Es común que en las noticias sobre nuevos exoplanetas, encontremos cosas como: “astrónomos descubren un planeta que es cinco veces más pesado que Júpiter”.

¿Cómo podemos saber cuánto pesa algo tan lejano? Para empezar, ¿cómo podemos saber cuánto pesa Júpiter o la Tierra?

Peso y masa

De manera cotidiana nos preguntamos “¿cuánto pesas?”, y damos una respuesta en kilogramos.

Eso quiere decir que en realidad estamos hablando de la masa: la cantidad de materia que hay en alguna cosa, o en una persona.

El peso por otro lado, es la fuerza con la que la Tierra atrae a los objetos debido a la gravedad.

La masa está relacionada con el peso, porque esa fuerza de atracción sí dependerá de la masa del objeto.

Isaac Newton fue quien por primera vez describió las características de esta atracción gravitacional, en su libro “Philosophiæ naturalis principia mathematica” (Principios matemáticos de filosofía natural), publicado en 1687.

Manzanas y planetas

Cuando Newton publicó su libro, la Física ya era una ciencia por méritos propios desde años atrás, pero sin duda esa obra determinó una nueva forma de entender y explicar el mundo.

En él se incluyen las famosas “tres leyes de Newton”, sobre el movimiento y también la ley de la gravitación universal y el cálculo: toda una rama nueva de las matemáticas que Newton desarrolló para describir sus leyes.

Y resulta que como la ley de la gravitación universal no solo explica cómo caen las manzanas en las cabezas de los científicos, sino cómo giran los planetas, también nos da la clave para saber cuánto pesan los planetas. Más bien su masa.

Lo que Newton encontró es que la atracción gravitacional entre dos objetos depende de la cantidad de materia que tengan y de la distancia a la que estén: mientras más masa tengan más se atraen, mientras más cerca estén más se atraen.

Estrellas y satélites

Determinar el tamaño de una estrella o planeta no es tan complicado, podemos hacerlo con observaciones astronómicas, pero para la masa tendremos que tomar en cuenta la atracción gravitacional.

Como la gravedad siempre sucede en pares, para determinar la masa de un planeta, tendremos que observar la forma en la que orbita alrededor de su estrella o la cómo interactúa con sus satélites naturales.

Por ejemplo: la Tierra y la Luna se atraen entre ellas, con una fuerza que depende de sus masas y eso es algo que se refleja en la forma en la que orbita la Luna a nuestro alrededor.

Lo que hacemos es observar esos “tirones” gravitacionales que se dan entre objetos celestes y entonces usar las ecuaciones de movimiento, que Newton escribió hace más de tres siglos, para conocer la masa de algún planeta, o satélite, o estrella.

Mientras más lejos esté el planeta del que queramos conocer su masa, la observación de las interacciones gravitacionales será más complicada.

Para superar esas dificultades se han diseñado dispositivos como NEID, un espectrógrafo de la NASA, que es capaz de observar ligeras fluctuaciones gravitatorias entre estrellas y planetas, lo que nos permitirá seguir “pesando” el Universo, sin básculas y sin salir de casa.