El Diagrama de Hubble
La idea de que vivimos en un universo en expansión es
uno de los descubrimientos más inesperados e importantes de
la física del siglo XX. Durante decenas de miles de años todos y
todas, incluidos los astrónomos, habían supuesto que el universo
era un escenario estable e inmutable en el que los eventos
astronómicos tenían lugar. Pero en los años 1910s y 1920s, varios
físicos y astrónomos hicieron diversos descubrimientos que
desafiaban las interpretaciones fáciles.
Estos descubrimientos fueron explicados todos por el astrónomo
Edwin Hubble en 1929, con la teoría del universo en expansión.
En este proyecto, volverás a dar los pasos de Hubble y verás los
mismos extraños fenómenos que él vio. Descubrirás por ti misma o
mismo que el universo se está expandiendo.
El descubrimiento del universo en expansión
El descubrimiento de Hubble se dio después de 15 años de
afortunada coincidencia entre la teoría y las observaciones.
En 1915, Albert Einstein desarrolló la Teoría General de la
Relatividad, que explica cómo funciona la gravedad. Cuando Einstein
aplicó la teoría a todo el universo, encontró que hacía una
extraña predicción: todo el espacio debía ser dinámico, y
ya sea contraerse o expanderse. Einstein se negó a creer en
sus propias ecuaciones --como todos los astrónomos por miles de
años antes que él, había supuesto que el tamaño del universo
no cambiaba.
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La galaxia El Sombrero |
Al mismo tiempo, en otro continente, Vesto Slipher, un
astrónomo en el Observatorio Lowell en Flagstaff, Arizona,
estaba terminando un estudio detallado del cielo nocturno.
Examinó varias de las ``nebulosas'' débiles y borrosas que
vio en su telescopio. Midió cuidadosamente los espectros de las
nebulosas --la cantidad de luz que emiten a distintas longitudes
de onda. Encontró que los espectros de casi todas ellas estaban
``desplazados hacia el rojo'' --su luz era más roja de lo que
debería haber sido. Slipher sabía que cuando la luz de un objeto
está desplazada hacia el rojo, el objeto se aleja de la Tierra,
y que su velocidad es proporcional al desplazamiento al rojo.
Calculó las velocidades de las nebulosas y encontró que todas se
alejaban de nosotros increíblemente rápido: una de ellas, la
Nebulosa del Sombrero, se alejaba a 2.5 millones de millas
(cuatro millones de kilómetros) por hora.
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Edwin Hubble |
Mientras tanto, astrónomos en California construían el
telescopio más grande en la historia del mundo hasta entonces
--un nuevo telescopio en el Monte Wilson, cerca de Pasadena, con
un espejo de 100 pulgadas (2.5 metros) de diámetro. En 1923,
Edwin Hubble utilizó este nuevo telescopio para demostrar
que algunas de las nebulosas, incluida la del Sombrero,
son realmente otras galaxias semejantes a nuestra propia
Vía Láctea. Pasó el resto de la década observando a través del
telescopio, tratando de encontrar maneras creativas de medir las
distancias a miles de galaxias.
En 1929, Hubble comparó sus distancias con las medidas de
los desplazamientos al rojo, hechas por Slipher, e hizo su
famosa gráfica, hoy conocida como diagrama de Hubble. El diagrama
original de Hubble mostraba que el desplazamiento al rojo de una
galaxia aumenta linealmente con su distancia de la Tierra.
Mientras más lejos está una galaxia, más rápidamente se aleja de
nosotros. La explicación más simple de la observación de Hubble,
y la que ofreció el propio Hubble, es que el universo entero
se está expandiendo, exactamente como las ecuaciones de Einstein
habían predicho que debería hacerlo. Cuando Einstein oyó acerca de
los resultados de Hubble, dijo que no haberse dado cuenta de la
expansión del universo había sido su ``más grande error''.
La Gran Explosión
Si el universo se está expandiendo, entonces en algún momento en
el pasado debe haber comenzado a partir de un solo punto
--una idea conocida como la Gran Explosión (Big Bang).
El descubrimiento de Hubble, y el posterior desarrollo de la
teoría de la Gran Explosión, cambiaron a la astronomía para siempre.
El escenario de la Gran Explosión está basado en la gráfica de Hubble
de las distancias y los desplazamientos al rojo de otras galaxias, pero
la teoría también hace varias otras predicciones, cada una de las
cuales ha sido probada como cierta por las y los astrónomos a partir
de Hubble. Entre las más importantes están:
1)Las estrellas más viejas en el universo son todas un poco más jóvenes que
la Gran Explosión
2)Las cantidades de hidrógeno y helio, los elementos más ligeros de la tabla
periódica, concuerdan con las cantidades que deberían haber sido
producidas poco después de la Gran Explosión
3)Las y los científicos han encontrado un débil campo de radiación de
microondas que llena el universo, casi igualmente en todas las direcciones
--un remanente de baja intensidad de la radiación de la Gran Explosión
La primera observación es una consecuencia necesaria de la Teoría de la
Gran Explosión, pero podría argumentarse que se trata solamente de una
coincidencia. Pero no hay modelos alternativos viables para dar cuenta
de las observaciones 2 y 3. Las buenas teorías son teorías útiles --hacen
conexiones entre diversos conjuntos de información y ayudan a aclarar
un rango amplio de fenómenos. Desde este punto de vista, el escenario de la
Gran Explosión ha sido una de las teorías más exitosas de la historia.
El proyecto del Diagrama de Hubble
En las páginas que siguen, volverás a dar los pasos que caminó Hubble para
hacer el descubrimiento más importante de la astronomía del siglo XX.
Primeramente, buscarás algunas galaxias en la base de datos Skyserver. Medirás
sus magnitudes para tener una idea aproximada de sus distancias. Usarás
dichas distancias, junto con las medidas de sus desplazamientos al rojo
hechas por Skyserver, para hacer un diagrama de Hubble sencillo.
Después, verás en detalle algunas de las formas en las que las y los
astrónomos calculan la distancia a las galaxias, y aprenderás cómo
encontrar desplazamientos al rojo tú misma. Juntarás estos conocimientos para
hacer una diagrama de Hubble de la misma manera como lo hizo Hubble.
Finalmente, volverás a la base de datos Skyserver para buscar tus propias
galaxias y harás un diagrama de Hubble que nadie más ha hecho antes.
Presiona sobre 'Next' (Siguiente) para comenzar el viaje.
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