Hace 400 años dos acontecimientos marcaron lo que los historiadores y científicos de hoy en día consideran como el nacimiento de la astronomía moderna. El primero de ellos es el comienzo de las observaciones telescópicas de Galileo que ha sido inmortalizado por escritores y articulistas y ha tenido gran publicidad como piedra angular del Año Internacional de la Astronomía. A través de su telescopio, Galileo observó las montañas y valles de la Luna, los satélites de Júpiter, y manchas solares que tendrían un papel muy importante en desacreditar la visión dominante apoyada por la iglesia de una Tierra como centro del universo.

El segundo acontecimiento no es tan conocido, pero es igualmente importante. Fue la publicación del astrónomo Johannes Kepler de Astronomia Nova (astronomía nueva) en 1609, un tratado en el que este astrónomo alemán presentaba las primeras dos leyes que describen el movimiento planetario.

La primera ley afirma que los planetas viajan en órbitas elípticas alrededor del Sol y describe que la posición del Sol se sitúa en el foco de esa elipse. La segunda ley afirma que existe una línea imaginaria que conecta el planeta con el sol de forma que el planeta barre áreas iguales en tiempos iguales, cualquiera que sea su órbita y período.

Posteriormente Kepler presentaría otra ley, relativa a las dimensiones de la órbita con relación al tiempo que toma en completarla. Kepler realizó contribuciones fundamentales a la óptica, realizó trabajos sobre cómo se forman las imágenes en cámaras con un pequeño orificio, diseñó un telescopio mientras desarrollaban los principios de las lentes correctoras para miopes hípermetropes. Acuñó en los términos "órbita" y "satélites" y explicó que las mareas de los océanos están causadas por la Luna.

Johannes Kepler 1571-1630

"Fue un astrónomo de astrónomos", explica Owen Gingerich, profesor emérito de Astronomía e historia de la ciencia en el Centro Harvard–Smithsoniano de astrofísica.

Kepler nació en la ciudad de Weil der Stadt la moderna Baden–Württemberg en Alemania en 1571. Sus padres no estaban bien situados: su padre era mercenario y su madre un ama de casa a la que se le acusaría posteriormente de brujería. Kepler era una persona introspectiva enfermiza de niño, pero era excelente en matemáticas. Kepler decidió entrar en la iglesia y ganó una beca en la Universidad de Tübingen, donde conoció el trabajo del astrónomo polaco Nicolás Copérnico.

En 1609 estaba establecida la cosmovisión de que la Tierra estaba estacionaría en el centro del universo y que la Luna, el Sol y los planetas se movían alrededor de ella. Las estrellas estaban más allá englobando a la Tierra en una esfera. Esta visión de los cielos venía de los antiguos griegos Claudio Ptolomeo en el siglo II realizó un complejo modelo para explicar el movimiento planetario con un sistema de círculos y epiciclos que había sido aceptado como dogma dutante casi un milenio y medio.

A mitad del siglo XVI Copérnico había propuesto una alternativa el sistema heliocéntrico en el que el Sol era el centro del universo, con la Tierra y los demás planetas dando vueltas alrededor. El tratado de Copérnico sobre el heliocentrismo, De Revolutionibus Orbium Coelestium (las revoluciones de la esferas celestes), fue publicado en 1543. Kepler lo descubrió como estudiante en Tübingen y se sintió atraído por muchos puntos de vista de Copérnico.

Pero la mayoría de la gente no se sentía seducida de la misma manera por el concepto del universo heliocéntrico. En primer lugar, las ideas de Copérnico no estaban ampliamente diseminadas, puesto que eran contrarias a las enseñanzas de la Iglesia Católica Romana (a pesar de que habían transcurrido 76 años de que el libro fuera incluido dentro de las obras prohibidas por la Iglesia). Únicamente en las universidades y en su entorno podía conocerse. En segundo lugar, incluso para aquellos que habían oído de él, la astronomía y heliocéntrica de Copérnico era bastante más precisa que la astronomía ptolemaica.

Como explica Gingerich el sistema ptolemaico predecía las posiciones de Marte cada 32 años con un error de 5° de longitud. El sistema de Copérnico no era mucho mejor: se desviaba en 4° de longitud. Gingerich llama esto "la gran catástrofe marciana", un problema que conocían los observadores como el astrónomo danés Tycho Brahe, pero que Kepler resolvería.

Después de Tübingen Kepler trabajó como profesor de matemáticas en Graz (en lo que es la moderna Austria), donde continuó con su interés por la astronomía. En Graz vivió el "Mysterium Cosmographicum" (Misterio Cosmógrafico), publicado en 1596, en el que apoyaba a Copérnico Kepler envió copias de este libro a los mejores astrónomos de la época, incluyendo a Brahe, el mejor astrónomo observacional del momento. Brahe y Kepler comenzaron una correspondencia en las que trataron sobre el copernicanismo y otros temas astronómicos. En ese entonces, Kepler se había dado cuenta de la necesidad de datos observacionales que le pudieran ayudar a comprender las leyes subyacentes en la naturaleza.

Copia de tratado de Kepler Astronomía Nova describiendo o las dos primeras leyesdel movimiento planetario

En 1600, como consecuencia del clima político y religioso convulso que siguió a la reforma protestante, que perdió su trabajo en Graz. Kepler se encaminó a Praga donde Brahe era el astrónomo de la corte del emperador Rodolfo II. Fue en Praga donde Kepler pasó algunos de sus años más productivos. Brahe murió súbitamente 1601, y Kepler le sucedió como astrónomo de la corte. Además de sus deberes reales, Kepler trató de resolver el movimiento de Marte. Kepler descubrió que su modelo inicial, que asumía que Marte giraba alrededor del Sol en una órbita circular, al fallar al intentar ajustarse a las predicciones de su predecesor. De mala gana Kepler alteró la órbita para hacerla elíptica.

"Existe un mito que cuenta que Kepler dibujó una curva a partir de los registros de Tycho Brahe de Marte, y descubrió que las órbitas planetarias eran elípticas", explica Gingerich. "El hecho fue que las observaciones de Tycho mostraron que la órbita no era circular, pero la elección de una órbita elíptica fue bastante teórica."

Éste fue uno de los saltos intelectuales que cambiaría el rumbo de la ciencia. Kepler descubrió que no solamente una órbita elíptica con el Sol en uno de sus focos explicaría el movimiento de Marte, sino también el de los demás planetas. De hecho, como señala Gingerich, Kepler se dio cuenta de la la importancia del descubrimiento. En Astronomia Nova, el tipo de letra se agranda de repente para resaltar la importancia mientras Kepler explica el movimiento de Marte y fórmula sus dos primeras leyes planetarias. (La tercera ley llegaría después). Pero la razón física subyacente del movimiento planetario le fue esquiva para Kepler, que la atribuyó algún tipo de magnetismo. Este rompecabezas tuvo que esperar la llegada de un pensador revolucionario como Isaac Newton, cuya ley de la gravedad explicaría completamente el comportamiento orbital planetario 80 años después.