Dos grandes astrónomos: Johannes Kepler y Tycho Brahe

09 May 2020 - Etiquetas:

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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 was born into a Protestant Lutheran family, his father worked in the army and was rarely at home. His mother was a herbalist and healer and was accused of practicing witchcraft, his son, Kepler, was born prematurely and during his life he did not have very stable health. Despite this, he was a very stable child with unusual mathematical abilities.copernican revolution

It was his parents who introduced him to an interest in astronomy, in fact at the age of nine he saw the lunar eclipse in 1580 during which the satellite appeared quite red. Kepler studied and deepened the phenomenon that he tried to explain in his works on optics, while his father left for the war and never returned. In 1584 he entered the Adelberg Seminary and after two years he entered the Maulbronn Seminary. There he finished his studies and enrolled at the University of Tübingen where he began studying various subjects including Greek, Hebrew, dialectics, astronomy and physics. The astronomer Michel Maestlin explained Copernicus ‘ theory , which was not taught to all students, since most of them were based on Ptolemy’s system, according to which the Earth was at the center of the universe and was motionless, since that the Sun, the Moon and the other planets revolved around it.

Since then, Kepler became an advocate of Copernican theory and maintained his relationship with Maestlin for advice and help during his studies. Meanwhile, he found a position teaching mathematics in a Protestant school in Graz and left Tübingen in 1594. In the Austrian city he published some astrological works and at that time there was still no distinction between science and beliefs, which is why most of people justified the movement of the stars as a divine will. Kepler married twice, the first marriage was to Barbara Muller, but some years later he was forced to leave Austria due to the anti-Protestant laws enacted by Archduke Ferdinand.

In 1600 he moved to Prague where he met Tycho Brahe, but the following year the latter died and Kepler took his position as imperial mathematician at the court of Rudolf II where he was also an astrological advisor. In 1612 his first wife Barbara Muller died along with two of his five children, and another died at the age of seven, in fact only two survived, Susanne and Ludwig. In 1613 Kepler married Susanne Reuttinger again, who gave him seven children. Two years later her mother was accused of witchcraft and Kepler spent a lot of time defending her in court, meanwhile she was imprisoned in a tower after having avoided torture. He was released from prison in 1621 but died a few months later, meanwhile Kepler went to the court of Albrecht von Wallenstein in Silesia but the astronomer died just a month after leaving the court in search of a new job.

During the Thirty Years ‘ War , Kepler’s remains were lost as his tomb was destroyed by the Swedish army. The remains were recovered by Catherine II of Russia and are now kept at the Saint Petersburg Observatory in Russia. Kepler had studied theology at the University of Tübingen and was a follower of Copernican theory thanks to the exposition of his friend Maestlin. Kepler’s attempt was to explain and understand the laws of motion of the planets which were initially described according to the Pythagorean laws of harmony. As a defender of the Copernican model, he wanted to demonstrate that the distances between the planets and the Sun were established by spheres encompassed in perfect polyhedra, each contained inside the other. Some planets such as Venus, Mars, Jupiter and Saturn, according to his vision, were located within the five perfect polyhedra.

Kepler and Brahe at the Prague court

mysterium cosmographic

In 1596 Kepler wrote a book titled “Mysterium Cosmographic  where he compared all his discoveries to a drawing of God, being a man of religion he saw in astronomy the presence of divine will. Some years later, in 1600, he began a collaboration with the astronomer Tycho Brahe who worked in perhaps the most advanced astronomy center of the time. Despite this collaboration between the two, the relationship was based on reciprocal disagreements. Upon Brahe’s death, Kepler analyzed some of the Danish scholar’s data, especially those associated with Mars, thanks to them he realized that the planets and their movement could not be explained with his theories of perfect polyhedra. Kepler could not accept the idea that in God’s divine drawing of him he had not included the presence of simple geometric figures and continued studying other geometric combinations.

When he realized that circles were not suitable for his studies, he used ovals and, failing to achieve anything with them, he switched to ellipses. Thanks to them he wrote his famous three laws present in the book of his work called “Astronomia Nova” where he describes the movement of the planets. The new laws identified him as the best astronomer of the time and some centuries later his vision was confirmed by Einstein’s theory of General Relativity , which explained how in the dimensional geometry of space-time the celestial bodies remain straight. In 1627 Kepler published the Tabulae Rudolphine , which was used for a long time to determine the position of the planets and stars.

In the last years of his life, a biographer of the astronomer complained of the senile dementia that had affected the astronomer who went so far as to say that the tides were caused by an attraction of the moon on the sea, a discovery that was confirmed years after his death. Kepler was not able to access Brahe’s studies on the apparent movements of the planets for a long time, but thanks to his family after the death of the Danish astronomer Kepler was able to analyze his studies on the orbits of the planets that Tycho had collected. .

With these data Kepler was able to measure the real orbits of the planets, since Brahe had focused on Mars , which had a highly elliptical orbit. As mentioned above, Kepler started with the circles, these being perfect trajectories, but the calculations did not give satisfactory results, all this meant forgetting the vision of a geometrically perfect world.

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.d'ekepler's law

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

uraniborg

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.

After a short time, Brahe broke off his relationship with King Christian IV and began his search again for a suitable place. Suddenly he received an offer from Rudolf II of Habsburg , who had settled Rudolph II of Habsburgpermanently in Prague, which in a short time became one of the main European courts of culture. Rudolf II was very interested in astrology and in Prague Castle he had an observatory built where he followed the course of the stars. Brahe met Kepler in February 1600, the latter was received by the emperor who offered him a position as assistant to the Danish astronomer with the task of compiling some star tables, known as the Rudolfine Tables. In October 1601 Brahe became seriously ill and handed over responsibility for his data to Kepler, asking him to finish the work on the Rudolfine tables.

Tycho was also known for having observed at the age of twenty-six a supernova in the constellation Cassiopeia, the star gradually became so bright that it could be seen even during the day and he called the star Stella Nova. Tycho was not the only one to discover the star, but he was the one who published the best studies on the star, which is why it is known by his name. Tycho’s vision of the universe consisted of the Sun and the Moon revolving around the motionless Earth, while Mars, Mercury, Venus, Saturn and Jupiter revolved around the Sun. According to some of the historians, Brahe also wrote something about astrology that In any case, he rejected it as an occult and not true practice, accepting more studies based on mathematical calculations.