El año luz no mide años: así es la unidad con la que los científicos calculan lo incalculable

La herramienta principal que tenemos los astrónomos para estudiar todo lo referente al cosmos es la luz. A partir de ella podemos determinar la edad, la composición, el tamaño y, sobre todo, la distancia a la que se encuentran los objetos unos de otros.

Hace algunos ayeres, los científicos pensaban que existía un elemento al que llamaban éter, que permeaba todo el universo y servía como medio sobre el cual se propagaba la luz y se movían los objetos. A partir de éste se intentaban explicar y calcular los movimientos de los cuerpos a través del cosmos.

Posteriormente, Galileo Galilei trató de comprender la naturaleza del movimiento y de medir la velocidad con la cual se desplazaban los cuerpos y, en especial, la luz. Falló. La tecnología con la que contaba hace cuatro siglos no le permitió medir algo tan rápido.

Ya en los siglos XIX y XX aparecieron inconsistencias cuando se intentó explicar el comportamiento de los electrones desde el punto de vista electromagnético clásico. Tuvimos que esperar la llegada de la mecánica cuántica para comprender su verdadera naturaleza.

Pero la cereza en el pastel llegó cuando Albert Einstein, en su Teoría Especial de la Relatividad, encontró que una de las constantes fundamentales del universo era la velocidad de la luz, y que cualquier estudio del movimiento debía hacerse con respecto a ella.

Electrones, cuántica y luz

Uno de los enlaces clave entre la velocidad de la luz y la relatividad surgió cuando Albert A. Michelson y Edward W. Morley realizaron un experimento conceptualmente similar al de Galileo, pero con mayor precisión tecnológica. Enviaron un haz de luz en dos direcciones perpendiculares y compararon sus tiempos de recorrido. No encontraron diferencia alguna.

Esto sólo podía significar que el éter no existía y que la velocidad de la luz era la misma en todas direcciones. Décadas después, con el desarrollo de la mecánica cuántica, se descubrió que las partículas de luz, los fotones, siempre se mueven precisamente a esa velocidad.

Todas estas coincidencias llevaron a Einstein a formular sus teorías de la relatividad, en las que la luz es la protagonista. En particular, la Relatividad Especial elimina al éter como medio universal y establece a la velocidad de la luz como una constante fundamental de la naturaleza.

Todo este camino ayudó a cimentar su importancia cósmica, ya que además de lo aprendido mediante la astronomía, se le asignaron propiedades físicas esenciales para entender los procesos estelares y calcular distancias con mayor precisión.

Luz, distancia y ¿años?

Bueno, ¿y todo esto qué tiene que ver con las distancias? Nada… y mucho. Lo anterior fue una introducción a cómo se determinó el valor de la velocidad de la luz, que hoy sabemos es exactamente de 299,792,458 metros por segundo.

Un valor que, hasta donde sabemos, es constante en cualquier lugar del cosmos. No hay mejor herramienta que algo invariable para medir distancias tan enormes como las que existen en el Universo.

El ejemplo típico que utilizamos los astrónomos cuando alguien nos pregunta es el tiempo que tarda la luz en llegar del Sol a nuestro rostro: “¡ocho minutos!”, decimos con la seguridad de quien sabe que está afirmando un hecho físico bien establecido.

“¡Un momento!”, dirá alguien. “¿No que distancias? ¿Por qué me hablas en tiempo?” La respuesta está en una costumbre humana de mezclar conceptos, pero que tiene fundamento físico: la distancia se obtiene a partir de la velocidad y el tiempo, el verdadero, no el meteorológico.

Los años luz NO miden tiempo

Aclarado lo anterior, pongámonos serios y hagamos una cuenta rápida. Recordemos la fórmula de la velocidad, que se obtiene dividiendo la distancia entre el tiempo. Para fines prácticos redondearemos la velocidad de la luz a 300 mil kilómetros por segundo.

Eso significa que la luz recorre 300 mil kilómetros cada segundo. Si tomamos la circunferencia de la Tierra, de unos 40,000 kilómetros, podríamos darle casi siete vueltas y media en un solo segundo viajando a esa velocidad. Algo verdaderamente sorprendente.

La pregunta natural es: si esa es la distancia recorrida en un segundo, ¿cuál será la correspondiente a un año? Basta multiplicar esos 300,000 kilómetros por el número de segundos en un año, obteniendo aproximadamente 9.5 billones de kilómetros.

Una cantidad que resulta muy útil en astronomía para evitar números inmanejables, y que nos permite decir, por ejemplo, que la estrella más cercana al Sol, Próxima Centauri, se encuentra a unos 4.2 años luz. Aunque, si queremos ir más lejos, necesitaremos usar los pársecs… pero eso queda para la próxima entrega.