Historia de la astronomía

Los orígenes de la astronomía se encuentran en Mesopotamia , la «tierra entre los ríos» Tigris y Éufrates , donde se ubicaban los antiguos reinos de Sumer , Asiria y Babilonia . Entre los sumerios surgió una forma de escritura conocida como cuneiforme  alrededor del 3500-3000 a. C. Nuestro conocimiento de la astronomía sumeria es indirecto, a través de los primeros catálogos estelares babilónicos que datan de aproximadamente el 1200 a. C. El hecho de que muchos nombres de estrellas aparezcan en sumerio sugiere una continuidad que se extiende hasta la Edad del Bronce Temprana. La teología astral , que otorgaba a los dioses planetarios un papel importante en la mitología y la religión mesopotámicas , comenzó con los sumerios . También utilizaban un sistema de numeración posicional sexagesimal (base 60), que simplificaba la tarea de registrar números muy grandes y muy pequeños. La práctica moderna de dividir un círculo en 360 grados , o una hora en 60 minutos, comenzó con los sumerios. Para obtener más información, consulte los artículos sobre numerales babilónicos y matemáticas .

Mesopotamia es conocida mundialmente por ser la cuna de la primera astrónoma y poetisa cuyo nombre se menciona: Enheduanna , suma sacerdotisa acadia de la deidad lunar Nanna/Sin y princesa, hija de Sargón el Grande ( c. 2334 – c. 2279 a. C.). Mandó observar la Luna en sus aposentos y escribió poemas sobre su Luna divina. ^{[ 25 ]}

Las fuentes clásicas suelen usar el término caldeos para referirse a los astrónomos de Mesopotamia, que originalmente eran un pueblo , antes de ser identificados con sacerdotes-escribas especializados en astrología y otras formas de adivinación .

La primera evidencia del reconocimiento de que los fenómenos astronómicos son periódicos y de la aplicación de las matemáticas a su predicción es babilónica. Tablillas que datan del período paleobabilónico documentan la aplicación de las matemáticas a la variación en la duración de la luz diurna a lo largo de un año solar. Siglos de observaciones babilónicas de fenómenos celestes están registrados en la serie de tablillas cuneiformes conocida como Enūma Anu Enlil . El texto astronómico significativo más antiguo que poseemos es la tablilla 63 del Enūma Anu Enlil , la tablilla de Venus de Ammi-saduqa , que enumera las primeras y últimas salidas visibles de Venus durante un período de aproximadamente 21 años y es la evidencia más antigua de que los fenómenos de un planeta se reconocían como periódicos. El MUL.APIN contiene catálogos de estrellas y constelaciones, así como esquemas para predecir las salidas helíacas y las puestas de los planetas, la duración de la luz diurna medida por un reloj de agua , gnomon , sombras e intercalaciones . El texto babilónico GU ​​dispone las estrellas en «cadenas» que se extienden a lo largo de círculos de declinación y, por lo tanto, miden ascensiones rectas o intervalos de tiempo, y también emplea las estrellas del cenit, que también están separadas por diferencias de ascensión recta dadas. ^{[ 26 ] [ 27 ] [ 28 ]}

Durante el reinado de Nabonasar (747-733 a. C.) se produjo un aumento significativo en la calidad y frecuencia de las observaciones babilónicas. Los registros sistemáticos de fenómenos ominosos en los diarios astronómicos babilónicos , que comenzaron en esta época, permitieron, por ejemplo, el descubrimiento de un ciclo recurrente de 18 años de eclipses lunares . El astrónomo griego Ptolomeo utilizó posteriormente el reinado de Nabonasar para fijar el inicio de una era, ya que consideraba que las primeras observaciones útiles se iniciaron en este periodo.

Las últimas etapas del desarrollo de la astronomía babilónica tuvieron lugar durante el Imperio seléucida (323-60 a. C.). En el siglo III a. C., los astrónomos comenzaron a utilizar «textos de años meta» para predecir los movimientos de los planetas. Estos textos recopilaban registros de observaciones pasadas para encontrar sucesos recurrentes de fenómenos ominosos para cada planeta. Casi al mismo tiempo, o poco después, los astrónomos crearon modelos matemáticos que les permitieron predecir estos fenómenos directamente, sin consultar registros. Un astrónomo babilónico notable de esta época fue Seleuco de Seleucia , partidario del modelo heliocéntrico .

La astronomía babilónica fue la base de gran parte de lo que se hizo en la astronomía griega y helenística , en la astronomía clásica de la India , en el Irán sasánida, en Bizancio, en Siria, en la astronomía islámica , en Asia Central y en Europa Occidental. ^{[ 26 ]}

La astronomía en el subcontinente indio se remonta al período de la civilización del valle del Indo durante el tercer milenio a. C., cuando se utilizaba para crear calendarios. ^{[ 29 ]} Dado que la civilización del valle del Indo no dejó documentos escritos, el texto astronómico indio más antiguo que se conserva es el Vedanga Jyotisha , que data del período védico . ^{[ 30 ]} El Vedanga Jyotisha se atribuye a Lagadha y tiene una fecha interna de aproximadamente 1350  a. C., y describe reglas para rastrear los movimientos del Sol y la Luna con fines rituales. Está disponible en dos recensiones, una perteneciente al Rig Veda y la otra al Yajur Veda. Según el Vedanga Jyotisha, en un yuga o "era", hay 5 años solares, 67 ciclos sidéreos lunares, 1830 días, 1835 días sidéreos y 62 meses sinódicos. Durante el siglo VI, la astronomía estuvo influenciada por las tradiciones astronómicas griega y bizantina. ^{[ 29 ] [ 31 ] [ 32 ]}

Aryabhata (476–550), en su obra magna Aryabhatiya (499), propuso un sistema de cálculo basado en un modelo planetario en el que se consideraba que la Tierra giraba sobre su eje y los períodos de los planetas se daban con respecto al Sol. Calculó con precisión muchas constantes astronómicas, como los períodos de los planetas, los tiempos de los eclipses solares y lunares y el movimiento instantáneo de la Luna. ^{[ 33 ] [ 34 ]} Entre los primeros seguidores del modelo de Aryabhata se encontraban Varāhamihira , Brahmagupta y Bhāskara II .

La astronomía experimentó un gran avance durante el Imperio Shunga , y en esta época se elaboraron numerosos catálogos estelares . El período Shunga es conocido como la "Edad de Oro de la astronomía en la India". Durante este tiempo se desarrollaron cálculos para determinar los movimientos y posiciones de los planetas, sus salidas y puestas, las conjunciones y el cálculo de los eclipses.

En el siglo VI, los astrónomos indios creían que los cometas eran cuerpos celestes que reaparecían periódicamente. Esta era la opinión expresada en el siglo VI por los astrónomos Varahamihira y Bhadrabahu. El astrónomo Bhattotpala, del siglo X, enumeró los nombres y los períodos estimados de ciertos cometas, pero se desconoce cómo se calcularon estas cifras o cuán precisas eran. ^{[ 35 ]}

Los antiguos griegos desarrollaron la astronomía, considerándola una rama de las matemáticas, hasta alcanzar un nivel de gran sofisticación. Los primeros modelos geométricos tridimensionales para explicar el movimiento aparente de los planetas fueron desarrollados en el siglo IV a. C. por Eudoxo de Cnido y Calipo de Cícico . Sus modelos se basaban en esferas homocéntricas anidadas centradas en la Tierra. Su contemporáneo más joven, Heráclides Póntico, propuso que la Tierra rota sobre su propio eje.

Filósofos naturales como Platón y Aristóteles adoptaron un enfoque diferente respecto a los fenómenos celestes . Les preocupaba menos desarrollar modelos matemáticos predictivos que explicar las razones del movimiento del Cosmos. En su Timeo , Platón describió el universo como un cuerpo esférico dividido en círculos que albergaban los planetas y que estaba regido por un alma universal según intervalos armónicos . ^{[ 36 ]} Aristóteles, basándose en el modelo matemático de Eudoxo, propuso que el universo estaba formado por un complejo sistema de esferas concéntricas , cuyos movimientos circulares se combinaban para mover los planetas alrededor de la Tierra. ^{[ 37 ]} Este modelo cosmológico básico prevaleció, en diversas formas, hasta el siglo XVI.

En el siglo III a. C., Aristarco de Samos fue el primero en proponer un sistema heliocéntrico , aunque solo se conservan descripciones fragmentarias de su idea. ^{[ 38 ] : 55–6} Eratóstenes estimó la circunferencia de la Tierra con gran precisión (véase también: historia de la geodesia ). ^{[ 38 ] : 45}

La astronomía geométrica griega evolucionó a partir del modelo de esferas concéntricas para emplear modelos más complejos en los que un círculo excéntrico rodeaba a otro círculo más pequeño, llamado epiciclo , que a su vez rodeaba a un planeta. El primer modelo de este tipo se atribuye a Apolonio de Perga , y Hiparco de Nicea lo perfeccionó en el siglo II a. C. Hiparco realizó otras contribuciones, como la primera medición de la precesión y la compilación del primer catálogo estelar, en el que propuso nuestro sistema moderno de magnitudes aparentes .

El mecanismo de Anticitera , un antiguo instrumento griego de observación astronómica para calcular los movimientos del Sol y la Luna, y posiblemente también de los planetas, data de entre el 150 y el 100 a. C. y fue el primer precursor de una computadora astronómica . Fue descubierto en un antiguo naufragio frente a la isla griega de Anticitera , entre Citera y Creta . El dispositivo se hizo famoso por el uso de un engranaje diferencial , que se creía inventado en el siglo XVI, y por la miniaturización y complejidad de sus piezas, comparables a las de un reloj del siglo XVIII. El mecanismo original se exhibe en la colección de bronces del Museo Arqueológico Nacional de Atenas , junto con una réplica.

Según el punto de vista del historiador, el apogeo o la corrupción de la astronomía física clásica se sitúa en Ptolomeo , astrónomo grecorromano de Alejandría, Egipto, autor de la obra clásica y exhaustiva sobre astronomía geocéntrica, la Megale Syntaxis (Gran Síntesis), más conocida por su título árabe Almagesto , que tuvo una influencia duradera en la astronomía hasta el Renacimiento . En sus Hipótesis Planetarias , Ptolomeo se adentró en el ámbito de la cosmología, desarrollando un modelo físico de su sistema geométrico, en un universo mucho más pequeño que la concepción más realista de Aristarco de Samos, cuatro siglos antes.

Las estructuras megalíticas ubicadas en Nabta Playa , Alto Egipto, presentaban astronomía, calendarios alineados con la salida helíaca de Sirio y servían para calibrar el calendario anual según la crecida anual del Nilo. ^{[ 41 ]} Estas prácticas se han relacionado con el surgimiento de la cosmología en el Egipto del Imperio Antiguo. ^{[ 41 ]}

La precisa orientación de las pirámides egipcias ofrece una demostración perdurable del alto grado de habilidad técnica en la observación de los cielos alcanzado en el tercer milenio a. C. Se ha demostrado que las pirámides estaban alineadas hacia la estrella polar , que, debido a la precesión de los equinoccios , era en ese momento Thuban , una estrella tenue en la constelación de Draco . ^{[ 42 ]} La evaluación del sitio del templo de Amón-Ra en Karnak , teniendo en cuenta el cambio a lo largo del tiempo de la oblicuidad de la eclíptica , ha demostrado que el Gran Templo estaba alineado con la salida del sol de pleno invierno. ^{[ 43 ]} La longitud del corredor por donde viajaría la luz solar habría limitado la iluminación en otras épocas del año. Los egipcios también encontraron la posición de Sirio (la estrella del perro), que creían que era Anubis, su dios con cabeza de chacal, moviéndose por los cielos. Su posición era crucial para su civilización, ya que cuando ascendía helíaca por el este antes del amanecer, anunciaba la crecida del Nilo. También es el origen de la expresión «los días más calurosos del verano». ^{[ 44 ]}

La astronomía desempeñó un papel fundamental en asuntos religiosos , ya que permitía fijar las fechas de las festividades y determinar las horas de la noche . Se conservan los títulos de varios libros de templos que registran los movimientos y las fases del Sol , la Luna y las estrellas . La salida de Sirio ( en egipcio : Sopdet, en griego : Sothis) al comienzo de la inundación era un punto especialmente importante para fijar en el calendario anual.

Clemente de Alejandría , que escribió en la época romana , da una idea de la importancia de las observaciones astronómicas para los ritos sagrados:

Y después del Cantor avanza el Astrólogo (ὡροσκόπος), con un horologium (ὡρολόγιον) en la mano y una palma (φοίνιξ), los símbolos de la astrología . Debe conocer de memoria los libros astrológicos herméticos , que son cuatro en total. De estos, uno trata sobre la disposición de las estrellas fijas visibles; otro sobre las posiciones del Sol y la Luna y cinco planetas; otro sobre las conjunciones y fases del Sol y la Luna; y otro sobre sus salidas. ^{[ 45 ]}

Los instrumentos del astrólogo ( horologium y palm ) son una plomada y un instrumento de puntería . Se han identificado con dos objetos inscritos en el Museo de Berlín : un mango corto del que colgaba una plomada y una rama de palma con una ranura de puntería en el extremo más ancho. Esta última se sostenía cerca del ojo, la primera en la otra mano, quizás a la distancia del brazo. Los libros «herméticos» a los que se refiere Clemente son textos teológicos egipcios, que probablemente no tienen nada que ver con el hermetismo helenístico . ^{[ 46 ]}

Según las tablas estelares del techo de las tumbas de Ramsés  VI y Ramsés  IX , para determinar las horas de la noche, un hombre sentado en el suelo se colocaba frente al astrólogo de manera que la línea de observación de la estrella polar pasara por el centro de su cabeza. En los distintos días del año, cada hora se determinaba mediante una estrella fija que culminaba o casi culminaba en ella, y la posición de estas estrellas en ese momento se indica en las tablas como en el centro, a la izquierda del ojo, al hombro derecho, etc. Según los textos, al fundar o reconstruir templos, el eje norte se determinaba con el mismo aparato, por lo que podemos concluir que era el habitual para las observaciones astronómicas. En manos expertas, podía proporcionar resultados de gran precisión.

La astronomía de Asia Oriental se originó en China . El período solar se completó durante el período de los Reinos Combatientes . El conocimiento de la astronomía china se introdujo en Asia Oriental.

La astronomía en China tiene una larga historia. Se conservaron registros detallados de observaciones astronómicas desde aproximadamente el siglo VI a. C. hasta la introducción de la astronomía occidental y el telescopio en el siglo XVII. Los astrónomos chinos fueron capaces de predecir eclipses con precisión.

Gran parte de la astronomía china primitiva tenía como objetivo la medición del tiempo. Los chinos utilizaban un calendario lunisolar, pero debido a que los ciclos del Sol y la Luna son diferentes, los astrónomos a menudo elaboraban nuevos calendarios y realizaban observaciones con ese fin.

La adivinación astrológica también fue una parte importante de la astronomía. Los astrónomos tomaban nota cuidadosamente de las "estrellas invitadas" ( en chino :客星; pinyin : kèxīng ; lit. ' estrella invitada ' ) que aparecían repentinamente entre las estrellas fijas . Fueron los primeros en registrar una supernova, en los Anales Astrológicos del Houhanshu en el año 185 d. C. Asimismo, la supernova que creó la Nebulosa del Cangrejo en 1054 es un ejemplo de una "estrella invitada" observada por astrónomos chinos, aunque no fue registrada por sus contemporáneos europeos. Los antiguos registros astronómicos de fenómenos como supernovas y cometas se utilizan a veces en estudios astronómicos modernos. 

El primer catálogo estelar del mundo fue realizado por Gan De , un astrónomo chino , en el siglo IV a.C.

Los códices astronómicos mayas incluyen tablas detalladas para calcular las fases de la Luna , la recurrencia de los eclipses y la aparición y desaparición de Venus como estrella matutina y vespertina . Los mayas basaron sus calendarios en los ciclos cuidadosamente calculados de las Pléyades , el Sol , la Luna , Venus , Júpiter , Saturno y Marte . También contaban con una descripción precisa de los eclipses, como se muestra en el Códice de Dresde , así como de la eclíptica o zodíaco, y la Vía Láctea era crucial en su cosmología. ^{[ 47 ]} Se cree que varias estructuras mayas importantes estaban orientadas hacia los extremos de salida y puesta de Venus. Para los antiguos mayas, Venus era el patrón de la guerra y se cree que muchas batallas registradas se cronometraron según los movimientos de este planeta. Marte también se menciona en códices astronómicos conservados y en la mitología antigua . ^{[ 48 ] : 173}

Aunque el calendario maya no estaba ligado al Sol, John Teeple ha propuesto que los mayas calculaban el año solar con una precisión algo mayor que el calendario gregoriano . ^{[ 48 ] : 170} Tanto la astronomía como un intrincado esquema numerológico para la medición del tiempo fueron componentes de vital importancia de la religión maya .

Los mayas creían que la Tierra era el centro de todas las cosas y que las estrellas, las lunas y los planetas eran dioses. Creían que sus movimientos eran los de los dioses viajando entre la Tierra y otros destinos celestiales. Muchos eventos clave de la cultura maya se sincronizaban con eventos celestes, con la creencia de que ciertos dioses estarían presentes. ^{[ 49 ]}

El mundo árabe y persa bajo el Islam se había vuelto muy culto, y muchas obras importantes de conocimiento de la astronomía griega , india y persa fueron traducidas al árabe, las cuales fueron utilizadas y almacenadas en bibliotecas de toda la región. Una contribución importante de los astrónomos islámicos fue su énfasis en la astronomía observacional . ^{[ 50 ]} Esto condujo al surgimiento de los primeros observatorios astronómicos en el mundo musulmán a principios del siglo IX. ^{[ 51 ] [ 52 ]} En estos observatorios se produjeron catálogos estelares Zij .

En el siglo IX, el astrólogo persa Albumasar era considerado uno de los más grandes astrólogos de la época. Sus manuales prácticos para la formación de astrólogos influyeron profundamente en la historia intelectual musulmana y, a través de traducciones, en la de Europa occidental y Bizancio. En el siglo X, ^{[ 53 ]} la "Introducción" de Albumasar fue una de las fuentes más importantes para la recuperación de Aristóteles por parte de los eruditos europeos medievales. ^{[ 54 ]} Abd al-Rahman al-Sufi (Azophi) realizó observaciones de las estrellas y describió sus posiciones, magnitudes , brillo y color , así como dibujos de cada constelación en su Libro de las Estrellas Fijas . También dio las primeras descripciones e imágenes de "Una Pequeña Nube", ahora conocida como la Galaxia de Andrómeda . La menciona como situada frente a la boca de un Gran Pez, una constelación árabe . Esta "nube" era aparentemente conocida por los astrónomos de Isfahán , muy probablemente antes del año 905  d. C. ^{[ 55 ]} La primera mención registrada de la Gran Nube de Magallanes también fue dada por al-Sufi. ^{[ 56 ] [ 57 ]} En 1006, Ali ibn Ridwan observó SN 1006 , la supernova más brillante en la historia registrada, y dejó una descripción detallada de la estrella temporal.

A finales del siglo X, el astrónomo Abu-Mahmud al-Khujandi construyó un enorme observatorio cerca de Teherán , Irán , donde observó una serie de tránsitos meridianos del Sol, lo que le permitió calcular la inclinación del eje de la Tierra con respecto al Sol. Observó que las mediciones de astrónomos anteriores (indios, luego griegos) habían encontrado valores más altos para este ángulo, posible evidencia de que la inclinación axial no es constante sino que de hecho estaba disminuyendo. ^{[ 58 ] [ 59 ]} En la Persia del siglo XI, Omar Khayyám compiló muchas tablas y realizó una reforma del calendario que fue más preciso que el juliano y se acercó al gregoriano .

Otros avances musulmanes en astronomía incluyeron la recopilación y corrección de datos astronómicos previos, la resolución de problemas significativos en el modelo ptolemaico , el desarrollo del astrolabio universal independiente de la latitud por Arzachel , ^{[ 60 ]} la invención de numerosos otros instrumentos astronómicos, la creencia de Ja'far Muhammad ibn Mūsā ibn Shākir de que los cuerpos celestes y las esferas celestes estaban sujetos a las mismas leyes físicas que la Tierra , ^{[ 61 ]} y la introducción de pruebas empíricas por Ibn al-Shatir , quien produjo el primer modelo de movimiento lunar que coincidía con las observaciones físicas. ^{[ 62 ]}

La filosofía natural (en particular la física aristotélica ) fue separada de la astronomía por Ibn al-Haytham (Alhazen) en el siglo XI, por Ibn al-Shatir en el siglo XIV, ^{[ 63 ]} y Qushji en el siglo XV. ^{[ 64 ]}

Bhāskara II (1114–1185) dirigió el observatorio astronómico de Ujjain, continuando la tradición matemática de Brahmagupta. Escribió el Siddhantasiromani , que consta de dos partes: Goladhyaya (esfera) y Grahaganita (matemáticas de los planetas). También calculó el tiempo que tarda el Sol en orbitar la Tierra con una precisión de nueve decimales. En aquella época, la Universidad Budista de Nalanda ofrecía cursos formales de estudios astronómicos.

Otros astrónomos importantes de la India incluyen a Madhava de Sangamagrama , Nilakantha Somayaji y Jyeshtadeva , miembros de la escuela de astronomía y matemáticas de Kerala desde el siglo XIV hasta el siglo XVI. Nilakantha Somayaji, en su Aryabhatiyabhasya , un comentario sobre el Aryabhatiya de Aryabhata , desarrolló su propio sistema de cálculo para un modelo planetario parcialmente heliocéntrico , en el que Mercurio, Venus, Marte , Júpiter y Saturno orbitan alrededor del Sol , que a su vez orbita alrededor de la Tierra , similar al sistema Tychonic propuesto posteriormente por Tycho Brahe a finales del siglo XVI. Sin embargo, el sistema de Nilakantha era matemáticamente más eficiente que el sistema Tychonic, debido a que consideraba correctamente la ecuación del centro y el movimiento latitudinal de Mercurio y Venus. La mayoría de los astrónomos de la escuela de astronomía y matemáticas de Kerala que lo siguieron aceptaron su modelo planetario. ^{[ 33 ] [ 65 ]}

Tras las importantes contribuciones de los eruditos griegos al desarrollo de la astronomía, esta entró en una etapa relativamente estática en Europa Occidental desde la época romana hasta el siglo XII. Esta falta de progreso ha llevado a algunos astrónomos a afirmar que no ocurrió nada en la astronomía de Europa Occidental durante la Edad Media. ^{[ 66 ]} Sin embargo, investigaciones recientes han revelado una imagen más compleja del estudio y la enseñanza de la astronomía en el período comprendido entre los siglos IV y XVI. ^{[ 67 ]}

Europa occidental entró en la Edad Media con grandes dificultades que afectaron la producción intelectual del continente. Los avanzados tratados astronómicos de la antigüedad clásica estaban escritos en griego , y con el declive del conocimiento de ese idioma, solo se disponía de resúmenes simplificados y textos prácticos para su estudio. Los escritores más influyentes que transmitieron esta antigua tradición en latín fueron Macrobio , Plinio , Marciano Capella y Calcidio . ^{[ 68 ]} En el siglo VI, el obispo Gregorio de Tours señaló que había aprendido astronomía leyendo a Marciano Capella, y posteriormente empleó esta astronomía rudimentaria para describir un método mediante el cual los monjes podían determinar la hora de la oración nocturna observando las estrellas. ^{[ 67 ] : 101}

En el siglo VII, el monje inglés Beda de Jarrow publicó un influyente texto, Sobre el cálculo del tiempo , que proporcionaba a los clérigos el conocimiento astronómico práctico necesario para calcular la fecha correcta de la Pascua mediante un procedimiento llamado computus . Este texto siguió siendo un elemento importante de la formación del clero desde el siglo VII hasta mucho después del auge de las universidades en el siglo XII . ^{[ 69 ]}

El conjunto de escritos romanos antiguos que sobrevivieron sobre astronomía y las enseñanzas de Beda y sus seguidores comenzaron a estudiarse seriamente durante el renacimiento del saber patrocinado por el emperador Carlomagno . ^{[ 67 ] : 131} En el siglo IX circulaban en Europa Occidental técnicas rudimentarias para calcular la posición de los planetas; los eruditos medievales reconocieron sus fallos, pero los textos que describían estas técnicas continuaron copiándose, lo que refleja un interés en los movimientos de los planetas y en su significado astrológico. ^{[ 70 ]}

Partiendo de esta base astronómica, en el siglo X, eruditos europeos como Gerberto de Aurillac comenzaron a viajar a España y Sicilia en busca de conocimientos que, según habían oído, existían en el mundo árabe. Allí encontraron por primera vez diversas técnicas astronómicas prácticas relacionadas con el calendario y la medición del tiempo, sobre todo las que trataban sobre el astrolabio . Pronto, eruditos como Hermann de Reichenau escribieron textos en latín sobre los usos y la construcción del astrolabio, y otros, como Walcher de Malvern , lo utilizaron para observar el momento de los eclipses con el fin de comprobar la validez de las tablas computacionales. ^{[ 67 ] : 171}

En el siglo XII, los eruditos viajaban a España y Sicilia en busca de textos astronómicos y astrológicos más avanzados, que traducían al latín del árabe y el griego para enriquecer aún más el conocimiento astronómico de Europa occidental. La llegada de estos nuevos textos coincidió con el auge de las universidades en la Europa medieval, donde pronto encontraron un lugar. ^{[ 67 ] : 188} Como reflejo de la introducción de la astronomía en las universidades, Juan de Sacrobosco escribió una serie de influyentes libros de texto introductorios de astronomía: la Esfera , un Computus, un texto sobre el Cuadrante y otro sobre el Cálculo. ^{[ 71 ]}

En el siglo XIV, Nicole Oresme , posteriormente obispo de Liseux, demostró que ni los textos bíblicos ni los argumentos físicos presentados contra el movimiento de la Tierra eran demostrativos y adujo el argumento de la simplicidad a favor de la teoría de que la Tierra se mueve, y no los cielos. Sin embargo, concluyó: «Todos sostienen, y yo mismo lo creo, que los cielos se mueven y no la tierra: Porque Dios ha establecido el mundo que no se moverá». ^{[ 72 ]} En el siglo XV, el cardenal Nicolás de Cusa sugirió en algunos de sus escritos científicos que la Tierra giraba alrededor del Sol, y que cada estrella es en sí misma un sol distante.

Durante el Renacimiento, la astronomía comenzó a experimentar una revolución de pensamiento conocida como la Revolución Copernicana , que recibe su nombre del astrónomo Nicolás Copérnico , quien propuso un sistema heliocéntrico, en el que los planetas giraban alrededor del Sol y no de la Tierra. Su obra De revolutionibus orbium coelestium se publicó en 1543. ^{[ 73 ]} Si bien a largo plazo esta afirmación fue muy controvertida, al principio solo generó controversia menor. ^{[ 73 ]} La teoría se convirtió en la visión dominante porque muchas figuras, en particular Galileo Galilei , Johannes Kepler e Isaac Newton, la defendieron y perfeccionaron. Otras figuras también apoyaron este nuevo modelo a pesar de no creer en la teoría en su totalidad, como Tycho Brahe , con sus conocidas observaciones. ^{[ 74 ]}

Brahe, un noble danés, fue un astrónomo esencial en este período. ^{[ 74 ]} Irrumpió en la escena astronómica con la publicación de De nova stella , en la que refutó la sabiduría convencional sobre la supernova SN 1572 ^{[ 74 ]} (Tan brillante como Venus en su apogeo, SN 1572 luego se volvió invisible a simple vista, refutando la doctrina aristotélica de la inmutabilidad de los cielos). ^{[ 75 ] [ 76 ]} También creó el sistema tychónico , donde el Sol, la Luna y las estrellas giran alrededor de la Tierra, pero los otros cinco planetas giran alrededor del Sol. Este sistema combinó los beneficios matemáticos del sistema copernicano con los "beneficios físicos" del sistema ptolemaico. ^{[ 77 ]} Este fue uno de los sistemas en los que la gente creía cuando no aceptaba el heliocentrismo, pero ya no podía aceptar el sistema ptolemaico. ^{[ 77 ]} Es conocido principalmente por sus observaciones sumamente precisas de las estrellas y los planetas. Posteriormente se trasladó a Praga y continuó su trabajo. En Praga trabajó en las Tablas Rudolfinas , que no se terminaron hasta después de su muerte. ^{[ 78 ]} Las Tablas Rudolfinas eran un mapa estelar diseñado para ser más preciso que las Tablas Alfonsinas , realizadas en el siglo XIV, y las Tablas Pruténicas , que eran imprecisas. ^{[ 78 ]} En esta época fue asistido por su asistente Johannes Kepler, quien más tarde utilizaría sus observaciones para completar las obras de Brahe y también para sus teorías. ^{[ 78 ]}

Tras la muerte de Brahe, Kepler fue considerado su sucesor y se le encomendó la tarea de completar las obras inconclusas de Brahe, como las Tablas Rudolfinas. ^{[ 78 ]} Completó las Tablas Rudolfinas en 1624, aunque no se publicaron hasta varios años después. ^{[ 78 ]} Al igual que muchas otras figuras de esta época, se vio afectado por problemas religiosos y políticos, como la Guerra de los Treinta Años , que provocó un caos que casi destruyó algunas de sus obras. Sin embargo, Kepler fue el primero en intentar derivar predicciones matemáticas de los movimientos celestes a partir de supuestas causas físicas. Descubrió las tres leyes de Kepler del movimiento planetario que ahora llevan su nombre, las cuales son las siguientes:

1. La órbita de un planeta es una elipse con el Sol en uno de sus dos focos.
2. Un segmento de línea que une un planeta y el Sol barre áreas iguales durante intervalos de tiempo iguales.
3. El cuadrado del período orbital de un planeta es proporcional al cubo del semieje mayor de su órbita. ^{[ 79 ]}

Con estas leyes, logró perfeccionar el modelo heliocéntrico existente. Las dos primeras se publicaron en 1609. Las contribuciones de Kepler mejoraron el sistema en general, otorgándole mayor credibilidad, ya que explicaba adecuadamente los fenómenos y permitía realizar predicciones más fiables. Antes de esto, el modelo copernicano era tan poco fiable como el ptolemaico. Esta mejora se debió a que Kepler comprendió que las órbitas no eran círculos perfectos, sino elipses.

La invención del telescopio en 1608 revolucionó el estudio de la astronomía. Galileo Galilei fue uno de los primeros en usar un telescopio ^{[ 80 ]} para observar el cielo, después de construir un telescopio refractor de 20x. ^{[ 81 ]} Descubrió las cuatro lunas más grandes de Júpiter en 1610, que ahora se conocen colectivamente como las lunas galileanas , en su honor. ^{[ 82 ]} Este descubrimiento fue la primera observación conocida de satélites orbitando otro planeta. ^{[ 82 ]} También descubrió que la Luna tenía cráteres y observó, y explicó correctamente, las manchas solares, y que Venus exhibía un conjunto completo de fases que se asemejaban a las fases lunares. ^{[ 83 ]} Galileo argumentó que estos hechos demostraban la incompatibilidad con el modelo ptolemaico, que no podía explicar el fenómeno e incluso lo contradecía. ^{[ 83 ]} Con las lunas de Júpiter, demostró que la Tierra no tiene por qué tener todo orbitándola y que otros cuerpos podrían orbitar otro planeta, como la Tierra orbitando el Sol. ^{[ 82 ]} En el sistema ptolemaico, se suponía que los cuerpos celestes eran perfectos, por lo que tales objetos no debían tener cráteres ni manchas solares. ^{[ 84 ]} Las fases de Venus solo podían ocurrir si Venus orbitaba alrededor del Sol, lo cual no sucedía en el sistema ptolemaico. Él, como el ejemplo más famoso, tuvo que enfrentar desafíos de funcionarios de la iglesia, más específicamente de la Inquisición romana . ^{[ 85 ]} Lo acusaron de herejía porque estas creencias iban en contra de las enseñanzas de la Iglesia católica romana y desafiaban la autoridad de la iglesia católica cuando estaba en su punto más débil. ^{[ 85 ]} Si bien pudo evitar el castigo por un tiempo, finalmente fue juzgado y se declaró culpable de herejía en 1633. ^{[ 85 ]} Aunque esto tuvo un costo, su libro fue prohibido y fue puesto bajo arresto domiciliario hasta su muerte en 1642. ^{[ 86 ]}

Sir Isaac Newton profundizó en la relación entre la física y la astronomía mediante su ley de gravitación universal . Al comprender que la misma fuerza que atrae los objetos a la superficie de la Tierra mantenía a la Luna en órbita alrededor de ella, Newton pudo explicar, dentro de un marco teórico, todos los fenómenos gravitacionales conocidos. En su obra Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica , derivó las leyes de Kepler a partir de principios fundamentales. Dichos principios son los siguientes:

1. En un sistema de referencia inercial , un objeto permanece en reposo o continúa moviéndose a velocidad constante , a menos que actúe sobre él una fuerza .
2. En un sistema de referencia inercial, la suma vectorial de las fuerzas F que actúan sobre un objeto es igual a la masa m de dicho objeto multiplicada por su aceleración a: F = ma. (Aquí se supone que la masa m es constante).
3. Cuando un cuerpo ejerce una fuerza sobre un segundo cuerpo, el segundo cuerpo ejerce simultáneamente una fuerza de igual magnitud y dirección opuesta sobre el primer cuerpo. ^{[ 87 ]}

Así, mientras que Kepler explicó cómo se movían los planetas, Newton logró explicar con precisión por qué se movían de esa manera. Los desarrollos teóricos de Newton sentaron muchas de las bases de la física moderna.

Fuera de Inglaterra, la teoría de Newton tardó un tiempo en establecerse. La teoría de los vórtices de René Descartes prevalecía en Francia, y Christiaan Huygens , Gottfried Wilhelm Leibniz y Jacques Cassini solo aceptaron partes del sistema de Newton, prefiriendo sus propias filosofías. Voltaire publicó una explicación divulgativa en 1738. ^{[ 88 ]} En 1748, la Academia Francesa de Ciencias ofreció un premio por resolver la cuestión de las perturbaciones de Júpiter y Saturno, lo que finalmente lograron Euler y Lagrange . Laplace completó la teoría de los planetas, publicando entre 1798 y 1825. Los primeros orígenes del modelo nebular solar de formación planetaria habían comenzado.

Edmond Halley sucedió a John Flamsteed como Astrónomo Real de Inglaterra y logró predecir el regreso del cometa que lleva su nombre en 1758. William Herschel descubrió el primer planeta nuevo, Urano , observado en tiempos modernos en 1781. ^{[ 89 ]}

Al principio, el pensamiento astronómico en América se basaba en la filosofía aristotélica , ^{[ 90 ]} pero el interés por la nueva astronomía comenzó a aparecer en los almanaques ya en 1659. ^{[ 91 ]} La brecha entre los planetas Marte y Júpiter revelada por la ley de Titius-Bode se llenó con el descubrimiento de los asteroides Ceres y Palas en 1801 y 1802, y muchos más le siguieron.

El pluralismo cósmico es el nombre que se le da a la idea de que las estrellas son soles distantes, quizás con sus propios sistemas planetarios. Ideas en este sentido fueron expresadas en la antigüedad por Anaxágoras y por Aristarco de Samos , pero no lograron una aceptación generalizada. El primer astrónomo del Renacimiento europeo en sugerir que las estrellas eran soles distantes fue Giordano Bruno en su obra De l'infinito universo et mondi (1584). Esta idea figuró entre las acusaciones que la Inquisición le imputó. Las observaciones telescópicas de Galileo Galilei demostraron que la Vía Láctea era una gran concentración de estrellas individuales. ^{[ 92 ]} La idea de muchas estrellas se popularizó a finales del siglo XVII, especialmente tras la publicación de Conversaciones sobre la pluralidad de los mundos de Bernard Le Bovier de Fontenelle (1686), y a principios del siglo XVIII era la premisa básica en la astronomía estelar.

El astrónomo italiano Geminiano Montanari registró en 1667 la observación de variaciones en la luminosidad de la estrella Algol. Edmond Halley publicó las primeras mediciones del movimiento propio de un par de estrellas "fijas" cercanas, demostrando que habían cambiado de posición desde la época de los antiguos astrónomos griegos Ptolomeo e Hiparco. William Herschel fue el primer astrónomo en intentar determinar la distribución de las estrellas en el cielo. Durante la década de 1780, estableció una serie de medidores en 600 direcciones y contó las estrellas observadas a lo largo de cada línea de visión. De esto dedujo que el número de estrellas aumentaba constantemente hacia un lado del cielo, en dirección al núcleo de la Vía Láctea . Su hijo John Herschel repitió este estudio en el hemisferio sur y encontró un aumento correspondiente en la misma dirección. ^{[ 93 ]} Además de sus otros logros, William Herschel es conocido por su descubrimiento de que algunas estrellas no solo se encuentran a lo largo de la misma línea de visión, sino que son compañeras físicas que forman sistemas estelares binarios. ^{[ 94 ]}

Antes de la invención de la fotografía, el registro de datos astronómicos estaba limitado por la capacidad del ojo humano. En 1840, John W. Draper , un químico, creó la primera fotografía astronómica conocida de la Luna. A finales del siglo XIX, se habían creado miles de placas fotográficas con imágenes de planetas, estrellas y galaxias. La mayoría de las fotografías tenían una eficiencia cuántica menor (es decir, captaban menos fotones incidentes) que el ojo humano, pero contaban con la ventaja de largos tiempos de integración (100 ms para el ojo humano en comparación con las horas que requerían las fotografías). Esto aumentó enormemente la cantidad de datos disponibles para los astrónomos, lo que propició el surgimiento de las computadoras humanas , como las famosas computadoras de Harvard , para rastrear y analizar los datos.

Los científicos comenzaron a descubrir formas de luz invisibles a simple vista: rayos X , rayos gamma , ondas de radio , microondas , radiación ultravioleta y radiación infrarroja . Esto tuvo un gran impacto en la astronomía, dando origen a los campos de la astronomía infrarroja , la radioastronomía , la astronomía de rayos X y, finalmente, la astronomía de rayos gamma . Con el advenimiento de la espectroscopia , se demostró que otras estrellas eran similares al Sol, pero con una gama de temperaturas , masas y tamaños diferentes.

La ciencia de la espectroscopia estelar fue iniciada por Joseph von Fraunhofer y Angelo Secchi . Al comparar los espectros de estrellas como Sirio con el Sol, encontraron diferencias en la intensidad y el número de sus líneas de absorción : las líneas oscuras en los espectros estelares causadas por la absorción de frecuencias específicas por la atmósfera. En 1865, Secchi comenzó a clasificar las estrellas en tipos espectrales . ^{[ 95 ]} La primera evidencia de helio se observó el 18 de agosto de 1868, como una brillante línea espectral amarilla con una longitud de onda de 587,49 nanómetros en el espectro de la cromosfera del Sol. La línea fue detectada por el astrónomo francés Jules Janssen durante un eclipse solar total en Guntur, India.

La primera medición directa de la distancia a una estrella ( 61 Cygni a 11,4 años luz ) fue realizada en 1838 por Friedrich Bessel utilizando la técnica de paralaje . Las mediciones de paralaje demostraron la enorme separación de las estrellas en el firmamento. La observación de estrellas dobles adquirió cada vez mayor importancia durante el siglo XIX. En 1834, Friedrich Bessel observó cambios en el movimiento propio de la estrella Sirio e infirió la existencia de una compañera oculta. Edward Pickering descubrió el primer sistema binario espectroscópico en 1899 al observar la división periódica de las líneas espectrales de la estrella Mizar en un período de 104 días. Astrónomos como Friedrich Georg Wilhelm von Struve y SW Burnham recopilaron observaciones detalladas de muchos sistemas estelares binarios , lo que permitió determinar las masas de las estrellas a partir del cálculo de los elementos orbitales . La primera solución al problema de derivar una órbita de estrellas binarias a partir de observaciones telescópicas fue realizada por Felix Savary en 1827. ^{[ 96 ]} En 1847, Maria Mitchell descubrió un cometa utilizando un telescopio.

Con la acumulación de grandes conjuntos de datos astronómicos, equipos como los Harvard Computers ganaron prominencia, lo que llevó a que muchas astrónomas, anteriormente relegadas como asistentes de astrónomos varones, obtuvieran reconocimiento en el campo. El Observatorio Naval de los Estados Unidos (USNO) y otras instituciones de investigación astronómica contrataron a "computadoras" humanas , quienes realizaban los cálculos tediosos mientras los científicos realizaban investigaciones que requerían más conocimientos previos. ^{[ 97 ]} Varios descubrimientos en este período fueron originalmente notados por las mujeres "computadoras" e informados a sus supervisores. Henrietta Swan Leavitt descubrió la relación período-luminosidad de las estrellas variables cefeidas , que luego desarrolló en un método para medir distancias fuera del Sistema Solar.

Annie J. Cannon , veterana de las computadoras de Harvard, desarrolló la versión moderna del esquema de clasificación estelar a principios del siglo XX (OBAFGKM, basado en el color y la temperatura), clasificando manualmente más estrellas en toda su vida que nadie (alrededor de 350 000). ^{[ 98 ] [ 99 ]} El siglo XX vio avances cada vez más rápidos en el estudio científico de las estrellas. Karl Schwarzschild descubrió que el color de una estrella y, por lo tanto, su temperatura, podía determinarse comparando la magnitud visual con la magnitud fotográfica . El desarrollo del fotómetro fotoeléctrico permitió mediciones precisas de magnitud en múltiples intervalos de longitud de onda. En 1921, Albert A. Michelson realizó las primeras mediciones del diámetro de una estrella utilizando un interferómetro en el telescopio Hooker del Observatorio Mount Wilson . ^{[ 100 ]}

Importantes trabajos teóricos sobre la estructura física de las estrellas tuvieron lugar durante las primeras décadas del siglo XX. En 1913, se desarrolló el diagrama de Hertzsprung-Russell , impulsando el estudio astrofísico de las estrellas. En Potsdam , en 1906, el astrónomo danés Ejnar Hertzsprung publicó los primeros gráficos de color versus luminosidad para estas estrellas. Estos gráficos mostraron una secuencia prominente y continua de estrellas, a la que denominó Secuencia Principal. En la Universidad de Princeton , Henry Norris Russell representó gráficamente los tipos espectrales de estas estrellas en función de su magnitud absoluta y descubrió que las estrellas enanas seguían una relación distinta. Esto permitió predecir el brillo real de una estrella enana con una precisión razonable. Se desarrollaron modelos exitosos para explicar el interior de las estrellas y la evolución estelar. Cecilia Payne-Gaposchkin propuso por primera vez que las estrellas estaban compuestas principalmente de hidrógeno y helio en su tesis doctoral de 1925. ^{[ 101 ]} Los espectros de las estrellas se comprendieron mejor gracias a los avances en la física cuántica . Esto permitió determinar la composición química de la atmósfera estelar. ^{[ 102 ]} A medida que se desarrollaban modelos evolutivos de estrellas durante la década de 1930, Bengt Strömgren introdujo el término diagrama de Hertzsprung-Russell para denotar un diagrama de clase espectral de luminosidad. Un esquema refinado para la clasificación estelar fue publicado en 1943 por William Wilson Morgan y Philip Childs Keenan .

La existencia de la Vía Láctea , la galaxia donde se encuentra la Tierra, como un grupo de estrellas independiente, solo se demostró en el siglo XX, al igual que el conocimiento de que existen otras galaxias y que la mayoría de ellas se alejan unas de otras. El « Gran Debate » entre Harlow Shapley y Heber Curtis , en la década de 1920, versó sobre la naturaleza de la Vía Láctea, las nebulosas espirales y las dimensiones del universo. ^{[ 103 ]}

Con la llegada de la física cuántica , la espectroscopia se perfeccionó aún más.

Se descubrió que el Sol forma parte de una galaxia compuesta por más de ^10¹⁰ estrellas (10 mil millones de estrellas). La existencia de otras galaxias, uno de los temas del gran debate , fue zanjada por Edwin Hubble , quien identificó la Nebulosa de Andrómeda como una galaxia diferente, y muchas otras a grandes distancias y en alejamiento de nuestra galaxia.

La cosmología física , una disciplina que tiene una gran intersección con la astronomía, experimentó enormes avances durante el siglo XX, con el modelo del Big Bang caliente fuertemente respaldado por la evidencia proporcionada por la astronomía y la física, como los desplazamientos al rojo de galaxias y fuentes de radio muy distantes, la radiación cósmica de fondo de microondas , la ley de Hubble y las abundancias cosmológicas de los elementos .