Las tres aberraciones de la física (III)

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Aberración de la luz
(Inductiveload, 2009)

Este post participa en la XXXII Edición del Carnaval de la Física, que organiza Ciencia.

Después de las aberraciones cromática y esférica, sorprende un poco que la tercera aberración no tenga nada que ver con los sistemas ópticos. Esta aberración es la llamada aberración estelar, o simplemente aberración de la luz, puesto que es un efecto debido exclusivamente a la velocidad finita de la luz, y no depende ni se ve afectado por el aparato que se utilice para observarla.

La aberración de la luz consiste en el cambio de la posición aparente de una fuente luminosa cuando el observador se mueve en una dirección transversal con respecto a aquélla. Es un fenómeno análogo al que observamos cuando corremos o viajamos en un vehículo bajo la lluvia. Las gotas de lluvia parecen llegar siempre desde delante, y con más inclinación cuanto más deprisa nos movemos.

No se debe confundir la aberración de la luz con la paralaje. Esta última es la variación de la posición de una estrella debido al cambio de perspectiva en su observación provocado por el movimiento de la Tierra en su órbita. La paralaje depende de la distancia de la Tierra a la estrella, y sólo es perceptible para las estrellas más cercanas, del mismo modo que cuando movemos la cabeza los objetos más cercanos se mueven en sentido contrario respecto a los más alejados, que permanecen fijos. El efecto de la aberración de la luz, por el contrario, es el mismo sea cual sea la distancia a la que se encuentre la estrella.

La desviación provocada por la aberración de la luz en una estrella situada en dirección perpendicular al plano de la órbita terrestre es de unos veinte segundos de arco, más o menos la centésima parte del tamaño aparente de la Luna en el cielo. La paralaje es un efecto mucho menor: Incluso para las estrellas más próximas no pasa de un segundo de arco.

La aberración de la luz fue descubierta por el astrónomo inglés James Bradley en 1725, mientras estudiaba las variaciones en la posición de la estrella Etamin (γ draconis). De hecho, Bradley trataba de medir la paralaje cuando descubrió la aberración. Pero la observación del mismo efecto en otras estrellas le llevó a descartar su primera hipótesis. También descartó la nutación (movimiento del eje de rotación de la Tierra en el espacio) y las variaciones en el índice de refracción de la atmósfera como explicaciones del fenómeno hasta que, tres años más tarde, dio con la solución correcta. Es un ejemplo clásico de la aplicación del método científico a un fenómeno desconocido y el ensayo de diferentes hipótesis hasta dar con la explicación correcta.

El descubrimiento de la aberración de la luz fue la primera confirmación científica del movimiento de la Tierra alrededor del Sol, y permitió además comprobar que la velocidad de la luz es la misma para todas las estrellas.

La aberración de la luz provocada por el movimiento de la Tierra en su órbita es muy pequeña porque la velocidad de nuestro planeta es sólo una diezmilésima parte de la de la luz. Pero a velocidades cercanas a la de la luz el efecto de la aberración sería claramente perceptible a simple vista. Igual que cuando corremos bajo la lluvia cuanto más rápido vamos más inclinadas nos llegan las gotas, si una hipotética nave espacial acelerara hasta una velocidad próxima a la de la luz vería las estrellas situadas a su alrededor desplazarse progresivamente hacia delante. Es un efecto que no suele mostrarse correctamente en las películas de ciencia ficción, por lo confuso que resulta; el desplazamiento aparente de las estrellas que rodean a la nave provoca la impresión de que ésta se está moviendo hacia atrás, o de que el punto de destino se aleja. Donde sí se ve a veces este efecto es en las películas de terror, cuando alguien intenta recorrer un pasillo, y éste se hace cada vez más largo; ¿será que el pánico le hace correr a la velocidad de la luz? Volviendo a nuestra nave espacial, cuanto más rápido se mueve, más estrellas se acumulan en el punto hacia el que se dirige y, en el extremo opuesto, las estrellas parecen alejarse del punto de origen de la nave.