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25 de junio de 2010

De las cefeidas al desplazamiento al rojo y la expansión del universo

Hoy vamos a probar algo diferente. Normalmente me limito a explicar la física y punto; hoy, aprovechando la asignatura de Historia de la Ciencia que he tenido el pasado cuatrimestre, voy a hablar de cómo el descubrimiento de las cefeidas, de las que hablé en la última entrada, llevó al desplazamiento al rojo, que posteriormente llevaría a la idea del Big Bang. Hoy vamos con algo de historia.

A principios del siglo XX una mujer de las que la ciencia y la historia se olvidan, estaba llevando a cabo su tedioso trabajo en el Harvard College Observatoy, un trabajo al que se veían relegadas casi el total de las astrónomas de la época, el de calculista. Esta mujer era Henrietta Swan Leavitt, licenciada en el Radcliffe College, al que también acudieron otras mujeres (era femenino) notables, como Hellen Keller o Benazir Bhutto. Su trabajo consistía en clasificar según su brillo las estrellas que aparecían en las imágenes tomadas en el observatorio. Aunque monótono y aburrido, este trabajo era perfecto para descubrir lo que iba a revolucionar la astronomía por completo, las cefeidas, estrellas "intermitentes" cuyo período de intermitencia está relacionado con su brillo.

Leavitt notó que había estrellas en las imágenes de la Nube de Magallanes que variaban su brillo periódicamente, y que cuanto más brillantes eran esas estrellas, mayor era su período. Con esos datos, podemos averiguar la distancia a la que se encuentran. Leavitt publicó su descubrimiento en 1908, el cual confirmó definitivamente en 1912 en un artículo en el que analizaba 1777 estrellas variables que aparecían en las imágenes que estudió.

El problema de la distancia era un problema bastante peliagudo para los astrónomos. Por más cuerpos que observaran, no tenían forma alguna para averiguar su distancia. En esos momentos, se estimaba el tamaño del universo, que se limitaría a la Vía Láctea, como de 30 000 años luz. Sin embargo, esto cambió cuando se aplicaron las técnicas de Leavitt. No fue ella quien lo hizo, sino otro astrónomo, esta vez en el Observatorio Monte Wilson, Harlow Shapley.

En Monte Wilson, Shapley ya había tratado con las cefeidas, dando una teoría para la causa de su variación de luminosidad. También estudió los cúmulos globulares. En ellos, Shapley buscó cefeidas para determinar su distancia. La conclusión a la que llegó fue asombrosa. La Vía Láctea medía 300 000 años luz, diez veces más de lo que se pensaba hasta el momento. También comprobó algo clave para la historia del pensamiento: el Sol no se encontraba en ninguna posición privilegiada (se pensaba que estaba en el centro de la galaxia), sino en otro lugar sin ninguna relevancia.

En 1920 sucedió esto. Es muy posible que tengamos parientes, vecinos, o conozcamos a alguien que ya viviera en esa época. No hace ni un siglo, la humanidad seguía pensando que éramos el centro de la galaxia (y del universo por extensión). A mí me asombra lo rápido que puede cambiar nuestra mentalidad (al menos la de algunos), y vivir con la certeza absoluta de algo que hace muy poco tiempo se desconocía. También es otro ejemplo de cómo la ciencia se extiende más allá de su campo, pudiendo sacudir y derrumbar creencias muy arraigadas en nuestro ideario colectivo.

Shapley dejó Monte Wilson en 1920 con la idea de que el Universo se limitaba a la Vía Láctea para ocupar una cátedra en Harvard, pero su puesto de "astrónomo revolucionario" no quedó, por suerte, vacante. Fue ocupado por Edwin Hubble, quien da nombre al telescopio Hubble.

En 1924 Hubble estudiaba "nebulosas espirales" y acudió, una vez más al descubrimiento de Leavitt: buscó cefeidas en ellas para calcular la distancia. Los resultados sacudirían de nuevo el pensamiento de la humanidad: no eran 300 000 años luz, las nebulosas estaban a 700 000 años luz. El universo tenía que medir eso como mínimo y además este no se limitaba a la Vía  Láctea, había más allá. Esto último ya lo pensaban algunas personas, no Shapley, pero este descubrimiento confirmó la intuición de muchos astrónomos. Y por si todo esto no fuera suficiente, esas "nebulosas" que Hubble estudiaba, resultaron ser otras galaxias.

Hubble usó estos datos junto a los de los espectros de las estrellas, nebulosas y demás objetos estudiados, y vio el desplazamiento al rojo.  Entre 1929 y 1931 concluyó que esto indicaba que los objetos se alejaban, cada uno a una velocidad, más alta cuanto más lejos estaba. El universo se expandía. En poco más de 10 años hemos pasado de un pequeño universo de 30 000 años luz limitado a una galaxia, a un universo de al menos 700 000 años luz y poblado de numerosas galaxias que además se está expandiendo. El cambio es bastante notorio, y por tanto es normal que la idea de la expansión del universo esté tan arraigada entre nosotros.

Pero, si el universo está en expansión, ¿antes estaba todo junto? El camino al Big Bang ya está empezado, pero aún queda un trecho que recorrer.

Es difícil hablar de fuentes para este artículo, porque la principal no se puede comprobar, pues son las clases que he tenido de esta asignatura. Para detalles (como fechas, números, etc), Wikipedia.

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