La astrometría , conocida antiguamente con el nombre de astronomía posicional (el especialista es un astrométrólogo ) es la rama de la astronomía que evalúa la posición, distancia y movimiento de las estrellas y otros objetos celestes . La distancia de las estrellas se calcula midiendo su paralaje anual . La astrometría también les da a los astrónomos un marco de referencia para sus observaciones y se utiliza en el desarrollo del Tiempo Universal .
La astrometría es fundamental en áreas como la mecánica celeste , la dinámica estelar y la astronomía galáctica . También es la base de observación para el estudio de la dinámica de los cuerpos en el Sistema Solar , lo que permite, en particular, confirmar el principio de Copérnico y el heliocentrismo .
El origen de la astrometría al menos desde los tiempos antiguos y fue en gran parte sinónimo de la astronomía hasta el XIX ° siglo, cuando otros tipos de estudios astronómicos como la espectroscopia se hizo posible. Con el tiempo, la astrometría ha experimentado diversos desarrollos con la invención del reloj de sol , el sextante , el astrolabio , el telescopio , el heliómetro y el telescopio meridiano .
En el IV º siglo aC. AD , Aristarchus de Samos hizo uno de los primeros intentos de calcular los tamaños y distancias del Sol y la Luna . Entonces Eratóstenes inventó un sistema de latitud y longitud, y usó la variación en la elevación del Sol para estimar el tamaño de la Tierra; valor bastante exacto que se utilizó durante cientos de años. Por último, el II ° siglo antes de Cristo. AD , Hipparchus compila el primer catálogo de estrellas e inventa la escala de magnitud aparente .
Después del declive del Imperio Romano, los avances astronómicos se concentraron en el este, particularmente en China bajo la dinastía Han del 206 a. C. AD hasta 220 e India. El Imperio Gupta alrededor del 320 d.C. AD , fomentó la navegación y las matemáticas, incluida la adopción del concepto de cero y el uso de números arábigos . La influencia es mutua con los países árabes más cercanos geográficamente que Europa. La astronomía fue reconocida como una disciplina aparte en la India y alrededor del año 500 , Aryabhata creía que la Tierra era una esfera giratoria.
El Islam, por otro lado, se basó en textos griegos y enseñó la astronomía como disciplina, particularmente para responder preguntas prácticas como la dirección de las mezquitas a La Meca , el ritmo de las oraciones durante el día y el cálculo preciso del comienzo y el final de la Ramadán . Lo demuestra el éxito de Albatenio en X ª siglo para mejorar las descripciones de Ptolomeo sobre las órbitas del sol y de la luna . Asimismo, Ibn Yunus describió alineaciones planetarias y eclipses lunares.
En China alrededor del XI ° siglo y XII ° siglo observación astronómica se convirtió floreciente. Bajo la influencia de los emperadores, que querían asegurar a su dinastía un destino favorable gracias a la astrología , se desarrollaron los catálogos de estrellas y el seguimiento de cometas .
Europa se volvió más próspera y más estable hacia el final de la Edad Media, lo que permitió que la ciencia se restableciera. Nicolás Copérnico sentó las bases de un modelo heliocéntrico creíble y demostró que la Tierra estaba sujeta a tres tipos de movimiento en el espacio: rotación alrededor del sol, rotación sobre sí misma y finalmente precesión . Sin embargo, sus observaciones realizadas sin telescopio , dado que su invención sólo se llevaría a cabo después, no fueron tan precisas. Solo con Johannes Kepler , Galileo e Isaac Newton se entendió que las órbitas de los planetas del sistema solar eran elípticas y no circulares.
El establecimiento de un sistema heliocéntrico trajo consigo otra comprensión, la Tierra estaba en movimiento, las estrellas supuestamente fijas no podían estar quietas. A menos que estén a una distancia infinita, necesariamente deben tener movimiento de paralaje . Por lo tanto, se estableció esta importante noción en astrometría y comenzó la búsqueda para medir la paralaje, por pequeña que sea.
En el XVII ° siglo , con el desarrollo de la Compañía de las Indias y el establecimiento de asentamientos , un tema más urgente condujo al desarrollo de las observaciones astrométricas: la marítima con la determinación de la longitud .
Sin una longitud precisa, los barcos que se perdieron en el mar no pudieron encontrar su ruta original. Y estaba directamente relacionado con la medición del tiempo . La ubicación de las estrellas permitía una orientación, pero solo con el conocimiento de la hora local se puede ubicar uno mismo. Para dar respuesta a este problema, Luis XIV en Francia decide crear el Observatorio de París y Carlos II en Inglaterra del Real Observatorio de Greenwich con el objetivo de crear catálogos de estrellas para la navegación marítima.
A esto siguió la creación de almanaques como el Knowledge of the Times . Al mismo tiempo, se diseñó el sextante , utilizado en particular por Elisabeth Hevelius para medir la altura de las estrellas en relación con el horizonte. El sextante se volvió más compacto para su uso a bordo de un barco. Combinado con un cronómetro y un almanaque náutico, los marineros finalmente pudieron establecer una longitud. El problema de la navegación marítima se solucionó y la Junta de Longitud se detuvo en 1828.
Las paralaje anuales de las estrellas, al ser extremadamente pequeñas, son muy difíciles de medir. Teniendo valores inferiores a un segundo de arco, se tiene en cuenta un factor de perturbación: la turbulencia atmosférica . Les premières mesures réussies de parallaxes des étoiles (et par déduction leurs distances par rapport à la Terre ) se sont établis que très tard vers 1830 , le temps d'avoir non seulement de meilleurs instruments mais aussi de pouvoir discerner les étoiles les plus proches de la tierra. A Friedrich Bessel se le atribuye generalmente el mérito de ser el primer astrónomo en medir el paralaje, con la ayuda del trabajo de William Struve . Bessel estableció la distancia desde la estrella 61 Cygni a 10,5 años luz, para un paralaje de 0 "31. Las estrellas Vega y Sirius fueron las primeras estrellas con 61 Cygni cuyas distancias se midieron con buena precisión.
La técnica se aplicó a muchas más estrellas de diferentes observatorios y astrónomos, pero la tarea de reunir a las diversas obras y establecer un catálogo de referencia fue una de las actividades del astrónomo Louise Jenkins Freeland el XX ° siglo. Su obra y su catálogo (Catálogo general de paralaje estelares trigonométricos ) seguirán siendo un referente hasta el lanzamiento del satélite Hipparcos .
La llegada de la fotografía dio lugar, en 1887 , a un proyecto muy ambicioso: la Carte du Ciel . Desafortunadamente fue abandonado después de la creación de muchas placas fotográficas con la coordinación de varios observatorios para calcular las coordenadas de las estrellas. Sin embargo, la fotografía se ha convertido en una técnica común para cartografiar grandes partes del cielo en la actualidad con el uso de sensores CCD .
Con el proyecto Hipparcos adoptado en 1980, el lanzamiento del satélite en 1989, luego la publicación del catálogo Hipparcos, la astrometría dio un salto adelante y esto mejoró en un factor de 50 la estimación de las distancias de miles de estrellas. El satélite Gaia asumió el control en 2013. La precisión de los cálculos de Hipparcos se mejoró en un factor de 100 y permitió el mapeo de millones de estrellas.
Aún másLas mediciones de las distancias de objetos muy distantes se realizan mediante métodos fotométricos o mediante el uso de indicadores secundarios como la ley de Tully-Fisher para galaxias , que relaciona la velocidad máxima de una estrella con la magnitud absoluta de la galaxia.
Sextante
Reloj de sol de precisión en Bütgenbach
Astrolabio persa del siglo XVIII. Exhibido en el Museo Whipple de Historia de la Ciencia , Cambridge
Réplica del telescopio de 6 pulgadas que Isaac Newton presentó a la Royal Society en 1672
Telescopio Crossley, 36 pulgadas (910 mm) ubicado en el Observatorio Lick
Heliómetro del Observatorio Kuffner
El telescopio meridiano del Observatorio de Besançon a finales del siglo XIX
La astrometría se puede realizar utilizando diferentes sistemas de coordenadas celestes .
El más simple es el sistema de coordenadas horizontales , que involucra la "esfera local". Sin embargo, la astrometría moderna utiliza el sistema de coordenadas polares para localizar la dirección de las estrellas. Cada una de las estrellas debe estar representada por un punto en la superficie de una esfera de unidad de radio. Para ubicar la posición de uno de los puntos, se debe transferir a dos planos perpendiculares que pasan por el centro de la esfera utilizando los otros dos ángulos.
Una variedad de factores introducen errores en la medición de las posiciones estelares, incluidas las condiciones atmosféricas, las imperfecciones en los instrumentos y los errores cometidos por el observador o las mediciones del instrumento. Muchos de estos errores se pueden reducir mediante una variedad de técnicas, como la mejora de instrumentos y la eliminación de datos.
Las primeras estimaciones de qué tan lejos estamos de las estrellas más cercanas se hicieron mediante mediciones precisas de paralaje , un método de triangulación que utiliza la órbita de la Tierra como referencia.
Entre 1989 y 1993 , el satélite artificial Hipparcos , lanzado por la Agencia Espacial Europea , midió el paralaje de unas 118.000 estrellas con una precisión del orden de un milisegundo de arco , lo que permitió determinar la distancia entre las estrellas y nosotros en más de 1,000 parsecs .
Para los astrónomos aficionados , hay varios programas disponibles para realizar astrometría. Algunos son más eficientes que otros. Astrometica de Herbert Raab ofrece muchas funciones de análisis y es ideal para las necesidades de los astrónomos aficionados. Otro software muy eficiente y fácil de usar es LagoonAstrométrie de Benjamin Baqué. Pero este último está más destinado a la identificación de objetos.