“En términos de materia, supongo que la cosa que Ammi describió puede ser llamada un gas, pero aquel gas obedecía a unas leyes que no son de nuestro cosmos. No era fruto de los planetas y soles que brillan en los telescopios y en las placas fotográficas de nuestros observatorios. No era ningún soplo de los cielos cuyos movimientos y dimensiones miden nuestros astrónomos o consideran demasiado vastos para ser medidos. No era más que un color surgido del espacio, un pavoroso mensajero de unos reinos del infinito situados más allá de la Naturaleza que nosotros conocemos; de unos reinos cuya simple existencia aturde el cerebro con las inmensas posibilidades extracósmicas que ofrece a nuestra imaginación.“

H.P. Lovecraft, “El color que cayó del cielo” (1927).

Existen cosas extrañas en el cielo. No tan extrañas como en los cuentos de Lovecraft, pero bastante extrañas. Una de ellas es el fenómeno de aberración estelar. A lo largo del año, todas las estrellas se corren un poco en el firmamento. Si ustedes encuentran alguna estrella con un telescopio (por ejemplo, γ Draconis o “Eltanin“, en el hemisferio norte), seis meses después van a descubrir que tienen que subir o bajar el telescopio en un pequeño ángulo (en la dirección norte-sur, o lo que los astrónomos llaman la declinación) para volver a tener a la estrella centrada en su telescopio. Si, por otro lado, cada día a lo largo del año anotan la variación en la declinación de la estrella, van a obtener un gráfico parecido al que el astrónomo James Bradley encontró cerca de 1727 observando a esa misma estrella:

Este desplazamiento aparente de las estrellas no debe ser confundido con el paralaje. El paralaje es el desplazamiento relativo de una estrella respecto a las demás en el fondo de estrellas, por el movimiento de la Tierra a lo largo de su órbita. Este último efecto es similar a cuando nos movemos en un auto en la ruta, y los postes de luz más cercanos parecen moverse más rápido que los objetos más lejanos. Sin embargo, la aberración estelar resulta en un desplazamiento aparente de las estrellas en un ángulo que es independiente de la distancia de las estrellas a la Tierra, y que varía periódicamente a lo largo del año astronómico.

Mediciones muy cuidadosas a lo largo del siglo XVIII y XIX determinaron que el ángulo de este desplazamiento es proporcional a v/c, la razón entre la velocidad del observador (que se mueve a la velocidad a la que se mueve la Tierra) y la velocidad de la luz. Cuando miramos a una estrella (por ejemplo, γ Draconis) en un momento del año en el que durante la noche la Tierra se mueve en dirección hacia la estrella con velocidad v, seis meses después la Tierra se mueve en el sentido opuesto, con velocidad -v. Y doce meses después, la Tierra está nuevamente en la primera posición moviéndose en dirección hacia la estrella con velocidad v. Y el ángulo de la aberración varía con esta velocidad (explicando de esta forma al menos parcialmente la variación del ángulo con período de un año).

El fenómeno de aberración estelar no fue correctamente explicado hasta la aparición de la teoría de la relatividad especial. En el marco de la relatividad especial, el corrimiento aparente en la posición de las estrellas se debe simplemente al efecto Doppler en el caso relativista: Mientras que en el caso clásico el movimiento de un observador relativo a la fuente genera un cambio en la frecuencia de la onda observada (como cuando una ambulancia se acerca a nosotros, y escuchamos su sirena más aguda), en el caso relativista además de cambiar la frecuencia cambia también la dirección en la que se propaga la onda vista por el observador. Así, la onda electromagnética de la luz proveniente de la estrella nos llega con un ángulo de incidencia ligeramente diferente de acuerdo a la velocidad relativa de la Tierra con la estrella (es decir, de acuerdo al momento del año y el lugar en que se encuentra la Tierra en su órbita). Y como resultado, cada vez que miramos las estrellas en el firmamento las vemos ligeramente corridas por efecto de la relatividad especial. Piensen en esto la próxima vez que miren el cielo nocturno, o cuando alguien les pregunte qué implicaciones concretas tiene la teoría de la relatividad especial.

Este es el primer posteo de varios sobre relatividad. Así que debemos decir algo sobre el viaje en el tiempo, ¿no? Aquí tienen la canción sobre el viaje en el tiempo de Futurama:

Y ya que estamos con musicales y Lovecraft, no nos olvidemos de la canción de Chtulhu: “El malvado Cthulhu lleno de odio, desde una dimensión lejana, volando a través de las puertas de la locura y directo hacia tu corazón.“