Las galaxias solo tienen 100 años

En la noche entre el 5 y 6 de octubre de 1923, hace hoy 100 años, nacieron todas las galaxias para los humanos. En esa fecha, Edwin Hubble tomó una foto de lo que él llamaba nebulosa Messier 31 y ahora conocemos más como Andrómeda. A la mayoría de astrofísicos no nos gusta la palabra foto, preferimos hablar de imágenes del cielo, pero es que Hubble realmente usó una placa fotográfica. La placa con la que hizo la famosa fotografía medía unos 10x13 cm², tomó datos durante 45 minutos a través del telescopio Hooker de 100 pulgadas del Observatorio del Monte Wilson, en lo que hoy es un lugar tremendamente contaminado por la luz de Los Ángeles. Esa placa fotográfica, llamada H335H —placa 335 de Hooker tomada por Hubble—, se puede concebir como la partida de nacimiento que los humanos creamos para todas las galaxias, el primer registro.

No es muy conocida, pero esa foto debería ser icónica, incluyendo la inscripción en rojo que Hubble hizo sobre ella: escribió “VAR!”, tachando además una “N” que estaba al lado de una estrella. Inicialmente, había identificado un pequeño objeto visible en la foto como una nova, una estrella que aleatoriamente habría incrementado su brillo de manera breve, para luego apagarse y volver a ser bastante más débil. Pero esa noche descubrió, con sorpresa, si nos guiamos por el signo de exclamación, que la estrella variaba su brillo de manera periódica.

Eso era exactamente lo que andaba buscando. En esa noche de otoño de 1923 habían pasado ya más de tres años desde el conocido como Gran Debate, en el que se discutió sobre si la Vía Láctea era todo el universo o si podían existir otros sitios parecidos a la Vía Láctea, otras… ¡En ese momento no había palabra para lo que hoy conocemos como galaxias! Las opciones que se discutieron en el Gran Debate eran dos. Una decía que lo que se conocía como nebulosas espirales, como esa Messier 31 que nombramos en el primer párrafo y que se conocía con ese nombre desde que a finales del siglo XVIII Charles Messier publicara su Catálogo de nebulosas y cúmulos de estrellas, eran parte de nuestra Vía Láctea. La otra opción era que más bien se trataba de otros objetos parecidos, más allá de los límites de nuestra casa. Ese debate, en el que se expusieron argumentos a favor de las dos posibilidades, lo ganó la opción que tres años más tarde se demostraría errónea, que el universo se limitaba al tamaño de nuestra Vía Láctea. La ciencia a veces da pasos hacia atrás para pegar saltos hacia adelante. Nótese que me ha costado horrores no escribir galaxia en este párrafo, pero es que la palabra no existía tal y como hoy la conocemos, y el Gran Debate no auguraba nada bueno para esa palabra.

A Hubble no le debió convencer mucho lo que se concluyó en el Gran Debate, porque él siguió intentando contestar a una pregunta tan básica (pero fundamental) que parece hecha por un niño: ¿qué tamaño tiene el universo? Y para ello estaba buscando un tipo de estrellas que se habían descubierto, unos 10 años más tarde de que Messier construyera su catálogo, en 1784, y que variaban su brillo periódicamente. Más de un siglo después, en 1908, la ciencia avanza lentamente: la astrónoma Henrietta Swan Leavitt descubrió que el periodo de variabilidad de esas estrellas dependía de su luminosidad. Esas estrellas se conocen como cefeidas, porque la primera (bueno, hoy creemos que fue la segunda) descubierta fue la cuarta estrella más brillante de la constelación de Cefeo, padre de Andrómeda (¡qué casualidad!). Y de ahí, su nombre, Delta Cephei, y el calificativo a este tipo de estrellas, las cefeidas.

Hubble sabía que esa gran propiedad de las cefeidas que nos regaló el universo podía servir para determinar la distancia a objetos lejanos. Solo había que buscar cefeidas, estudiar su variabilidad, determinar su periodo (todo con mucha paciencia y la ayuda de computadoras humanas), y con él calcular su potencia intrínseca (la energía que liberan por segundo), lo que los astrofísicos llamamos luminosidad (porque hay mucha historia en la astrofísica y nos resistimos a usar la palabra física adecuada: potencia). Al comparar esa potencia con la luz que recibimos se podía calcular la distancia. Basta con usar la descripción físico-matemática de la muy obvia propiedad de que los faros, por muy brillantes y cegadores que sean al verlos de cerca, se ven más débiles a distancias cada vez más grandes.

Con ese gran objetivo en mente, hoy podemos decir que la noche del 5 al 6 de octubre de 1923 Hubble descubrió la inmensidad del universo. Con las observaciones de esa noche y varias más en las siguientes semanas, Hubble calculó que la distancia a Andrómeda era unos 2 millones de años luz. En el Gran Debate se mencionaron tamaños de la Vía Láctea de entre 30.000 y 300.000 años luz, así que el cálculo de Hubble no ofrecía duda: esa estrella, hoy conocida como V1 (y observada por el telescopio Hubble 80 años después), que seguramente pertenecía a la nebulosa de Andrómeda, estaba muchísimo más lejos que los confines de la Vía Láctea. Es más, a esa distancia, y teniendo en cuenta el tamaño de la nebulosa en el cielo, ahora usando otra ecuación físico-matemática que expresa que los objetos distantes parecen más pequeños que lo que son (algo que, en general, es mentira, pero esa es otra historia) se podía calcular que Andrómeda tenía un tamaño parecido a la Vía Láctea.

Las otras muchas nebulosas conocidas en ese momento estaban a distancias tan o más grandes que esos 2 millones de años luz, algo que Hubble y otras astrónomas midieron en años sucesivos. Poco importa que las distancias de Hubble estuvieran equivocadas en un factor 2. Los números eran tan grandes que solo cabía concluir que había otras vías lácteas, otras… Galaxias. Había nacido un nuevo término, una nueva rama de la ciencia, una concepción del universo completamente nueva. En una noche hace 100 años tomamos los datos para aprender que el cosmos es gigantesco, su tamaño cambió para nosotros para siempre en un abrir y cerrar de obturador de cámara fotográfica (que fue de 45 minutos). Estábamos, además, a las puertas de un cambio de paradigma de nuestra concepción del cosmos, del que poco después se descubriría que estaba en expansión, gracias también a esa “placa VAR!” y esa primera cefeida de M31 descubierta por Hubble hace 100 años. El universo no fue lo mismo desde ese momento.

Vacío Cósmico es una sección en la que se presenta nuestro conocimiento sobre el universo de una forma cualitativa y cuantitativa. Se pretende explicar la importancia de entender el cosmos no solo desde el punto de vista científico sino también filosófico, social y económico. El nombre “vacío cósmico” hace referencia al hecho de que el universo es y está, en su mayor parte, vacío, con menos de un átomo por metro cúbico, a pesar de que en nuestro entorno, paradójicamente, hay quintillones de átomos por metro cúbico, lo que invita a una reflexión sobre nuestra existencia y la presencia de vida en el universo. La sección la integran Pablo G. Pérez González, investigador del Centro de Astrobiología, y Eva Villaver, profesora de investigación en el Instituto de Astrofísica de Canarias.

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