Els horitzonts de l’univers (IV): el Sol en un eixam d’estels (el sistema de coordenades galactocèntric)

En el capítol anterior, assistíem al bastiment del sistema heliocèntric copernicà. La Terra era foragitada del centre del qual havia gaudit en el sistema ptolemaic, i en el seu lloc hi havia el Sol. Al voltant de la Terra tan sols girava la Lluna, i fins i tot aquest privilegi de disposar d’un satèl·lit, era relativitzat tan bon punt Galileu Galilei trobava que Júpiter en tenia quatre, de satèl·lits. Copèrnic encara ens deia, sobre la Terra, que “encara que no estigui en el centre del món, tanmateix la seva distància no és res en comparació de la de les estrelles fixes”. Però calia demanar-se quina era la natura dels estels fixos.

Del qüestionament de l’esfera celeste al qüestionament de l’heliocentrisme

La filosofia aristotèlica distingia entre el món sublunar (des d’un punt de mira geocèntric, allò que hi ha entre la Terra i l’òrbita lunar) i el món supralunar. Més enllà de la Lluna, tenim el domini de l’astronomia. El mot “estel” fa referència a tots els astres d’aquest domini: el Sol, la Lluna, els cinc “estels planetes” i els “estels fixos”. A diferència dels “set planetes” aquests “estels fixos” mantenen unes posicions relatives, tot conformant unes constel•lacions “immutables”.

És interessant veure com hi ha cultures que consideren els estels no pas com a ens físics, sinó com a forats en una enorme manta darrera de la qual hi ha la “llum universal”. En les cultures mediterrànies, però, els estels són considerats focus amb “llum pròpia”. Com el foc a la Terra, com el Sol, també els estels emeten llum pròpia. No és estrany que trobem en la saviesa tradicional, identificacions entre el “foc”, el Sol i els estels. La noció que el Sol és un estel, o que els estels són com “sols”, té arrels antigues, malgrat que no sigui fins després de la Revolució Científica del Sis-cents, que això es posa de manifest amb tota claredat. En el 1584, per exemple, Giordano Bruno avança aquesta idea que identifica el Sol amb els estels, i que suposa que al voltant dels estels hi ha altres planetes, i una infinitud de mons, on la idea d’un centre de l’univers esdevé absurda.

A ull nu, l’astronomia fou capaç de dibuixar els mapes de les constel•lacions, d’identificar-ne els estels principals, de mesurar-ne la lluminositat i el color. També fou capaç de vincular la Via Làctia (o Camí de Sant Jaume) amb una estructura d’aspecte lletós que solcava l’esfera celeste. Quan, Ferdinand de Magalhaes, solcà els oceans del sud, comprengué que la natura dels “núvols” que ara porten el seu nom els vinculava a aquesta “esfera dels estels fixos”. Dècades més tard, Galileu demostraria que la Via Làctia és en realitat conformada per un bandejat d’estels, massa poc lluminosos per distingir-los individualment a ull nu.

El cel nocturn, en imatge panoràmica de 360º, a la Vall de la Mort, als Estats Units. Distingim la Via Làctia o Espinada de la Nit

El telescopi de Galileu elevava el nombre d’estels del cel. Fornia també la possibilitat d’unes mesures més precises. La imatge dominant del cel, però, restava la mateixa en bona mesura. El catàleg antic d’Hiparc (de 1020 estels), s’havia vist superat, amb les aportacions de Johann Bayer (publicat el 1603, amb 1200 estels) o de Johann Flamsteed (1646-1719). Flamsteed ja comptava 3000 estels, tot mantenint, això sí el paradigma de l’esfera celeste, no tant com a entitat física, sinó com a manera d’expressar les posicions relatives dels estels. Al capdavall, els intents de mesurar la distància dels estels pel fenòmen del paral·latge no havien reeixit encara.

En la cultura popular, els meteorits són anomenats “estels fugaços”. Aristòtil, però, ja va considerar correctament aquests fenòmens com a fenòments meteorològics i no astronòmics (és clar, que en el sac també va incloure-hi incorrectament, els cometes). Però ja astronòms xinesos i grecs de l’antiguitat van poder descriure el fenomen dels “estels nous”, estels fixos que apareixien de sobte i que, durant uns mesos, adquirien una gran magnitud. Però aquests fenòmens són ben poc freqüents, i les noves i supernoves més destacables en els darrers 20 segles es compten amb els dits de la mà (supernova de l’any 185, del 1006, del 1054, del 1572 i del 1604).

Descomptats els “estels nous”, tampoc els estels fixos ho eren gaire, a fi de comptes. El 1667, Geminiano Montanari descriu les variacions de luminositat de l’estel Algol, que segueix un període regular. Avui sabem la base d’aquest cicle:

Edmond Halley és conegut per haver demostrat el caràcter “planetari” dels cometes. Però una aportació no pas menys significativa deriva de les aportacions fetes en el camp de la mesura de les posicions dels estels. El 1718, atribueix les discrepàncies entre les mesures de dos dels principals estels del cel, Arcturus i Sírius, respecte de les mesures del catàleg de Ptolomeu (l’Almagest) per l’existència d’un moviment propi. Aquests estels s’havien mogut mig grau sexagesimal en un interval de 1800 anys. És cert que la possibilitat d’un “moviment propi” ja havia estat assumida per observadors antics, però les mesures de Halley sacsejaven d’una vegada per sempre la noció “d’estel fix”.

El concepte de “moviment propi” de Halley, ens presenta uns estels que canvien de posició en l’esfera celeste (que canvien de declinació i d’ascensió recta). Malgrat els esforços, encara no era possible mesurar el paral·latge, la qual cosa indicava alhora que la distància del Sistema Solar a qualsevol estel era substancialment més gran que la distància imaginada en el seu moment per Aristarc.

Qualsevol moviment dels estel (en la imatge el moviment propi de l’estel de Barnard) apareix en el nostre cel amb un doble component. D’una banda tenim la velocitat tangencial, que és el canvi en les coordenades celestes. De l’altra tenim la velocitat radial, que és la velocitat amb la qual s’apropa o es distancia de la Terra: mitjançant l’efecte Doppler aquesta velocitat es pot avaluar indirectament.

Quan a començament del segle XIX, es mesuren els paral·latges d’alguns estels, es fa evident que l’esfera celeste no és cap pla. Que cada estel es troba a una distància determinada. L’assumpció de Giordano Bruno prenia sentit. L’univers era constituït per un eixam d’estels, cadascun d’ells separats per distàncies insonsables. Però, com es distribuïen aquests estels en l’espai?

De l’univers d’estels, a la concepció de la Via Làctia com a galàxia

Imaginem que, tal com suggeria Giordano Bruno el 1584, l’univers és integrat per una infinitud d’estels, dels quals el Sol és tan sols un més, i el nostre sistema solar, un dels infinits sistemes planetaris de l’univers. Si és infinit en l’espai, també l’univers hauria de ser infinit en el temps, sense “moment inicial” i “moment final”, amb independència de si els estels i els planetes es formen i es destrueixen individualment.

Thomas Digges (1546-1595), contemporani de Bruno i divulgador del sistema copernicà, ofereix una visió més sistemàtica d’aquest model d’univers. Alhora, és conscient també d’una paradoxa. Si el nombre d’estels és infinit, i es troben distribuïdes de forma aleatòria en l’espai tridimensional, com s’explica que el cel nocturn tingui un fons “fosc”. La nostra visió, en el cel nocturn, hauria de parar en tots i cadascun dels punts en un estel.

En un cel privat d’atmosfera, l’anomenada paradoxa d’Olbers es veu de forma més clara. En primer lloc afegim l’estel més proper, i després successivament els estels més allunyats. Si el nombre d’estels és infinit, esperaríem no tan sols que el cel no fos fosc, sinó que lluminositat fos uniforme.

Fet i fet, aquest “efecte” és el que explica l’existència de la Via Làctia. La lluminositat és deguda al fet que en determinades regions del cel trobem un nombre molt elevat d’estels, situats a distàncies molt variables.

Així doncs, es reformulà, durant els segles XVII i XVIII, un model “heliocèntric” modificat. Despareixia l’esfera celeste, però el Sol continuava situat en una posició central. Aquesta posició central explicava que la Via Làctia tingui aquest aspecte de cinyell que creua tota l’esfera celeste (el cercle de la Via Làctia és un cercle major de l’esfera celeste). D’altra banda, aquesta distribució d’estels en un disc universal (i de grandària finita) explicava la paradoxa del “cel fosc”.

El comptatge d’estels de la Via Làctia realizat per William Herschel el 1785, ja assenyalava que la posició del Sol no era ben bé central. L’existència de braços en direcció a la constel•lació de Sagitari, explicava alhora una observació antiga: l’engruiximent de la Via Làctia en aquella direcció.

Les coordenades galàctiques

Observacions posteriorsa Herschel han permès de clarificar l’estructura de la nostra galàxia. A mesura que es feien aquestes observacions, hom podia ensumar-se que la nostra galàxia tampoc no era l’única. De totes formes, això ho tractarem en el proper episodi. De moment, ens quedarem amb l’exposició de les coordenades galàctiques que es deriven del coneixement de la Via Làctia.

En aquesta imatge veiem el funcionament de les coordenades galàctiques heliocèntriques. Certament el Sol no es troba en el centre de la Galàxia, però la nomenclatura de braços galàctics es basa en una perspectiva heliocèntrica, tot emprant el nom de constel•lacions que suposen una convenció cultural i referida a estels situats en la majoria de casos en el nostre veïnatge local.

El Sistema de Coordenades Galàctic és el que hom empra en descriure l’univers a escala galàctica. Consisteix en substituir l’equador celeste (projecció de l’equador terrestre) i l’eclíptica (projecció de l’òrbita de la Terra al voltant del Sol) pel pla galàctic. El pla galàctic es troba definit, un xic arbitràriament, des del 1959, a través d’una definició de “pol nord galàctic” (situat a una ascensió recta de 12h51m26.282s i a una declinació de 27º07’42.01’’). El cel queda dividit en dos hemisferis: l’hemisferi situat al “nord” de la Via Làctica i l’hemisferi situat al “sud”. Com a “longitud de referència” s’empra la línia determinada entre el Sol i el centre galàctic (122.932º respecte del pol nord, en la constel·lació de Sagitari).

No és, doncs, un sistema de referència galactocèntric. Un sistema galactocèntric definiria les posicions de cada estel en relació amb la distància al centre, la longitud i l’angle en relació al pla galàctic.

Els sistemes de referència per descriure la posició del cel. Les coordenades equatorials són les més emprades per descriure la posició dels estels. Les coordenades eclíptiques serien les més convenients per descriure la posició dels planetes. Les coordenades galàctiques serveixen per a les grans estructures de la Via Làctia.

Ja en el segle XVIII, aquesta visió “galactocèntrica” fou posada en entredit. Era la Via Làctia “l’univers illa” únic. O potser aquelles nebuloses que hom podia distingir amb el telescopi o fins i tot a ull nu (nebulosa de l’Andromeda) eren objectes “extragalàctics”. De la mateixa manera, que Giordano Bruno i Thomas Digges havien fabulat sobre unes distàncies estel•lars que no podien mesurar tècnicament, es repetia ara la història. Per a uns, la nebulosa de l’Andromeda era un petit cúmul d’estels, anàleg al Núvols de Magalhaes. Per a uns altres, aquesta i altres nebuloses eren uns altres “universos-illes” situats a distàncies enormes. Però això serà l’objecte del proper capítol.

Dídac López

Arxivat a Ciència i Tecnologia
%d bloggers like this: