Vallefranco Sanmillán es, en el Paralelo Magnífico, el primer ser humano en usar un telescopio con fines astronómicos y científicos sobre la superficie de Marte (episodio próximo a publicarse en Juárez a Diario). La historia aquí en la Tierra, por su parte, nos dice que la primera vez que un telescopio fue usado con fines científicos —no comerciales ni militares—, pudimos convencernos que la Tierra no está fija ocupando el centro del sistema solar ni del universo, como era la convicción de muchos aun iniciando los 1600s y de algunos todavía hoy en día.

¿Cómo puede un telescopio ayudar a probar que la Tierra de hecho gira alrededor del sol?

Comúnmente se acepta que es sólo a través de un telescopio que podemos obtener ciertas evidencias elementales de que el sol ocupa el centro del sistema solar como “rey de los astros”, y que todos los planetas deben orbitarlo, es decir, moverse a través del espacio siguiendo una trayectoria específica, una elipse.

Dos fueron las evidencias principales que Galileo Galilei encontró después de usar un primer y muy primitivo telescopio construído por él mismo hacia 1609:

• El sistema de satélites de Júpiter. El planeta Júpiter es visible a simple vista desde la Tierra; no es necesario un telescopio o unos binoculares para verlo brillar en una noche clara desde nuestra frontera. Sin embargo, sí se requiere un telescopio si queremos ver el disco del planeta, sus bandas atmosféricas y las lunas que giran a su alrededor. Cuando Galileo apuntó por primera vez su telescopio a Júpiter, se sorprendió al descubrir que por lo menos “cuatro estrellas” parecían seguir al planeta todo el tiempo. Luego dedujo que no podían ser estrellas, sino que debían ser quizá las propias lunas (satélites naturales) que Júpiter mismo poseía como planeta.

Galileo visualizó el sistema de Júpiter y sus satélites como un sistema solar en miniatura, a pequeña escala, donde Júpiter mismo representa el sol, mientras sus satélites representan los planetas. El científico italiano hizo una analogía correcta y concluyó que las leyes de la naturaleza muestran claramente que los cuerpos grandes y masivos (como Júpiter) ocupan los centros de los sistemas, mientras los cuerpos más pequeños y ligeros (como sus satélites) orbitan en torno a ellos. Ya existía en la época de Galileo suficiente evidencia que apoyaba la idea de que el sol es más grande y masivo que los planetas. Por lo tanto, dedujo Galileo, es claro que en analogía con Júpiter y sus satélites, el sol debe estar al centro y los planetas girando a su alrededor. Aunque no se trata de una prueba observacional directa, esta analogía entre los dos sistemas físicos es lógicamente correcta, posible sólo cuando un telescopio permitió descubrir los satélites de Júpiter.

• Las fases del planeta Venus. El patrón de fases observado en Venus es considerado una prueba observacional contundente de que los planetas (incluida la Tierra) deben girar alrededor del sol, el cual ocupa el centro del sistema solar. Cuando Galileo apuntó su telescopio a Venus, —el tercer astro más brillante en el cielo después del sol y la luna llena—, descubrió que dicho planeta presenta fases, como las de la luna. A veces Venus luce en su fase de cuarto menguante, o de cuarto creciente, o incluso completamente iluminado (“Venus lleno”).

La prueba es en este sentido: Galileo tuvo oportunidad con su telescopio de verificar directamente cuál de las dos descripciones del sistema solar es más consistente con la realidad física: a) el viejo modelo de Ptolomeo que postula que la Tierra está fija al centro del sistema solar y que el sol y todos los planetas giran alrededor de ella, o b) el nuevo modelo de Copérnico que establece que, por el contrario, el sol ocupa el centro del sistema solar mientras los planetas (incluida la Tierra) orbitan en torno a él.

Tal verificación fue posible puesto que ambas descripciones antagónicas del sistema solar, dadas sus geometrías y cinemáticas particulares, “predicen” cuál debe ser el patrón de fases observado en Venus desde la Tierra. Si, es un hecho que en ambos modelos Venus debe mostrar fases, pero son los patrones seguidos por estas fases los que diferencian un modelo del otro. El geocentrismo de Ptolomeo predice que, visto desde la Tierra, el patrón de fases de Venus es tal que nunca es posible ver más del 50% de la superficie del planeta iluminada, conforme nos órbita. En este sentido y de acuerdo a Ptolomeo, ninguna fase entre el cuarto creciente y el cuarto menguante venusino, incluyendo la de Venus lleno, serían visibles desde la Tierra. Por su parte, el sistema heliocéntrico de Copérnico predice simplemente que, al girar en torno al sol, todas las fases de Venus pueden verse desde la Tierra (menguante, creciente, fases intermedias y Venus lleno), todas sin excepción.

Galileo sólo tenía que ser paciente y seguir el patrón de fases en Venus con su telescopio para confirmar cuál modelo, cual descripción del sistema solar era la correcta. Se dio cuenta que podía ver todas las fases de Venus, confirmando entonces que Venus, y por lo tanto el resto de los planetas, debían orbitar el sol.

Pero Galileo confirmó algo más, que el disco de Venus cambiaba de tamaño a través de su ciclo de fases. Aparecía más pequeño cuando estaba totalmente iluminado (Venus lleno), y más grande cuando lucía como un ligero menguante, cercano a la fase de “Venus nuevo”. Estas observaciones daban aún más sentido al hecho de que Venus orbita el sol, pues al hacerlo el planeta se acerca un poco más a nosotros cuando pasa enfrente del sol en su fase nueva (y luce más grande), pero también se aleja de nosotros pasando detrás del sol desde nuestra perspectiva, luciendo por tanto más pequeño y casi completamente iluminado.

Los primeros telescopios eran refractores, como el de Galileo; es decir, funcionaban basados en una simple combinación de dos lentes colocados en los extremos opuestos de un tubo, los que por el fenómeno de refracción podían colectar luz proveniente de los astros y enfocar en un punto para crear una imagen brillante y amplificada de ellos.

El sabio italiano, con telescopio en mano, descubrió además que la luna muestra una superficie llena de cráteres, planicies y otras características orográficas similares a las de la Tierra, por lo tanto la luna debe ser un mundo parecido al nuestro, no una deidad cósmica perfecta (como era aún considerada a finales de los 1500s). También identificó por primera vez las manchas solares, las que hoy asociamos con actividad magnética. El sol con esto dejó de ser considerado un objeto perfecto…¡ tenía manchas ! Galileo fue el primer humano en ver los anillos de Saturno, aunque dadas las limitaciones de su telescopio no los pudo identificar y describir como tales. A escalas mayores, Galileo pudo confirmar con su telescopio que la Vía Láctea, nuestra galaxia, no es el río de leche descrito por la mitología griega, sino una gran estructura compuesta de estrellas, las que pudo resolver, es decir ver individualmente como los elementos constitutivos elementales de nuestra galaxia.

Toda una revolución posible gracias a un par de lentes.

Héctor Noriega Mendoza

Ponente. Investigador.

Maestría en Astronomía (UNAM | NMSU) y Doctor en Astronomía por la Universidad Complutense de Madrid (UCM)

Fundador de la Sociedad Astronómica Juarense, Cofundador del Proyecto Abel, Miembro de la Sociedad Mexicana para la Divulgación de la Ciencia y la Técnica, Miembro de la American Astronomical Society y Profesor de tiempo completo de Astronomía en UTEP.