[índice de contenidos de cosmología]: [resumen][introducción][el principio cosmológico] [el universo en expansión][El significado de la expansión][La dinámica de la expansión y el problema de la masa oscura][El universo primitivo] [Conclusiones][Poscriptum][Bibliografía]
Edwin Powell Hubble
nació en Marshfield, Missouri, en 1889. Obtuvo una beca Rhodes
de la universidad de Oxford y fue un atleta consumado. Estudió
Derecho y durante algún tiempo ejerció como abogado en
Kentucky, aunque esta profesión dejó pronto de
interesarle. Su pasión era la astronomía. A pesar de su
poco ortodoxa formación académica logró tener
acceso al que por entonces era el mayor telescopio del mundo con 250
cm de diámetro, el observatorio Mount Wilson en el sur de
California. Hubble ha sido descrito como "un científico
extraordinariamente exacto y cuidadoso que normalmente se abstenía
de hacer afirmaciones que no estuviesen bien apoyadas en evidencias".
Sus estudios inauguraron lo que podríamos denominar astronomía
extragaláctica; descubrió nuevos indicadores de
distancias como las variables cefeidas,
empleó estadística de galaxias
para concluir que éstas estaban distribuidas en el cielo de
una manera uniforme, catalogó los diferentes
tipos de galaxias según su morfología y creó
un primer esquema evolutivo de éstas que, aunque erróneo,
sigue siendo utilizado como sistema de clasificación. Pero,
sin duda, su mayor descubrimiento, y con toda seguridad uno de los
más importantes de la historia de la humanidad, fue la
expansión del universo. Basándose en una técnica
ya desarrollada anteriormente por el astrónomo estadounidense
Vesto
Melvin Slipher (1875-1969), Hubble atacó entonces la
secular creencia de que el universo era estático, idea a la
que Einstein se aferró tenazmente a pesar de que sus
ecuaciones de la Relatividad General indicaran todo lo contrario.
En
1909, el polémico astrónomo Percival Lowell
(1855-1916) –más conocido por su extravagante
interpretación de aparentes líneas que surcan la
superficie de Marte como canales de agua construidos por una supuesta
civilización marciana– instruyó a Slipher para
que hiciese observaciones del espectro de las nebulosas espirales.
Slipher constató el hecho de que la mayoría de
nebulosas presentaban desplazamientos al rojo
en sus espectros. Y aunque
recibió una gran ovación en una de las reuniones de la
Sociedad Americana de Astronomía por este descubrimiento,
nadie, incluido el propio Slipher, estaba seguro de lo que tales
observaciones podían significar.
Esta relación, conocida como la ley de Hubble, fue la primera ley verdaderamente cosmológica y fue rápidamente aceptada en la comunidad astronómica por cuatro motivos básicos (siguiendo a W. R. Smith). Primero, un buen número de astrónomos había intentado, antes de 1929, establecer observacionalmente una relación entre distancia y desplazamiento al rojo, de manera que el terreno que había que cubrir estaba perfectamente definido. Segundo, Hubble había utilizado el mejor telescopio del momento, Mount Wilson, y su prestigio en el estudio del dominio extragaláctico, así como su meticulosa calibración de distancias extragalácticas, hacía que sus resultados fueran de gran fiabilidad. Tercero, la ley fue inmediatamente corroborada por el también prestigioso astrónomo Willem de Sitter a partir de sus propias observaciones. Cuarto, hacia finales de los años veinte, los teóricos habían adquirido una clara consciencia de lo inadecuado de una solución estática para el universo dentro de la Relatividad General. De hecho, Hubble había planificado su investigación para contrastar el modelo de universo de de Sitter.
Einstein fue uno de los primeros conversos a la nueva idea de un universo dinámico en expansión. Recuperaba así la simplicidad lógica de sus ecuaciones de campo iniciales de la Relatividad General que había deshecho por conservar la idea, no falta de prejuicios, de un universo estático. Einstein se dio cuenta, con toda seguridad, que esos prejuicios le impidieron hacer la predicción teórica más importante de la historia. Sería, en sus propias palabras, "la mayor pifia" de su vida científica. En 1930, Einstein y su esposa Elsa visitaron Mount Wilson, donde Hubble les enseñó el observatorio. Se cuenta que cuando Hubble le explicaba a Elsa que el telescopio de 250 cm se usaba para estudiar la estructura del cosmos, ella respondió:"¡vaya, vaya!. Mi marido lo hace en la parte de atrás de un viejo sobre". Sin duda, fueron estos dos grandes hombres de ciencia y el diálogo que establecieron entre teoría y experimento, los que hicieron de la Cosmología una disciplina científica en todo su derecho que ha revolucionado nuestra actual comprensión del universo.
Sin embargo, Hubble no se había dado por satisfecho. En el último párrafo de su artículo de 1929 escribió que la relación lineal era "una primera aproximación que representa un alcance restringido en distancia", de modo que él sospechaba que podía haber una relación más complicada de la que su ley era una aproximación. Hubble deseaba confirmar la aplicabilidad de su ley a objetos más lejanos. En 1936, en su ya clásico "The realm of the nebulae" ("El reino de las nebulosas"), Hubble explicaba la estrategia que subyacía a su metodología:
"Un grupo aislado de datos es estudiado y los resultados interpretados respecto al marco del conocimiento general. Luego sigue el proceso de extrapolación y contraste, y la pertinente revisión. Las observaciones y las leyes que expresan sus relaciones son contribuciones permanentes al conjunto del saber (...). La investigación se extiende hacia arriba y despliega una región observable que circunda a un centro dado —un dominio del conocimiento positivo—. Allende el horizonte, queda el reino de la especulación. El observador, si se aventura en él, sólo puede dirigir su relación empírica a las alturas y buscar inconsistencias con extrapolaciones procedentes de otros centros".
En
1931, extendió su estudio hasta objetos situados (según
su calibración de distancias) a 32 Mpc,
un enorme "salto a las alturas" si se contrasta con el
objeto más distante del esquema de 1929, situado a 2 Mpc.
Había además muchos más puntos en el diagrama de
1931 y la correlación lineal entre desplazamiento
al rojo y distancia parecía ser incluso más nítida
que antes. El colaborador de Hubble en el artículo de 1931,
Milton Lasell Humason
(1891-1972), dio una interpretación del desplazamiento al rojo
como debido al efecto Doppler por la velocidad de recesión de
las galaxias, pero muchos astrónomos se mostraron incrédulos
ante el orden de magnitud de velocidades de hasta 20,000 km/s. El
valor de la constante de Hubble (H0~550
km s-1Mpc-1)
deducida parecía implicar, si uno extrapola la expansión
presente hacia atrás en el tiempo despreciando cualquier tipo
de aceleración en la expansión, que hubo un tiempo,
unos dos mil millones de años atrás, en que toda la
materia del universo se hallaba empaquetada mucho más
densamente que en la actualidad. De ahí sólo distaba un
pequeño paso para hablar de la edad del universo. Pero
alrededor de 1930 ya era conocida la técnica de datación
por desintegración radiactiva y Ernest Rutherford
(1871-1937) había establecido, de su estudio de la
desintegración de los isótopos del uranio, una edad
mínima aproximada de la Tierra de unos tres mil millones de
años. Los estudios de la evolución estelar de aquella
época también estimaban una edad
de la Galaxia que era mucho mayor que el valor deducido a partir
de la constante de Hubble. La polémica estaba servida: ¿Cómo
podría ser el universo más joven que los objetos que
contiene?.
|
Como es bien sabido, esta polémica se prolongará hasta bien entrada la década de los noventa. Ciertamente la ley de Hubble ha sido confirmada por nuevos y mejores datos, pero el valor de la constante permanece como un problema abierto en la cosmología moderna. Existen dos equipos que trabajan con las observaciones de cefeidas del HST (Telescopio espacial Hubble): Freedman y colaboradores (HST Distance Scale Key Project ) obtienen un valor de 72±7, mientras que el grupo de Allan Rex Sandage que usan las mismas observaciones de cefeidas para calibrar supernovas de tipo Ia, obtienen 57±3. |
|
|
Representacion de 1996 de la distancia frente a velocidades de más de 30,000 Km/s. Como se ve la relación permanece lineal con gran aproximación |
Esta
polémica entre valores bajos y altos de la constante de Hubble
sigue sin estar resuelta, aunque la tendencia es hacia un valor de 70
más que 60. Sin embargo, el viejo problema de la
compatibilidad de edades ha sido resuelto de la manera más
inesperada posible: por la existencia de una constante
cosmológica que lleva la edad actual del universo, incluso
con una constante de Hubble tan alta como 70 a niveles perfectamente
compatibles con las edades de los objetos que
contiene el universo.
Una
actualización de las últimas medidas de la constante de
Hubble incluídas las referecias puede encontrarse aquí.
índice
principal de Cosmología
[índice
de contenidos de cosmología]: [resumen][introducción][el
principio cosmológico] [el universo en expansión][El
significado de la expansión][La
dinámica de la expansión y el problema de la masa
oscura][El universo primitivo]
[Conclusiones][Poscriptum][Bibliografía]
Copyright 1996-2004 Pedro J. Hernández
