Muy pocas personas “modernas” -habituadas a las computadoras, automóviles, aviones, televisores y otros artilugios tecnológicos- son capaces de distinguir una estrella de un planeta…, si es que al mirar a los cielos logran verlos en medio de la contaminación atmosférica y  luminosa  de las ciudades.

Aunque ya los antiguos eran capaces de diferenciar los astros perfectamente y, en culturas como la maya, hasta predecían los eclipses, no fue hasta el renacimiento cuando los científicos comenzaron a colocarlos en su lugar, pues hasta ese momento prevalecía en el mundo occidental el paradigma geocéntrico de Ptolomeo adoptado por la iglesia católica de entonces.

El disparo de arrancada lo dio Nicolás Copérnico, quien, contraviniendo la aplastante evidencia sensorial, se atrevió a sugerir que era el sol y no la Tierra el centro del Mundo y, por tanto, se encontraba inmóvil como “eje” de giro de los demás astros.

La idea pronto prendió a inicios del siglo XVI entre los hombres de ciencia europeos, entre ellos Galileo Galilei –el más conocido- y Michael Maestlin, profesor de la Universidad de Tübingen, Alemania.

Formalmente, Maestlin impartía docencia según el sistema ptolemaico, que coincidía con la física aristotélica aún prevaleciente. En privado, abrazaba las ideas de Copérnico, que transmitía solo a alumnos selectos, los más talentosos.

Entre ellos estaba el joven Johannes Kepler (1571-1630), a quien poco antes Maestlin había dado una mala nota en matemáticas..., como probable estímulo para que sacara lo mejor de sí en las aulas. 

 Kepler aceptó inmediatamente la nueva teoría que, por demás, coincidía con sus ideas religiosas de un ordenamiento celestial acorde con un plan divino.

Tras dejar Tübingen para enseñar matemáticas y astronomía en la Universidad de Graz, escribió una obra que más tarde llamó Misterio del Cosmos (Mysterium cosmographicum), que contenía su primer modelo cosmológico.

En él justifica las distancias de los planetas al sol mediante un método   geométrico basado en la alternancia de los cinco polígonos regulares que existen con las orbitas planetarias.

Ese razonamiento, que hoy día no puede considerarse científico, le permitió describir las distancias al sol con menos de un diez por ciento de error, algo realmente notable.

Consciente de que esa magnitud era demasiado grande (para sus criterios), y que necesitaba constatar sus hipótesis con datos experimentales confiables, Kepler envió una copia de su libro al entonces astrónomo imperial (del sacro Imperio Romano), Tycho Brahe, quien lo aceptó como ayudante y le encargó la resolución del problema de la órbita de Marte.

Una página de su Harmonices mundi mostrando los sólidos perfectos con anotaciones manuscritas por el propio Kepler. De esa manera logró describir las distancias al sol con menos de un diez por ciento de error

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La vida científica junto al mejor observador astronómico de la época –quien realizó todo su trabajo en una “era pre-telescópica”- rindió muy buenos frutos, toda vez que además de sus observaciones diarias, Kepler tuvo acceso a los resultados acumulados por Brahe durante 35 años.

Durante largo tiempo trabajó sobre el tema marciano, y tras extensos cálculos (más de 900 páginas) y numerosas observaciones, al plotear las posiciones de Marte en diferentes épocas del año, concluyó que su órbita era una elipse, con el sol en uno de los focos.  La generalización de ese resultado hoy se conoce como Primera Ley de Kepler.

Pero tal vez lo más importante de ese trabajo es la forma en que, independientemente de sus profundas convicciones religiosas, supo contrastar sus ideas teóricas con los datos que arrojaban las observaciones y, en consecuencia, supeditar sus creencias a las evidencias experimentales.

Como “nuevo” astrónomo imperial logró completar entre 1609 y 1619 su descripción del movimiento de los planetas en las hoy conocidas Segunda y Tercera Leyes (la segunda sostiene que la línea imaginaria que une al sol con un planeta barre áreas iguales -de una elipse- en tiempos iguales, mientras la tercera establece que el cuadrado de los períodos de los planetas es proporcional al cubo de su distancia media al sol).

Y entonces entró en la historia. La estancia de Kepler en Praga, entre 1600 y 1612, marcó un antes y un después en la astronomía. En la capital checa escribió unas 30 obras científicas, destacándose su Astronomía Nova, en 1609, y Dióptrica, en 1611.

Al decir de Carl Sagan, digno heredero científico del sabio alemán, con sus resultados de esa época Kepler echó los sólidos cimientos de las modernas astronomía y astronáutica. Fue el primer astrofísico verdadero, al aplicar al cosmos  los conceptos universales de la física.

Una frase del polémico Stephen Hawking sintetiza tal honor: “Y fue la Tercera Ley de Kepler, y no una manzana, lo que condujo a Isaac Newton al descubrimiento de la Ley de gravitación”.

Mente versátil

Kepler analizó desde el punto de vista físico el funcionamiento del ojo humano. A esa aproximación científica a los sistemas biológicos  se le denomina actualmente Biofísica

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Tan grande fue su éxito como astrónomo, que esa faceta de su quehacer científico eclipsó casi totalmente sus numerosos aportes en varias ramas de la física y las matemáticas, los cuales, por sí solos, hubieran bastado para colocar en la cumbre de las ciencias a cualquier ser humano.

 Así, durante su prolífica estancia en la capital checa desarrolló teórica y experimentalmente un telescopio diferente al que por entonces empleaba Galileo, usando solo lentes convergentes. Con los lógicos perfeccionamientos que ha permitido el desarrollo científico posterior, ese tipo de telescopio se continúa empleando en la actualidad.

 Hacia 1604, en su obra La parte óptica de la Astronomía, se adentró en un campo que hoy se clasificaría como biofísica, al describir por vez primera en la historia los principios ópticos del funcionamiento del ojo humano. En ese tratado detalló la función del cristalino y su capacidad para enfocar, el papel de la retina en la formación de las imágenes –invertidas-, las alteraciones que causan la miopía y la hipermetropía y el tipo de lente que se requiere para corregirlas, así como el papel de la visión binocular en la percepción de profundidad.

Una anécdota ocurrida el día de sus segundas nupcias, da cuenta de su profundo sentido de la observación. Se cuenta que en pleno casorio, no se sabe si por desinterés hacia lo que ocurría a su alrededor o como “consecuencia” de su incansable mente, se dio cuenta de cómo el contenido de los barriles de vino era calculado mediante una vara que se introducía en diagonal.

Es de suponer que durante la noche de bodas no pensara más en ello, pero lo cierto es que el estudio sobre el volumen de los cuerpos sólidos en revolución, que derivó de aquella observación, cobró forma en el libro Nueva estereometría de los barriles de vino (Nova stereometria doliorum).

Para sus cálculos empleó un método de “indivisibles”, que hoy día se le ve como el primitivo origen de lo que más tarde sería el cálculo infinitesimal (diferencial e integral). Además, describió matemáticamente la agrupación apretada de esferas iguales, que condujo a la explicación de la geometría de las celdas de una colmena de abejas.

 La lista de primicias científicas es mucho más larga, e incluye la prueba matemática de cómo funcionan los logaritmos (sin ayuda de las tablas de Neper), o la primera explicación de cómo las mareas terrestres son causadas por la luna. Por si fuera poco, fue pionero en sugerir que el sol tiene un movimiento de rotación sobre su propio eje.

Su mente poderosa trascendió incluso los marcos que imponía la realidad tecnológica renacentista, y en su escrito dedicado a Galileo “Disertación con Nuncio sidéreo” llegó a anticipar los viajes espaciales:  “Crea naves o velas adaptadas a la atmósfera celeste, y no faltarán personas que no se dejarán intimidar ni por tales distancias. La gente audaz se apresurará a realizar este viaje”, escribió Kepler.

Misión Kepler

El método para detectar exoplanetas, que emplea el telescopio Kepler –aun cuando no pueden verse directamente desde la Tierra- es el llamado del tránsito. Mediante técnicas fotométricas o espectrométricas se puede ver la variación en la luminosidad de una estrella cuando un exoplaneta pasa delante de ella. La periodicidad de esos cambios habla del periodo orbital del planeta, mientras la magnitud de la disminución de la intensidad es un indicador de su tamaño. Un exoplaneta del tamaño de la Tierra causaría una disminución en la luminosidad de su sol inferior al uno por ciento. El análisis de la luz que atraviesa la atmósfera del planeta (en caso de tenerla) brinda la composición química de ésta.

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Han pasado unos 400 años y ya navegamos por los espacios siderales. Pisamos la luna y nos aprestamos para hacerlo con Marte. Más aún, planeamos exploraciones de todo tipo a los confines del Sistema Solar. Y a los lugares donde sabemos que en el futuro previsible no llegaremos físicamente, apuntamos con telescopios.

 “Lo último” en ese sentido se llama, no por casualidad, misión Kepler y consiste en un telescopio espacial lanzado al cosmos este año por la NASA, para responder un grupo de esas interrogantes que atormentan a la especie humana: ¿Es la Tierra única? Si la respuesta fuera no: ¿Cuántos planetas similares al nuestro existen en nuestra galaxia? ¿Cuántos de ellos orbitan a sus soles a distancias que permitan la existencia de agua líquida en sus superficies y, por tanto, pudieran ser aptos para la vida en la forma en que la conocemos? ¿Cuál es la distribución de planetas por tamaño, por tipo de órbitas y clase de las estrellas alrededor de la cual giran?

Por unos tres años Kepler examinará, cada 30 minutos con su detector de 96 megapíxeles, el brillo de más de cien mil estrellas localizadas en la región del cielo que cubren las constelaciones Cisne y Lira. Si algunas poseen planetas orbitándolas de manera alineada con la línea visual del telescopio, este detectará la mínima variación periódica que la sombra de los planetas causa al brillo de la estrella al pasar delante de ellas.

Aunque hasta el momento se han descubierto más de 300 planetas extrasolares, dadas las limitaciones que impone la observación astronómica a través de la atmósfera, la mayoría de ellos son gigantes (tipo Júpiter). La búsqueda de hermanos gemelos a la Tierra requiere de un grado de resolución que solo puede alcanzarse en el vacío sideral.

Pero si bien la misión Kepler es una búsqueda de planetas habitables, no lo es de vida propiamente dicha. Se trata de mirar hacia las posibles moradas de ET, no de ver los ET.

Campo de estrellas donde buscará el telescopio

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Para detectar signos de vida en las atmósferas planetarias todavía falta cierto tiempo y un mayor desarrollo tecnológico, pero las observaciones de Kepler son el primer paso, al caracterizar cuáles tipos de estrellas en la vecindad del Sistema Solar pudieran albergar planetas tipo Tierra en órbitas habitables, también llamadas de “Ricitos de Oro”, por aquello de que los planetas que se muevan en ellas no deben estar ni muy fríos ni muy calientes.

 Independientemente de los resultados, los datos recopilados por Kepler permitirán un mayor entendimiento en cuanto a los procesos de formación de sistemas planetarios, su frecuencia espacial –y temporal-, estructura y otras características. De nuestro verdadero lugar en el universo. Ni más ni menos que el sueño del primer Kepler. De Johannes.