La Astrofísica es una ciencia diferente del resto de disciplinas en las se pueden tomar muestras de los objetos de estudio o realizar experimentos controlados en laboratorios. Los astrofísicos no contamos con esa posibilidad y prácticamente solo podemos alcanzar nuestro inmenso laboratorio -el Universo- observando la luz que nos llega de los astros? A través del estudio de la radiación electromagnética que emiten o reflejan podemos medir su tamaño y forma, sus movimientos o su composición química y, a partir de esos datos, tratar de explicar cómo se forman y evolucionan.

Entonces, ¿cómo podemos saber las distancias a las que se encuentran las estrellas o las galaxias si no podemos viajar hasta ellas con nuestra cinta métrica? Durante siglos el cálculo de las distancias en el Universo supuso un gran problema para los astrónomos y aún hoy es un tema de gran relevancia y nada trivial.

Actualmente existe un gran número de métodos para medir distancias en el Universo. Lo interesante es que los métodos empleados para calcular las distancias a las estrellas cercanas sirven a su vez para calibrar los métodos necesarios para obtener las distancias a las galaxias más lejanas. Es lo que conocemos como la Escalera Cósmica de Distancias.

Pero empecemos por el principio. ¿Cómo se calcularon las distancias en nuestro vecindario, el Sistema Solar? Aunque parezca mentira, los antiguos griegos realizaron este cálculo sin ayuda de telescopios sino usando solo relaciones trigonométricas. Aprovechando los eclipses tanto solares como lunares, Hiparco de Nicea, en el siglo II a. c., consiguió estimar que el tamaño de la Luna era aproximadamente un cuarto del tamaño de nuestro planeta y que distaba 414.000 km, muy cerca del valor real de 380.000 km. ¡Un resultado increíble si pensamos que fue obtenido hace más de 2000 años!

En el siglo XVI, Nicolás Copérnico, empleando también trigonometría, calculó la distancia a los planetas conocidos. Estas medidas fueron mejoradas poco después por Kepler cuando estableció las leyes del movimiento planetario. Sin embargo, su método proporcionaba solo distancias relativas tomando como referencia la órbita terrestre. Para calcular el valor exacto se desarrolló otra técnica conocida como paralaje.

Seguro que alguna vez has jugado a extender tu brazo con el dedo pulgar hacia arriba mirando primero solo con tu ojo izquierdo e inmediatamente después solo con tu ojo derecho. Probablemente habrás notado que el dedo parece cambiar de posición con respecto al fondo, que queda fijo. Tal variación en la posición aparente de un objeto dependiendo del punto de vista es la paralaje. Para los objetos lejanos el cambio de posición es pequeño y parecen moverse menos o más lentamente. Al contrario, para los objetos cercanos la variación es grande y parecen moverse rápidamente. Ese mismo efecto ocurre si observamos el Sol, la Luna o los planetas con respecto a las estrellas.

En 1672, los astrónomos Jean Richer y Giovani Cassini, situados en la Guayana Francesa y París, respectivamente, midieron simultáneamente la posición de Marte y determinaron su paralaje y, con ella, la distancia desde el Sol al planeta rojo. Con ese dato obtuvieron una estimación de la archibuscada Unidad Astronómica, es decir, la distancia del Sol a la Tierra, que se suele usar como referencia cuando consideramos longitudes dentro del Sistema Solar. Richer y Cassini obtuvieron un resultado de 140 millones de kilómetros, con menos de un 10% de error.

Lo interesante es que podemos aplicar esta técnica para calcular la distancia a las estrellas cercanas, porque si las observamos con respecto al fondo de estrellas más lejano, veremos también un desplazamiento en su posición aparente. El cálculo de la paralaje estelar, sin embargo, requiere medir ángulos en el cielo con gran precisión y conocer muy bien las coordenadas de las estrellas y sus movimientos, con lo que se necesitan instrumentos muy potentes, como por ejemplo el satélite Gaia.

A partir de la paralaje se define una unidad de distancia diferente de los kilómetros o la Unidad Astronómica, que se llama pársec. Básicamente una estrella dista un pársec si su paralaje desde la Tierra es igual a un segundo de arco, es decir, 1/3600 de grado. En Astronomía usamos este sistema angular para indicar la posición de las estrellas sobre la "bóveda celeste". Para hacernos una idea, un pársec equivale a 3,26 años-luz. La estrellas más cercana al Sol, llamada Próxima Centauri, se encuentra a 1,30 pársec o 4,2 años-luz. Es decir la luz, que es lo más rápido que viaja en el Universo, tarda algo más de cuatro años en llegar a nosotros desde Próxima Centauri. Si quisiéramos visitar esa estrella vecina en nuestras naves espaciales ¡tardaríamos del orden de 100.000 años!

¿Y qué pasa con las estrellas más lejanas, o incluso otras galaxias? ¿Cómo se calculan esas distancias? Sobre otros métodos de la escalera de distancias hablaremos más adelante.

* Sandra Benítez Herrera nació en Madrid y cursó la Licenciatura en Física por la Universidad Complutense de Madrid. Es Doctora en Astrofísica por el Instituto Max-Planck de Astrofísica y la Universidad Técnica de Múnich, Alemania. Posteriormente, obtuvo un contrato postdoctoral en la Universidad Federal de Río de Janeiro al mismo tiempo que realizó una especialización en divulgación de la ciencia y la tecnología en la prestigiosa Fundación Oswaldo Cruz de Brasil. Actualmente trabaja en la Unidad de Comunicación y Cultura Científica del IAC, donde coordina el proyecto "CosmoLAB". Es miembro del proyecto voluntario de divulgación de la Astronomía GalileoMobile desde 2011.

Sección coordinada por Adriana de Lorenzo-Cáceres Rodríguez