se explican esas tres leyes y cómo las mismas líneas, corridas hacia el rojo o el azul, revelan velocidades.
Ordenar las estrellas
Con la fotografía, los espectros se multiplicaron por miles. En el Observatorio del Harvard College un equipo de mujeres calculistas (Williamina Fleming, Antonia Maury, Annie Jump Cannon) los clasificó; Cannon fijó la secuencia O, B, A, F, G, K, M que todavía se enseña. Cuando Ejnar Hertzsprung y Henry Norris Russell dibujaron el brillo de las estrellas frente a su tipo espectral, apareció un orden inesperado: la secuencia principal. Ese diagrama, que puedes explorar en El diagrama H–R, resultó ser el mapa de la vida de las estrellas. Y en 1925 Cecilia Payne, aplicando la física atómica a esos espectros, mostró que las estrellas son casi todo hidrógeno. Hans Bethe cerró el círculo en 1939: brillan porque fusionan ese hidrógeno en helio.
Medir el universo
Friedrich Bessel midió en 1838 la primera distancia a una estrella, 61 Cygni, por paralaje: un triángulo con la órbita de la Tierra como base, como se calcula en Paralaje y trigonometría. Pero la paralaje solo llega a las estrellas cercanas. El salto a otras galaxias lo dio Henrietta Leavitt en 1912 con la relación periodo–luminosidad de las cefeidas (su historia está en el portal). Con ella, Edwin Hubble demostró en 1925 que Andrómeda es otra galaxia y, en 1929, que las galaxias se alejan tanto más rápido cuanto más lejos están. Georges Lemaître había deducido lo mismo dos años antes a partir de las ecuaciones de Einstein: el universo se expande. La lección El universo se expande repite el ajuste de Hubble con sus propios datos de 1929.
Esa ley cabe en una línea: . En palabras: la velocidad con que una galaxia se aleja es proporcional a su distancia ; la constante , la constante de Hubble, vale hoy unos 70 km/s por cada megapársec, y su inversa da la edad del universo, unos 13 800 millones de años.
Lo que no se ve
La astrofísica del siglo XX descubrió también que la mayor parte del universo no emite luz. Fritz Zwicky (1933) y luego Vera Rubin y Kent Ford (1970–1980) vieron que cúmulos y galaxias giran demasiado rápido para la materia visible: hace falta materia oscura (Vera Rubin y las galaxias que giran demasiado rápido). En 1965 Penzias y Wilson detectaron el fondo cósmico de microondas, el eco del universo caliente, y en 1998 dos equipos de supernovas hallaron que la expansión se acelera. Y en 2015, cien años después de que Einstein presentara la relatividad general, LIGO registró las ondas gravitacionales de dos agujeros negros fundiéndose: la lección Ondas gravitacionales analiza esa misma señal, GW150914.
¿Cómo lo sabemos?
A diferencia de las civilizaciones antiguas, aquí las fuentes son los artículos originales, que se conservan y se pueden leer: el trabajo de Herschel en las Philosophical Transactions de 1800, la circular de Harvard de 1912 firmada por Pickering pero «preparada por la señorita Leavitt», el artículo de Hubble en PNAS de 1929, la carta de Penzias y Wilson de 1965. Cada evento de la línea de tiempo cita el suyo, con DOI cuando existe.
Eso no significa que la historia sea simple. Hay disputas de prioridad (Adams y Le Verrier con Neptuno; Lemaître, que publicó la expansión en 1927 en una revista belga poco leída, y Hubble, que la midió en 1929), reconocimientos tardíos (el Nobel por los púlsares, en 1974, fue para Hewish y no para Bell Burnell; la materia oscura de Zwicky se ignoró cuarenta años) y resultados que se afinaron con el tiempo: la constante de Hubble de 1929 era siete veces mayor que la actual porque las distancias estaban mal calibradas. Durante décadas se discutió si Eddington había «elegido» los datos del eclipse de 1919; los reanálisis modernos de las placas de Sobral confirman el resultado. Cuando una fecha depende de si contamos la observación o el anuncio (GW150914: 14 de septiembre de 2015 y 11 de febrero de 2016), la línea de tiempo da las dos.
Legado
Heredamos un método: descomponer la luz y comparar con el laboratorio. Cada vez que una lección de este portal habla de la temperatura de una estrella por su color (El cuerpo negro), de la velocidad de una galaxia por su corrimiento al rojo, o de un planeta por el vaivén de su estrella (Cazando exoplanetas), está usando lo que Kirchhoff y Bunsen entendieron en 1859.
Heredamos también un vocabulario: las letras de Fraunhofer, los tipos espectrales de Cannon, el pársec, la constante de Hubble, la unidad jansky de los radioastrónomos. Y una imagen del universo que ninguna civilización anterior tuvo: 13 800 millones de años de edad, cientos de miles de millones de galaxias, hecho en un 95 % de algo que no brilla. El Observatorio Vera C. Rubin, que empezó a fotografiar el cielo austral en 2025, lleva el nombre de la astrónoma que más hizo por ese último descubrimiento. Esta historia sigue abierta.