26.1: El descubrimiento de las galaxias
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Objetivos de aprendizaje
Al final de esta sección, podrás:
- Describir los descubrimientos que confirmaron la existencia de galaxias que se encuentran mucho más allá de la Vía Láctea
- Explica por qué las galaxias solían llamarse nebulosas y por qué ya no las incluimos en esa categoría
Al crecer en un momento en que el Telescopio Espacial Hubble orbita sobre nuestras cabezas y telescopios gigantes están surgiendo en las grandes cimas de las montañas del mundo, tal vez te sorprenda saber que no estuvimos seguros de la existencia de otras galaxias durante mucho tiempo. La idea misma de que existen otras galaxias solía ser polémica. Incluso en la década de 1920, muchos astrónomos pensaron que la Vía Láctea abarcaba todo lo que existe en el universo. La evidencia encontrada en 1924 que significó que nuestra Galaxia no está sola fue uno de los grandes descubrimientos científicos del siglo XX.
No era que los científicos no estuvieran haciendo preguntas. Cuestionaron la composición y estructura del universo ya en el siglo XVIII. Sin embargo, con los telescopios disponibles en siglos anteriores, las galaxias parecían pequeños parches de luz difusos que eran difíciles de distinguir de los cúmulos estelares y las nubes de gas y polvo que forman parte de nuestra propia Galaxia. A todos los objetos que no eran puntos de luz afilados se les dio el mismo nombre, nebulosas, la palabra latina para “nubes”. Debido a que sus formas precisas a menudo eran difíciles de distinguir y aún no se habían ideado técnicas para medir sus distancias, la naturaleza de las nebulosas fue objeto de mucho debate.
Ya en el siglo XVIII, el filósofo Immanuel Kant (1724-1804) sugirió que algunas de las nebulosas podrían ser sistemas distantes de estrellas (otras Vías Lácteas), pero la evidencia para apoyar esta sugerencia estaba más allá de las capacidades de los telescopios de esa época.
Otras Galaxias
A principios del siglo XX, algunas nebulosas habían sido identificadas correctamente como cúmulos estelares, y otras (como la Nebulosa de Orión) como nebulosas gaseosas. La mayoría de las nebulosas, sin embargo, parecían tenues e indistintas, incluso con los mejores telescopios, y sus distancias permanecieron desconocidas. (Para más información sobre cómo se nombran tales nebulosas, por cierto, vea el cuadro de características sobre Nombrar las nebulosas en la Sección 20.1 en el capítulo sobre la materia interestelar.) Si estas nebulosas estuvieran cerca, con distancias comparables a las de las estrellas observables, lo más probable es que fueran nubes de gas o grupos de estrellas dentro de nuestra Galaxia. Si, por otro lado, fueran remotos, mucho más allá del borde de la Galaxia, podrían ser otros sistemas estelares que contengan miles de millones de estrellas.
Para determinar cuáles son las nebulosas, los astrónomos tuvieron que encontrar una manera de medir las distancias a al menos algunas de ellas. Cuando el telescopio de 2.5 metros (100 pulgadas) en Mount Wilson, en el sur de California, entró en funcionamiento, los astrónomos finalmente tuvieron el gran telescopio que necesitaban para resolver la controversia.
Trabajando con el telescopio de 2.5 metros, Edwin Hubble pudo resolver estrellas individuales en varias de las nebulosas en forma de espiral más brillantes, incluida M31, la gran espiral de Andrómeda (Figura\(\PageIndex{1}\)). Entre estas estrellas, descubrió algunas tenues estrellas variables que, al analizar sus curvas de luz, resultaron ser cefeidas. Aquí había indicadores confiables que Hubble podría utilizar para medir las distancias a las nebulosas utilizando la técnica pionera de Henrietta Leavitt (ver el capítulo sobre Distancias Celestiales). Después de un trabajo minucioso, estimó que la galaxia de Andrómeda estaba a unos 900,000 años luz de nosotros. A esa enorme distancia, tenía que ser una galaxia separada de estrellas ubicada muy fuera de los límites de la Vía Láctea. Hoy en día, sabemos que la galaxia de Andrómeda está en realidad un poco más del doble de distancia que la primera estimación del Hubble, pero su conclusión sobre su verdadera naturaleza permanece sin cambios.
Nadie en la historia humana había medido jamás una distancia tan grande. Cuando se leyó el artículo del Hubble sobre las distancias a las nebulosas antes de una reunión de la American Astronomical Society el primer día de 1925, toda la habitación estalló en una ovación de pie. Había comenzado una nueva era en el estudio del universo, y acababa de nacer un nuevo campo científico, la astronomía extragaláctica.
Edwin Hubble: Expandiendo el Universo
El hijo de un agente de seguros de Missouri, Edwin Hubble (Figura\(\PageIndex{2}\)) se graduó de la secundaria a los 16 años. Destacó en el deporte, ganando letras en pista y básquetbol en la Universidad de Chicago, donde estudió tanto ciencias como idiomas. Tanto su padre como su abuelo querían que estudiara derecho, sin embargo, y cedió ante la presión familiar. Recibió una prestigiosa beca Rhodes para la Universidad de Oxford en Inglaterra, donde estudió derecho con solo un entusiasmo medio. Al regresar a Estados Unidos, pasó un año enseñando física y español de secundaria además de entrenar básquetbol, mientras trataba de determinar la dirección de su vida.
El tirón de la astronomía finalmente resultó demasiado fuerte para resistir, y así Hubble regresó a la Universidad de Chicago para trabajar de posgrado. Justo cuando estaba a punto de terminar su carrera y aceptar una oferta para trabajar en el telescopio de 2.5 metros que pronto se completará, Estados Unidos entró en la Primera Guerra Mundial, y Hubble se alistó como oficial. A pesar de que la guerra había terminado cuando llegó a Europa, recibió más formación de oficiales en el extranjero y disfrutó de un breve tiempo de estudios astronómicos adicionales en Cambridge antes de ser enviado a casa.
En 1919, a los 30 años, se incorporó al personal de Mount Wilson y comenzó a trabajar con el telescopio más grande del mundo. Madurado por la experiencia, enérgico, disciplinado y hábil observador, Hubble pronto estableció algunas de las ideas más importantes de la astronomía moderna. Demostró que existían otras galaxias, las clasificó en función de sus formas, encontró un patrón a su movimiento (y así puso la noción de un universo en expansión sobre una base observacional firme), e inició un programa de por vida para estudiar la distribución de galaxias en el universo. Aunque algunos otros habían vislumbrado piezas del rompecabezas, fue Hubble quien lo armó todo y demostró que era factible comprender la estructura a gran escala del universo.
Su trabajo le dio al Hubble mucho renombre y muchas medallas, premios y títulos honoríficos. A medida que se hizo más conocido (fue el primer astrónomo en aparecer en la portada de la revista Time), él y su esposa disfrutaron y cultivaron amistades con estrellas de cine y escritores en el sur de California. Hubble fue instrumental (si perdonas el juego de palabras) en la planificación y construcción del telescopio de 2.5 metros en la montaña Palomar, y había comenzado a usarlo para estudiar galaxias cuando falleció de un derrame cerebral en 1953.
Cuando los astrónomos construyeron un telescopio espacial que les permitiría extender la obra del Hubble a distancias con las que sólo podía soñar, parecía natural nombrarlo en su honor. Fue adecuado que las observaciones con el Telescopio Espacial Hubble (y su trabajo fundacional sobre la expansión del universo) contribuyeran al Premio Nobel de Física 2011, dado por el descubrimiento de que la expansión del universo se está acelerando (tema que vamos a ampliar en el capítulo sobre El Big Bang).
Resumen
Los débiles cúmulos estelares, las nubes de gas brillante y las galaxias aparecieron como débiles parches de luz (o nebulosas) en los telescopios disponibles a principios del siglo XX. Fue sólo cuando Hubble midió la distancia a la galaxia de Andrómeda utilizando variables cefeidas con el reflector gigante de 2.5 metros en el Monte Wilson en 1924 que se estableció la existencia de otras galaxias similares a la Vía Láctea en tamaño y contenido.