En 2026 se cumplen tres siglos y medio de una serendipia científica que nació con el intento de Galileo de calcular las coordenadas de un barco en alta mar por los eclipses de las lunas de Júpiter, y que llevó al astrónomo danés Ole Rømer a la primera prueba de que la luz viajaba a una velocidad finita. Un estudio actual muestra que su método continúa siendo válido.
Hace 350 años, un joven astrónomo danés llamado Ole Rømer propuso que la luz no se propagaba de forma instantánea como hasta entonces solía creerse, sino que viajaba a una velocidad finita. El valor de aquella primera medición resultó sorprendentemente próximo al real, teniendo en cuenta la primitiva tecnología del siglo XVII. Rømer llegó a su hallazgo a través de un método ingenioso: medir los eclipses de las lunas de Júpiter, una técnica que un estudio actual ha validado comparando instrumentos de la época con los avanzados de hoy.
En la era de las grandes exploraciones, cuando las travesías oceánicas dibujaban el mapa del mundo, determinar la posición de un barco en alta mar era aún un problema espinoso. Su resolución era una cuestión de vida o muerte, o de diferencia entre el éxito y el fracaso de una expedición. La latitud se resolvía midiendo el ángulo de los astros sobre el horizonte, pero para la longitud no hay una referencia natural fija; dependía de calcular la diferencia horaria entre distintos puntos con respecto a la esfera celeste, un desafío para los relojes de la época.
Por ello, los reyes ofrecían recompensas a quien idearan un modo de precisar la longitud durante la navegación. En 1616 Galileo Galilei se presentó al premio ofrecido por el monarca español Felipe III con un método que empleaba como reloj universal los eclipses de las lunas de Júpiter —sobre todo de una de ellas, Ío—, descubiertas por el astrónomo italiano gracias a su telescopio perfeccionado. Pero aunque este procedimiento podía ser útil en tierra, a bordo de un barco era más difícil observar y cronometrar estos eclipses con los relojes de entonces.
Así, Galileo no consiguió la recompensa y el problema de la longitud tendría que esperar al siglo siguiente para encontrar solución, gracias a la invención de cronómetros más precisos. Pero las observaciones de los eclipses de Ío no quedarían olvidadas; medio siglo después se aplicarían a su propósito original, el cálculo de longitudes, para conducir finalmente a otro derrotero de lo más inesperado en un brillante ejemplo de serendipia científica.
En 1671 el rey Luis XIV de Francia colocó al astrónomo italiano Giovanni Domenico Cassini al frente del Observatorio Real recién creado en París. Cassini fue el primero en aplicar de forma práctica el método de Galileo para calcular longitudes. Con este fin envió a su colaborador Jean Picard a Uraniborg, el antiguo observatorio que había fundado y utilizado el danés Tycho Brahe en la isla de Ven, entre Dinamarca y Suecia.
Para su labor, Picard contó con la ayuda de un joven danés que había completado sus estudios en la Universidad de Copenhague y que conocía bien el trabajo de Brahe.
Picard y Rømer registraron unos 140 eclipses de Ío mientras Cassini hacía lo propio desde París, lo que sirvió para calcular la diferencia de longitud entre ambos enclaves. Cuando el francés terminó su tarea asignada en Uraniborg, quedó tan satisfecho del trabajo de Rømer que le invitó a acompañarlo a París para continuar con sus investigaciones.
Pero los registros de los eclipses mostraban una curiosa discrepancia. Según explica a SINC el físico Fabio Falchi, del Instituto de Ciencia y Tecnología de la Contaminación Lumínica en Italia, Cassini ya había advertido que en ciertos eclipses de Ío había un retraso temporal. En agosto de 1676, el director del observatorio parisino anunciaba que un ocultamiento previsto para el 16 de noviembre se demoraría unos 10 minutos con respecto a la misma efeméride anterior. La explicación más obvia e inmediata era que la luz viajaba a velocidad finita.
La naturaleza de la luz había interesado desde la antigüedad: ¿era algo siempre presente o se desplazaba? Y si se trataba de lo segundo, ¿a velocidad finita o infinita? Los que asumían una propagación instantánea de la luz se apoyaban en grandes nombres como Kepler o Descartes. Pero la opción de una velocidad finita se había manejado desde siglos atrás, y el propio Galileo había iniciado una experimentación rudimentaria sobre ello, que fue inconcluyente.
“Probablemente la idea se originó en discusiones entre los astrónomos del observatorio de París, sobre todo Cassini, Rømer y Picard, aunque no sabemos quién fue el primero”, comenta Falchi. Cassini admitió que una velocidad finita de la luz explicaría por qué se observaba una demora en los eclipses de Ío cuando Júpiter se alejaba de la Tierra, ya que en tal caso la luz debía recorrer mayor distancia hasta nosotros que cuando ambos planetas se aproximaban.
Sin embargo, Cassini encontraba serias objeciones a la hipótesis; por ejemplo, la anomalía detectada en el caso de Ío no parecía afectar a los otros tres grandes satélites de Júpiter, Ganímedes, Calisto y Europa. Picard compartía la suspicacia de su director. Por el contrario, Rømer estaba convencido de que la luz viajaba a velocidad finita y explicaba el efecto, no aparente en eclipses de otras lunas por lo que el danés atribuía a dificultades de observación.
El 21 de noviembre de 1676, Rømer anunciaba sus resultados a la Real Academia de Ciencias de Francia. No se conserva el informe de aquella presentación y el propio astrónomo nunca publicó estudio alguno al respecto, pero afortunadamente quedó constancia de su trabajo gracias a que la noticia de la charla se publicó el 7 de diciembre en el Journal des sçavans, la primera revista científica de la historia que llevaba algo más de un decenio de existencia.
La investigación de Rømer no quedó corta de repercusiones, sobre todo desde que el 25 de junio del año siguiente una traducción al inglés del artículo original apareciera en la revista Philosophical Transactions of the Royal Society, la publicación de referencia en la ciencia inglesa. Entre quienes abrazaron con entusiasmo la hipótesis de la velocidad luminal finita expuesta por Rømer se encontraban figuras de la talla de Isaac Newton, Christiaan Huygens, Edmond Halley o el astrónomo real John Flamsteed.
Cassini, por el contrario, y aunque concedió a Rømer todo el crédito de la autoría de la hipótesis, nunca se convenció de que fuese correcta. Ambos astrónomos ya habían fallecido cuando en 1729 James Bradley confirmó la velocidad finita de la luz con el descubrimiento de la aberración estelar, el aparente desplazamiento de las estrellas por el movimiento terrestre.
Si bien no sería hasta los siglos XIX y XX cuando se cifró con precisión la velocidad de la luz en 299 792,458 km/s, el trabajo de Rømer ya implicaba un valor concreto: un eclipse de Ío parecía demorarse unos 22 minutos cuando la Tierra se hallaba en el punto más alejado de Júpiter, por lo que este sería el tiempo que la luz tardaría en cruzar una distancia igual al diámetro de la órbita terrestre. Con los datos de Rømer, el cálculo resultaría en una velocidad de entre 242 000 y 283 000 km/s, según publican Falchi y sus colaboradores en European Journal of Physics.
El danés no llegó a presentar este dato, supuestamente por la oposición de Cassini y Picard. Falchi añade que los valores variados que se obtienen de las observaciones en años diferentes también pudieron disuadirle de apostar por una cifra. Pero aunque el error hoy parezca abultado, puede considerarse una gesta científica para la tecnología del siglo XVII, cuando no solo se carecía de la más remota idea sobre la magnitud de la velocidad de la luz, sino que ni siquiera se había aceptado el concepto de que existiera tal velocidad.
De hecho, el estudio de Falchi no tenía como objetivo principal revisar cálculos de época, sino verificar si el método de Rømer era viable, replicando las observaciones con telescopios similares a los de entonces y cronómetros mecánicos, y comparándolas con el uso de medios modernos con cámaras digitales y mediciones sincronizadas con relojes atómicos. “Nuestro trabajo confirma que el abordaje de Rømer era correcto y permitía probar que la velocidad de la luz es finita”, resume Falchi.
Nuestro trabajo confirma que el abordaje de Rømer era correcto y permitía probar que la velocidad de la luz es finita
Es más, y aunque los resultados de Falchi con medios similares a los de Rømer solo se desvían un 2 % del valor real de la velocidad de la luz —con las tecnologías modernas se llega a solo un 0,2 % de desviación—, el físico aclara que el error más dilatado del danés no vino causado por defectos en la metodología: “No se debió a dificultades de observación o a una falta de calidad de los telescopios o de los relojes, sino a limitaciones en la comprensión precisa de cómo los satélites de Júpiter se movían alrededor de él”.
Referencia:
Falchi, F., et al., "De mora luminis: Roemer’s discovery 350 years later", European Journal of Physics (2026)
Rafael Bachiller es astrónomo y director del Observatorio Astronómico Nacional y del Real Observatorio de Madrid. Como presidente de la Comisión Científica del Trío de Eclipses nos cuenta sus sensaciones antes de la histórica cita del próximo 12 de agosto.
Cuando millones de personas se reúnen para observar un eclipse, se activan algunos de los circuitos más profundos y antiguos del cerebro humano. Esa mezcla de curiosidad, sorpresa y emoción no es un capricho cultural, sino un fenómeno biológico con bases bien estudiadas.
