Dos grandes astrónomos: Johannes Kepler y Tycho Brahe
Johannes Kepler nació en Alemania en 1571, fue un importante astrónomo y matemático famoso por sus leyes del movimiento de los planetas alrededor del Sol. Fue amigo y colaborador de Tycho Brahe, astrónomo danés y grande observador del cielo.
Kepler nació en una famila luterana protestante, su padre trabajaba en el ejército y pocas veces estaba en su casa. Su madre era herborista y curandera y fue acusada de practicar brujería, su hijo, Kepler, nació premaduramente y durante su vida no tuvo una salud muy estable. A pesar de esto, fue un niño muy estable y con capacidades matemáticas no comunes.
Fueron sus padres a introducirle el interés para la astronomía, de hecho a los nueve años vio el eclipse de Luna en 1580 durante la cual el satélite parecía bastante rojo. Kepler estudió y profundizó el fenómeno que intentó explicar en sus obras de óptica, mientras que su padre partió para la guerra y no volvió nunca más. En 1584 entró en el Seminario de Adelberg y después de dos años ingresó en el de Maulbronn. Allí terminó sus estudios y se matriculó en la Universidad de Tubinga donde comenzó a estudiar varias materias entre las cuales griego, hebreo, dialéctica, astronomía y física. El astrónomo Michel Maestlin le explicó la teoría de Copérnico que no se enseñaba a todos los estudiantes, ya que la mayoría de ellos se basaba en el sistema de Ptolomeo, según el cual la Tierra se encontraba en el centro del universo y estaba inmóvil, ya que el Sol, la Luna y los otros planetas giraban a su alrededor.
Desde entonces, Kepler se convirtió en un defensor de la teoría copernicana y mantuvo su relación con Maestlin para pedirle consejos y ayuda durante sus estudios. Mientras tanto, encontró un puesto de profesor de matemáticas en una escuela protestante de Graz y dejó Tubinga en 1594. En la ciudad austríaca publicó algunas obras astrológicas y en aquella época todavía no había una distinción entre la ciencia y las creencias, por eso la mayoría de las personas justificaban el movimiento de las estrellas como una voluntad divina. Kepler se casó dos veces, el primer matrimonio fue con Barbara Muller, pero algunos años después se vio obligado a dejar Austria debido a las leyes contra los protestantes promulgadas por el archiduque Fernando.
En 1600 se trasladó a Praga donde conoció a Tycho Brahe, pero el año siguiente éste último murió y Kepler tomó su puesto de matemático imperial en la corte de Rodolfo II donde fue también consejero astrólogico. En 1612 su primera esposa Barbara Muller falleció junto a dos de sus cinco hijos, además otro murió a los siete años de hecho sólo dos sobrevivieron, Susanne y Ludwig. En 1613 Kepler se casó otra vez con Susanne Reuttinger que le dió siete hijos. Dos años después su madre fue acusada de brujería y Kepler pasó mucho tiempo en defenderle ante los tribunales, mientras tanto ella fue encarcelada en una torre tras haber evitado la tortura. Salió de la cárcel en 1621 pero murió algunos meses después, mientras tanto Kepler pasó a la corte de Albrecht von Wallenstein en Silesia pero el astrónomo murió justo un mes después de abandonar la corte en busca de un nuevo empleo.
Durante la guerra de los Treinta Años los restos de Kepler fueron pérdidos ya que su tumba fue destruida por el ejército sueco. Los restos fueron recuperdados por Catalina II de Rusia y ahora se conservan en el Observatorio de San Petersburgo, en Rusia. Kepler había estudiado teología en la Universidad de Tubinga y fue seguidor de la teoría copernicana gracias a la exposición de su amigo Maestlin. El intento de Kepler fue explicar y entender las leyes de movimiento de los planetas que al principio fue descrito según las leyes pitagóricas de la armonía. Como defensor del modelo copernicano quiso demostrar que las distancias entre los planetas y el Sol eran establecidas por esferas englobadas en poliedros perfectos a su vez contenidos unos en el interior de otros. Algunos planetas como Venus, Marte, Júpiter y Saturno, según su visión, estaban situados dentro de los cinco poliedros perfectos.
Kepler y Brahe en la corte de Praga
En el 1596 Kepler escribió un libro que tituló «Mysterium Cosmographic« donde comparaba todos sus descubrimientos a un dibujo de Dios, siendo él hombre de religión veía en la astronomía la presencia de la voluntad divina. Algunos años después, en 1600, empieza una colaboración con el astrónomo Tycho Brahe que trabajaba en el centro de astronomía quizá más avanzado de la época. A pesar de esta colaboración entre los dos, la relación se basó en desacuerdos recíprocos. A la muerte de Brahe, Kepler analizó algunos de los datos del estudioso danés, sobre todo los asociados a Marte, gracias a ellos se dio cuenta que los planetas y su movimiento no encontraban explicación con las teorías suyas de los poliedros perfectos. Kepler no pudo aceptar la idea de que en su dibujo divino, Dios no hubiera incluido la presencia de figuras geométricas simples y siguió estudiando otras combinaciones geométricas.
Cuando se dio cuenta que los círculos no eran adecuados para sus estudios, utilizó los óvalos y al no conseguir nada con ellos pasó a los elipses. Gracias a ellas escribió sus famoas tres leyes presentes en el libro de su obra llamada «Astronomia Nova» donde describe el movimiento de los planetas. Las nuevas leyes le identificaron como el mejor astrónomo de la época y algunos siglos después su visión fue confirmada por la teoría sobre la Relatividad General de Einstein que explicaba como en la geometría dimensional del espacio-tiempo los cuerpos celestes siguen rectas. En 1627 Kepler publica las Tabulae Rudolphine que fueron utilizadas durante mucho tiempo para determinar la posición de los planetas y de las estrellas.
En los últimos años de su vida un biografo del astrónomo se quejaba de la demencia senil que había afectado al astronómo que llegó a decir que las mareas eran causadas por una atracción de la luna sobre el mar, un descubrimiento que fue confirmado años después de su muerte. Kepler no pudo acceder por mucho tiempo a los estudios de Brahe sobre el movimiento aparentes de los planetas pero gracias a su familia después de la muerte del astrónomo danés Kepler pudo analizar sus estudios sobre las órbitas de los planetas que Tycho había recogido.
Con estos datos Kepler pudo medir las órbitas reales de los planetas, ya que Brahe se había centrado en Marte que tenía una órbita elíptica muy acentuada. Como mencionado anteriormente, Kepler empezó con las circunferencias, siendo éstas trayectorias perfectas, pero los cálculos no daban resultados satisfactorios, todo esto significaba olvidarse de la visión de un mundo geometricamente perfecto.
Contra sus creencias religiosas llegó a la conclusión que la Tierra era un planeta imperfecto, en fin, decidió utilizar las elipses, una figura descrita por Apolonio de Perge en una de las obras salvadas de la biblioteca de Alejandría. Con la figura de la elipse Kepler descubrió que se adaptaba perfectamente a los estudios de Brahe. Después de haber recogido los estudios de Brahe nació la primera ley de Kepler que afirmaba que los planetas tienen movimientos elípticos alrededor del Sol. La segunda ley nació después de recoger datos y hacer cálculos sobre la velocidad del planeta, Kepler llegó a la conclusión que la línea que conecta a los planetas y al Sol incluye una área tan larga como el lapso de tiempo que se emplea en recorrerla.
Durante mucho tiempo sólo estas dos leyes han existido, pero Kepler profundizó el asunto hasta relacionar las trayectorias de los planetas. Después de algunos años formuló la tercera ley, es decir, que si se conoce el tiempo que tarda un planeta en girar alrededor del Sol se puede determinar la distancia que existe entre el Sol y el planeta. Por supuesto la fórmula nos explica que los planetas lejanos del Sol emplean más tiempo en circundar al Sol que los que se encuentran cercanos al Sol. Esta ley es conocida como ley armónica y gracias a las otras dos leyes permitía de comprender todos los movimientos de los astros.
En el mes de octubre 1604 Kepler descubrió una supernova en nuestra Vía Láctea, que más tarde tomará su propio nombre. Kepler no era el único en haber observado la estrella, pero fue quizás uno de los pocos a cumplir un estudio detallado sobre la misma. Su obra se tituló «De stella nova in pede serpentarii» donde explicaba porque el universo no era estático sino sujeto a movimientos importantes. Hasta un año y medio después de su aparición la supernova pudo verse a simple vista y se encuentra a 13.000 años luz de nosotros. Después de la evolución que la estrella ha experimentado se ha convertido en una supernova de tipo I.
Tycho Brahe y el mundo de Uraniborg
Tycho Brahe, Public domain, via Wikimedia Commons
Otro importante estudioso astrónomo fue Tycho Brahe de Dinamarca, probablemente fue considerado el más grande conocedor del cielo anteriormente a la invención del telescopio. Gracias a él se construyó el primer centro de observación astronómica conocido como Uraniborg. Johannes Kepler atraído por su fama fue invitado por él en Praga donde los dos trabajaron juntos. Tycho creía mucho en las observaciones sistemáticas utilizando los instrumentos existentes más precisos.
Cuando Brahe murió muchos de sus apuntes sobre el movimiento de los planetas pasaron a Kepler, que gracias a estos pudo formular sus tres leyes. Las mismas leyes sirvieron como base a la ley de la gravitación de Newton. Brahe nació en 1546 en la región de Escania, se bautizó con el nombre de Tyge que después fue latinizado como Tycho. El pequeño astrónomo creció con su tío que no tenía hijos y que quería que siguiera una carrera al servicio del rey, por este motivo le propuso una formación sobre todo humanística y a los trece años le envió a la Universidad de Copenhague. Durante los años de estudio hubo un eclipse de sol, hecho que provocó un enorme interés en el joven estudiante, que desde aquel momento se dedicó a estudiar principalmente astronomía y matemáticas. En 1562 dejó Dinamarca para ingresar en la Universidad de Leipzig donde quería estudiar leyes pero en realidad pasaba la mayoría de su tiempo dedicándose a las observaciones astronómicas.
Tycho se fue de Leipzig en 1565 y volvió a Copenhague debido a la guerra entre Suecia y Dinamarca y para participar en algunas batallas navales. Mientras tanto, su familia se oponía al interés que Brahe tenía para la astronomía pero a pesar de todo en 1566 durante un viaje, Brahe visitó primero la Universidad de Wittenberg y luego se estableció en Rostock en cuya Universidad se tituló dedicándose a la astrología, la medicina y la alquimia. En 1566 durante un duelo con otro noble danés, debido a algunas predicciones de Brahe, el astrónomo danés fue herido y perdió la parte superior de la nariz. Desde aquel momento utilizó una prótesis para ocultar la herida, hecha de oro y plata.
En 1568 Brahe trabajaba ya al servicio del rey Federico que le propuso el puesto de canónigo en la catedral de Roskilde, además de dedicarse a estudios por cuenta del rey. Tycho siguió viajando y después de algún tiempo en Basilea se instaló en Augsburgo donde se dedicó nuevamente a observar el cielo con la ayuda de un cuadrante de seis metros de radio. Pero, pronto tuvo que regresar a Dinamarca por la muerte de su padre que falleció en 1571. Sólo un año después, mientras Brahe se estaba dedicando a estudios químicos fue desviado por un acontecimiento estelar en la región de la Casiopea, donde había aparecido una estrella que fue visible durante dieciocho meses. El astro hoy es conocido como Nova Tycho y todas las observaciones del astrónomo fueron incluidas en la obra «De nova stella» donde por primera vez aparece el término «nova».
El año después Tycho empezó una relación con Cristina con quien nunca se casó, sin embargo de ella tuvo ocho hijos, algunos de ellos fueron reconocidos como hijos legítimos después de su muerte. Mientras tanto, en 1574 Brahe seguía dando clases y a continuar sus observaciones en Copenhague pero poco tiempo después se trasladó a Basilea, para que no se mudara el rey mismo le había ofrecido un castillo real pero Brahe no aceptó, entonces le fue regalada la pequeña isla de Hven con todo lo construido sobre ella. Tycho decidió construir en la isla el primer observatorio llamándolo Uraniborg, en honor de Urania, la diosa de la astronomía. En poco tiempo, Brahe construyó un segundo observatorio además del primero, y los dos fueron equipados con los mejores instrumentos de la época. Siempre junto a ellos instaló una fabrica de papel y una imprenta para la publicación de sus obras.
En Uraniborg las tareas principales de Tycho fueron preocuparse de medir las posiciones de los planetas respecto a las estrellas. Los datos de sus observaciones le permitieron publicar el libro «Astronomiae instauratae progynamsmata», se trataba de una nueva introducción a la astronomía donde proponía un modelo del universo con algunas teorías de Ptolomeo y otras de Copérnico donde la Tierra se consideraba fija y el Sol que giraba a su alrededor, pero el Sol era el centro de la órbita de los demás planetas. En 1588 murió el rey Federico II y le sucedió su hijo Cristián IV que sólo tenía once años. Tycho en aquella época se consideraba una celebridad, recibía visitas de personas importantes de todo el mundo y al mismo tiempo estaba preparando las tablas astronómicas que necesitaban complejas operaciones matemáticas para ser elaboradas. Los hechos empeoraron cuando salió al poder Cristián IV en 1596 que para ahorrar las expensas del reino decidió retirarle a Tycho las propriedades en la isla de Hven donde estaba su observatorio. En 1597 Tycho abandonó dejó la isla llevándose los instrumentos, sus ayudantes y la prensa, fue así que se instaló temporalmente en Rostock.
Después de poco tiempo Brahe rompió su relación con el rey Cristián IV y empezó nuevamente su busca para un lugar adecuado, de repente le llegó una oferta por Rodolfo II de Habsburgo que se había establecido 
definitivamente en Praga que en poco tiempo se convirtió en una de las principales cortes europeas de la cultura. Rodolfo II estaba muy interesado a la astrología y en el castillo de Praga hizo construir un observatorio donde seguía el curso de los astros. Brahe conoció a Kepler en febrero de 1600, éste último fue recibido por el emperador que le propuso un puesto como ayudante del astrónomo danés con la tarea de recopilar algunas tablas estelares, conocidas con el nombre de Tablas rudolfinas. En octubre de 1601 Brahe se enfermó gravemente y cedió la responsabilidad de sus datos a Kepler pidiéndole de terminar el trabajo de las tablas rudolfinas.
Tycho fue conocido también por haber observado a los veintiseis años una supernova en la constelación de Casiopea, la estrella poco a poco fue tan brillante que se podía ver incluso durante el día y llamó la estrella Stella Nova. Tycho no fue el único en descubrir el astro pero fue quien publicó los mejores estudios sobre la estrella, por este motivo se le conoce con su nombre. La visión del universo de Tycho consistía en el Sol y la Luna que giraban alrededor de la Tierra inmóvil, mientras que Marte, Mercurio, Venus, Saturno y Jupiter giraban alrededor del Sol. Según algunos de los historiadores Brahe escribió también algo sobre la astrología que de todas formas rechazaba como una práctica oculta y no verdadera, aceptando más estudios basados en cálculos matemáticos.
