¿Por qué las estrellas parpadean y los planetas parecen no hacerlo?
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| Imagen: Jason Jenkins / Wikimedia Commons — CC BY-SA 2.0 |
Mira al cielo en una noche despejada.
Hay puntos luminosos que parecen tranquilos y constantes.
Otros, en cambio, parecen vibrar, cambiar ligeramente de intensidad e incluso modificar sutilmente su color.
A veces una estrella parece desaparecer durante una fracción de segundo para volver a brillar inmediatamente después.
Es como si estuviera parpadeando.
Y entonces aparece una pregunta curiosa:
¿Las estrellas realmente parpadean?
La respuesta sorprendente es:
no de la manera que nosotros lo percibimos.
La estrella está a una distancia gigantesca de la Tierra.
Su luz llega hasta nosotros después de atravesar la atmósfera terrestre, y es precisamente esa atmósfera la responsable de buena parte del famoso «parpadeo» que vemos.
Pero aquí aparece otra pregunta todavía más interesante:
¿Por qué los planetas parecen brillar de forma mucho más estable?
La respuesta está relacionada con el tamaño aparente de la fuente de luz y con lo que ocurre cuando su luz atraviesa el aire que rodea nuestro planeta.
Las estrellas están increíblemente lejos
Incluso las estrellas más cercanas están a distancias enormes.
La estrella más próxima al Sol, aparte del propio Sol, es Próxima Centauri, situada a algo más de cuatro años luz.
A semejantes distancias, incluso una estrella gigantesca resulta prácticamente un punto de luz para nuestros ojos.
No significa que la estrella sea físicamente un punto.
Todo lo contrario.
Muchas estrellas son muchísimo mayores que la Tierra.
Pero están tan lejos que su tamaño angular en el cielo es extremadamente pequeño.
NASA explica que, vistas desde la superficie terrestre, las estrellas aparecen esencialmente como puntos de luz, y eso las hace especialmente sensibles a las perturbaciones de la atmósfera.
Y aquí comienza el fenómeno.
Nuestra atmósfera no está completamente quieta
Cuando miramos una estrella, su luz tiene que atravesar toda la atmósfera antes de llegar a nuestros ojos.
Pero el aire no es una capa uniforme.
Hay masas de aire con diferentes temperaturas y densidades.
También existen movimientos y turbulencias.
Cada una de esas zonas puede modificar ligeramente el camino que sigue la luz.
NASA explica que las bolsas de aire con diferentes temperaturas y en movimiento pueden alterar las trayectorias de la luz procedente de una estrella.
El resultado es que la imagen de esa diminuta fuente de luz cambia continuamente.
Un instante puede parecer más brillante.
Otro, ligeramente menos.
Puede desplazarse una fracción diminuta.
Y puede volver a cambiar inmediatamente después.
Nuestro cerebro interpreta todos esos cambios como:
una estrella que parpadea.
Los astrónomos tienen un nombre para este fenómeno
El parpadeo aparente de las estrellas recibe un nombre científico:
centelleo atmosférico o scintillation.
No es que la estrella esté encendiéndose y apagándose.
Es la atmósfera terrestre la que está modificando la luz que recibimos.
NASA describe precisamente la atmósfera como la responsable de este efecto visible desde la superficie terrestre.
Esto significa que si pudiéramos eliminar la atmósfera, desaparecería prácticamente el problema.
Y eso es exactamente lo que ocurre cuando observamos el cielo desde el espacio.
Desde el espacio las estrellas no «parpadean» así
Los telescopios espaciales tienen una ventaja enorme.
No necesitan observar a través de la turbulenta atmósfera terrestre.
Al estar fuera de ella, la luz de las estrellas llega al instrumento sin sufrir esas mismas perturbaciones atmosféricas.
NASA explica que una estrella observada desde el espacio presenta una imagen mucho más estable que la que vemos desde la superficie de la Tierra.
Por eso los astrónomos colocan algunos telescopios en el espacio.
No solamente para estar más cerca de los objetos.
También para:
eliminar la atmósfera de la ecuación.
Entonces, ¿por qué los planetas parecen diferentes?
Aquí encontramos la parte más importante de la explicación.
Los planetas del Sistema Solar están muchísimo más cerca de nosotros que las estrellas.
Eso hace que, aunque a simple vista también parezcan pequeños puntos luminosos, tengan un pequeño tamaño angular.
Un telescopio permite ver la diferencia de forma evidente.
Una estrella continúa apareciendo prácticamente como un punto.
Un planeta puede mostrar un pequeño disco.
EarthSky resume el fenómeno señalando que esta diferencia es fundamental: las estrellas son fuentes prácticamente puntuales, mientras que los planetas presentan un pequeño disco aparente.
Y ese pequeño disco cambia completamente la manera en que la atmósfera afecta a su luz.
Imagina una estrella como un solo punto
Supongamos que la estrella fuera una diminuta bombilla situada a una distancia increíble.
Toda la luz que recibimos procede de una región angular extremadamente pequeña.
Si una turbulencia atmosférica desvía ligeramente esa luz, puede cambiar de forma apreciable la cantidad de luz que termina entrando directamente en nuestra línea de visión.
Ahora imagina que en lugar de una sola bombilla tuviéramos un pequeño conjunto de muchos puntos de luz.
Si uno de ellos se desplaza ligeramente hacia un lado y otro hacia el lado contrario, los efectos pueden compensarse parcialmente.
Eso es, de forma simplificada, lo que ocurre con la imagen de un planeta.
El planeta no es una fuente puntual
La luz que recibimos de un planeta procede de una superficie completa.
No estamos viendo un único punto físico.
Estamos recibiendo simultáneamente luz procedente de diferentes zonas de ese pequeño disco aparente.
La atmósfera puede alterar ligeramente las trayectorias de esas distintas partes.
Pero los cambios no afectan exactamente igual a todo el disco.
Mientras una parte de la imagen puede experimentar una desviación, otra puede sufrir una desviación diferente.
Al combinarse todas esas pequeñas variaciones, el resultado tiende a ser mucho más estable para nuestros ojos.
EarthSky describe precisamente esta compensación como una de las razones por las que los planetas suelen parecer más estables que las estrellas.
Por eso Venus puede parecer una «estrella» que no parpadea
Cuando vemos un planeta brillante a simple vista, puede parecer exactamente igual que una estrella.
No distinguimos su pequeño disco.
Pero existe una diferencia importante.
El planeta es suficientemente grande en términos angulares como para que las perturbaciones atmosféricas afecten a distintas zonas de su imagen.
El resultado es una luz generalmente más estable.
Por eso objetos como Venus, Júpiter o Saturno suelen destacar en el cielo por su brillo relativamente constante.
Pero los planetas también pueden parpadear
Aquí viene una excepción muy importante.
Decir:
«Los planetas nunca parpadean»
sería incorrecto.
Sí pueden hacerlo.
Especialmente cuando están:
muy cerca del horizonte.
Cuando observamos un objeto próximo al horizonte, su luz atraviesa una cantidad mucho mayor de atmósfera que cuando está situado muy alto en el cielo.
Eso significa que la luz encuentra más capas de aire y más turbulencias antes de llegar hasta nosotros.
EarthSky señala precisamente que los planetas pueden mostrar cierto centelleo cuando están bajos en el cielo.
Por eso un planeta brillante que esté muy cerca del horizonte puede parecer mucho más «nervioso» que el mismo planeta cuando está alto.
La cantidad de atmósfera importa
Imagina dos líneas rectas.
Una sale de un objeto que está prácticamente encima de tu cabeza.
Otra procede de un objeto muy próximo al horizonte.
La segunda tiene que atravesar una trayectoria atmosférica mucho más larga.
Por eso cualquier turbulencia que encuentre la luz tiene más oportunidades de modificarla.
NASA utiliza precisamente esta relación para explicar por qué el centelleo se vuelve más perceptible en determinadas posiciones del cielo.
De ahí una regla muy sencilla para observar el cielo:
cuanto más bajo está un objeto, mayor puede ser el efecto de la atmósfera.
¿Por qué las estrellas cambian incluso de color?
Cuando una estrella centellea intensamente, no solamente puede cambiar su brillo aparente.
En determinadas condiciones también podemos percibir pequeños cambios de color.
Esto ocurre porque las diferentes longitudes de onda de la luz pueden verse afectadas de manera ligeramente distinta al atravesar la atmósfera.
El efecto puede resultar especialmente llamativo cuando la estrella está cerca del horizonte.
Por eso algunas estrellas brillantes pueden parecer que pasan rápidamente de un tono blanquecino a azulado o rojizo.
La estrella no está cambiando de color a esa velocidad.
La atmósfera está alterando la forma en que recibimos su luz.
¿Una estrella realmente cambia de brillo?
Sí.
Y aquí tenemos que hacer una distinción muy importante.
Las estrellas pueden experimentar variaciones reales de brillo.
Existen estrellas variables cuya luminosidad cambia debido a procesos físicos que ocurren dentro de ellas o en sistemas estelares donde interactúan diferentes cuerpos.
NASA explica, por ejemplo, que determinados cambios extremadamente pequeños en el brillo de las estrellas pueden utilizarse incluso para estudiar sus vibraciones internas.
Pero ese fenómeno es diferente del rápido parpadeo que vemos a simple vista.
Centelleo atmosférico ≠ variabilidad estelar.
Uno se debe principalmente a la atmósfera.
El otro tiene un origen físico en la propia estrella o en su sistema.
¿Cómo puede una estrella «parpadear» varias veces por segundo?
Porque la atmósfera está continuamente cambiando.
Las masas de aire se desplazan.
La temperatura varía.
La densidad cambia.
Se forman turbulencias.
Y la trayectoria de la luz se modifica continuamente.
El resultado es una secuencia de pequeñas variaciones extremadamente rápidas.
NASA explica que la cantidad y la posición de las imágenes atmosféricamente alteradas de una estrella cambian continuamente debido al movimiento del aire.
Nuestros ojos no pueden analizar individualmente cada variación.
Lo que percibimos es una especie de vibración luminosa.
El cielo nocturno no es una ventana perfecta
A veces imaginamos que mirar las estrellas consiste simplemente en mirar directamente hacia el espacio.
En realidad, cuando observamos desde la Tierra estamos mirando a través de una enorme capa de gas.
La atmósfera:
desvía la luz,
la dispersa,
la distorsiona
y puede alterar la nitidez de las imágenes.
Esto afecta tanto a la observación amateur como a la astronomía profesional.
De hecho, una gran parte de la tecnología desarrollada para telescopios terrestres tiene como objetivo compensar los efectos atmosféricos.
Los telescopios terrestres luchan contra el «parpadeo»
Los astrónomos no pueden apagar la atmósfera.
Pero sí pueden intentar corregir sus efectos.
Una de las técnicas más avanzadas se conoce como:
óptica adaptativa.
Los telescopios equipados con sistemas de óptica adaptativa pueden medir las distorsiones atmosféricas y deformar rápidamente un espejo para compensarlas.
NASA describe sistemas que utilizan incluso láseres para crear estrellas artificiales en la atmósfera y medir las turbulencias que afectan a la observación.
Es una solución realmente extraordinaria.
En lugar de trasladar todo el telescopio al espacio, los astrónomos intentan corregir desde tierra lo que la atmósfera está haciendo.
Las «estrellas artificiales» de los telescopios
Esta parte parece ciencia ficción.
Algunos observatorios disparan haces láser hacia la atmósfera.
A cierta altura, el láser interactúa con átomos de sodio que se encuentran en las capas superiores de la atmósfera.
El resultado es un pequeño punto luminoso artificial.
Los astrónomos pueden utilizar esa referencia para medir cómo está deformando la atmósfera la luz.
Después, un espejo flexible puede cambiar su forma muchas veces por segundo para compensar esas distorsiones.
NASA explica que estas técnicas permiten obtener imágenes desde telescopios terrestres mucho más nítidas de lo que sería posible sin corregir la turbulencia.
El tamaño aparente cambia completamente la historia
Aquí podemos resumirlo con una comparación sencilla.
Una estrella:
Está extremadamente lejos.
Su disco aparente es prácticamente imposible de distinguir a simple vista.
La vemos como un punto.
Un planeta:
Está mucho más cerca.
Su disco angular es pequeño, pero real.
La luz procede de una superficie.
Las perturbaciones atmosféricas de unas zonas pueden compensarse con las de otras.
Por eso el planeta suele parecer mucho más estable.
Entonces, ¿podemos distinguir un planeta de una estrella mirando si parpadea?
A veces sí.
Pero no siempre.
Los astrónomos aficionados utilizan este truco con frecuencia:
estrella → suele centellear
planeta → suele brillar de manera más estable
Pero no es un método infalible.
Un planeta cerca del horizonte puede centellear.
Una estrella situada en condiciones atmosféricas excepcionalmente estables puede parecer bastante tranquila.
Y además existen otros métodos mucho más fiables para identificar planetas.
Por ejemplo, su posición en el cielo cambia respecto a las estrellas de fondo.
Venus puede ser especialmente engañoso
Venus es uno de los objetos más brillantes del cielo nocturno o del cielo crepuscular.
Cuando aparece cerca del horizonte, puede parecer una estrella gigantesca.
Si además la atmósfera está muy turbulenta, puede parecer que vibra o cambia ligeramente de color.
Pero sigue siendo un planeta.
Su disco angular y la forma en que su luz interactúa con la atmósfera explican por qué normalmente presenta un brillo más estable que las estrellas.
Júpiter también puede parecer una estrella
Júpiter es incluso más brillante en determinadas épocas.
A simple vista no vemos sus bandas atmosféricas, sus lunas ni su gigantesco tamaño real.
Solamente vemos un punto muy brillante.
Pero ese punto tiene un tamaño angular mucho mayor que el de una estrella típica.
Por eso suele mantenerse más estable.
Con unos prismáticos o un pequeño telescopio, la diferencia se vuelve evidente.
Puedes observar el disco de Júpiter.
Y alrededor incluso puedes llegar a distinguir sus cuatro grandes lunas galileanas en condiciones adecuadas.
Saturno demuestra todavía mejor la diferencia
Saturno es más débil que Venus o Júpiter a simple vista.
Pero con un pequeño telescopio puedes distinguir su sistema de anillos.
Una estrella, en cambio, sigue apareciendo como un punto.
Eso nos permite entender que la diferencia no está en que los planetas «no tengan luz suficiente para parpadear».
Está en:
cómo llegan hasta nosotros sus señales luminosas.
¿Qué ocurre en una noche con mucha turbulencia?
En una noche atmosféricamente inestable, las estrellas pueden parpadear muchísimo.
Incluso pueden parecer que «bailan» ligeramente.
Los astrónomos llaman a la calidad de las condiciones de observación seeing.
Cuando el seeing es malo, las turbulencias atmosféricas hacen que las imágenes de las estrellas se deformen y se muevan continuamente.
Cuando el seeing es bueno, la atmósfera es más estable y las estrellas parecen mucho más tranquilas.
Esto explica por qué el mismo cielo puede ofrecer experiencias visuales completamente diferentes en noches consecutivas.
Las montañas pueden ser buenos lugares para observar
Los grandes observatorios suelen construirse en lugares muy concretos.
No basta con estar lejos de las ciudades.
También interesa tener:
atmósfera estable,
poca humedad,
poca contaminación lumínica
y gran altitud, entre otras características.
Lugares como Mauna Kea en Hawái o Paranal en Chile son famosos precisamente por las condiciones favorables para la observación astronómica.
La atmósfera no desaparece allí.
Pero las condiciones pueden ser suficientemente buenas como para reducir considerablemente sus efectos.
¿Por qué los telescopios espaciales son tan importantes?
Porque desde el espacio desaparece una de las grandes barreras de la astronomía terrestre:
la atmósfera.
El telescopio espacial James Webb, el Hubble y otros observatorios espaciales pueden observar sin las mismas turbulencias atmosféricas que afectan a los telescopios terrestres.
Eso permite estudiar objetos mucho más débiles y obtener imágenes y espectros de enorme precisión.
NASA destaca que la atmósfera terrestre puede alterar las observaciones ópticas realizadas desde tierra y que los telescopios espaciales evitan gran parte de ese problema.
¿Las estrellas parpadean desde la Luna?
Esta pregunta tiene una respuesta interesante.
La Luna prácticamente no tiene una atmósfera como la terrestre.
Por eso un observador situado sobre la superficie lunar no experimentaría el mismo centelleo atmosférico que nosotros vemos desde la Tierra.
NASA utiliza precisamente este ejemplo para explicar que las estrellas no «twinkle» en el espacio; el efecto que conocemos procede de nuestra atmósfera.
Eso nos permite imaginar algo muy curioso:
una noche estrellada desde la Luna sería diferente de una noche estrellada desde la Tierra.
Las estrellas aparecerían mucho más estables.
Entonces, ¿qué estamos viendo realmente cuando una estrella parpadea?
Estamos viendo el resultado de una interacción.
La estrella está a una distancia enorme.
Su luz viaja durante años por el espacio.
Finalmente llega al entorno de la Tierra.
Penetra en la atmósfera.
Encuentra diferentes capas de aire.
La turbulencia modifica ligeramente el camino de la luz.
Nuestros ojos reciben una señal que cambia rápidamente.
Y nuestro cerebro interpreta esos cambios como un parpadeo.
La estrella está tranquila.
El aire que hay entre ella y nosotros es lo que está cambiando.
Hay una última diferencia fascinante
Cuando observamos una estrella, vemos luz que salió de ella hace muchísimo tiempo.
No estamos viendo necesariamente cómo está «ahora mismo».
Estamos viendo cómo era cuando esa luz comenzó su viaje.
Con las estrellas más lejanas, ese viaje puede durar miles, millones o incluso miles de millones de años.
El parpadeo que vemos esta noche no está ocurriendo en la estrella.
Está ocurriendo aquí.
En nuestra propia atmósfera.
La estrella puede llevar años, décadas o siglos brillando prácticamente de la misma manera mientras nosotros la vemos «parpadear».
Eso convierte a nuestro cielo en una experiencia muy peculiar.
Estamos observando acontecimientos antiquísimos a través de una atmósfera que modifica ligeramente la señal durante el último tramo del viaje.
Cómo distinguir fácilmente una estrella de un planeta
La próxima vez que mires al cielo, prueba este pequeño experimento.
Busca un punto muy brillante.
Obsérvalo durante unos segundos.
Si parece cambiar rápidamente de brillo o de color, probablemente sea una estrella, especialmente si está relativamente alta en el cielo.
Después busca un objeto brillante que parezca más estable.
Podría tratarse de un planeta.
Pero recuerda:
no es una prueba definitiva.
La posición del objeto, la atmósfera y las condiciones de observación también importan.
Para estar completamente seguro, puedes utilizar una aplicación astronómica o una carta del cielo.
El cielo parece tranquilo, pero está lleno de movimiento
Cuando miramos las estrellas desde una ventana o desde el campo, el cielo parece inmóvil.
Pero en realidad están ocurriendo muchas cosas.
Los planetas están orbitando.
La Tierra está girando.
La atmósfera está en movimiento.
Las estrellas se desplazan lentamente por el cielo debido a la rotación terrestre.
Y la luz de cada objeto está atravesando un medio que cambia constantemente.
Lo que vemos como una escena tranquila es en realidad un sistema dinámico.
Una pequeña turbulencia puede cambiar lo que vemos a millones de kilómetros
Quizá esa sea la parte más impresionante.
Una corriente de aire caliente o fría situada dentro de nuestra atmósfera puede alterar la imagen de un objeto que está a años luz de distancia.
La distancia no impide que el efecto sea visible.
No estamos modificando la estrella.
Estamos modificando la señal que llega hasta nuestros ojos.
Es un recordatorio perfecto de que observar el universo no consiste simplemente en mirar.
También consiste en atravesar el lugar donde estamos.
Y la atmósfera puede ser un obstáculo... y también una ventana
Sin atmósfera, la Tierra sería un lugar completamente diferente.
La atmósfera nos protege.
Nos permite respirar.
Regula nuestro clima.
Pero para los astrónomos también supone una barrera.
Distorsiona parte de la luz.
Absorbe determinadas longitudes de onda.
Produce turbulencias.
Y limita la resolución de los telescopios terrestres.
Por eso la astronomía moderna utiliza una combinación de:
observatorios terrestres,
óptica adaptativa
y telescopios espaciales.
Cada uno tiene sus ventajas.
La próxima vez que veas una estrella parpadear...
No pienses que está encendiéndose y apagándose.
Piensa en su viaje.
La luz salió de la estrella.
Atravesó el espacio durante un tiempo que puede ser enorme.
Llegó finalmente a nuestro planeta.
Entró en la atmósfera.
Encontró turbulencias.
Y después de todo ese viaje terminó llegando a tus ojos.
El pequeño parpadeo que ves en el cielo no está ocurriendo en la estrella.
Está ocurriendo en los últimos kilómetros de su viaje.
Y cuando veas un planeta brillante que parece mantenerse estable, recuerda que su pequeño disco está haciendo algo diferente.
La luz que procede de distintas partes de ese disco ayuda a compensar las perturbaciones atmosféricas.
Por eso:
las estrellas suelen centellear y los planetas suelen brillar de forma más tranquila.
No porque las estrellas sean inestables.
No porque los planetas tengan una luz diferente.
Sino porque:
el tamaño aparente de la fuente + la atmósfera terrestre = la forma en que percibimos su brillo.
Y quizá la próxima vez que mires al cielo nocturno puedas hacer una pequeña prueba.
Busca una estrella.
Busca un planeta.
Míralos durante unos segundos.
Y recuerda que entre tú y esos mundos hay una fina capa de aire que puede transformar una señal procedente de distancias enormes.
El universo puede estar quieto... y aun así parecer que parpadea.
¿Eres capaz de distinguir a simple vista una estrella de un planeta?
Te leo en los comentarios.
Fuentes consultadas
NASA Science — Why Stars Twinkle
https://science.nasa.gov/image-article/apod-2000-july-25-why-stars-twinkle/
NASA Science — Firing Lasers to Tame the Sky
https://science.nasa.gov/image-article/apod-2021-february-10-firing-lasers-to-tame-the-sky/
NASA Science — Launchpad: Atmosphere and Optical Telescopes
https://science.nasa.gov/eclips/videos/atmosphere-and-optical-telescopes/
EarthSky — Why do stars twinkle, but planets don't?
https://earthsky.org/space/why-dont-planets-twinkle-as-stars-do/
NASA Science — Electromagnetic Spectrum educational material
https://assets.science.nasa.gov/content/dam/science/hpd/heat/Electromagnetic__Spectrum_Lesson_Helio%20Teachers.pdf
NASA Science — Symphony of stars: The science of stellar sound waves
https://science.nasa.gov/universe/exoplanets/symphony-of-stars-the-science-of-stellar-sound-waves/
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