1 de enero de 1925: el día que descubrimos el universo

La nebulosa de Andrómeda, fotografiada en el Observatorio de Yerkes alrededor de 1900. Para nosotros, esta es una galaxia obvia. Luego se describió como una "masa de gas luminoso" de origen desconocido.

¿Y qué tiene de especial esta fecha? El Año Nuevo es solo un cambio ocasional del calendario, pero también puede servir como un momento de elevación, actualización y revisión de ideas. Esto sucedió con una de las fechas más inusuales en la historia de la ciencia, el 1 de enero de 1925. Podemos decir que nada notable sucedió entonces, solo un informe ordinario en una conferencia científica. O puede celebrarse como el cumpleaños de la cosmología moderna, el momento en que la humanidad descubrió el Universo tal como es.

Antes de eso, los astrónomos tenían una visión limitada y miope de la realidad. Como sucede a menudo incluso con las mentes más ingeniosas, vieron, pero no entendieron, lo que estaban viendo. Pero el hecho clave estaba justo ante sus ojos. Había interesantes nebulosas espirales dispersas por todo el cielo, remolinos de luz que se asemejaban a las cimas. La más famosa de ellas, la nebulosa de Andrómeda, era tan brillante que se podía ver fácilmente por la noche. Pero la importancia de estos objetos ubicuos seguía siendo un misterio.

Algunos creían que las nebulosas espirales eran sistemas estelares enormes y distantes, "universos insulares", comparables a nuestra galaxia, la Vía Láctea. Muchos otros estaban convencidos de que se trataba solo de pequeñas nubes de gas muy espaciadas. Desde su punto de vista, otras galaxias, si existieran, no serían visibles y estarían lejos en las profundidades del espacio. O tal vez no había otras galaxias, pero solo había una Vía Láctea, un sistema que determinaba el Universo. Las disputas entre las dos partes fueron tan acaloradas que llevaron a la famosa Gran Disputa de 1920, que terminó en un empate insatisfactorio.

La idea correcta de nuestro lugar en el Universo apareció solo unos años más tarde, en el trabajo de uno de los astrónomos más famosos: Edwin Powell Hubble. Desde 1919, Hubble se ha convertido en uno de los observadores más pacientes y escrupulosos del Observatorio Mount Wilson en California. Y el observatorio en sí se convirtió en la principal vanguardia de la investigación astronómica, el hogar del telescopio Hooker de 100 pulgadas recientemente creado, entonces era el telescopio más grande del mundo. Fue la combinación perfecta del observador correcto en el lugar correcto en el momento correcto.

Hubble recibió una gran ayuda de un estudio previo de Vesto Melvin Sliferdel Observatorio Lowell, uno de los héroes anónimos de la cosmología moderna. Slipher descubrió que muchas de las nebulosas espirales se mueven a velocidades tremendas, más rápidas que cualquiera de las estrellas conocidas, y que se mueven principalmente de nosotros. Para Slifer, este descubrimiento fue una prueba convincente de la independencia de estos sistemas, elaborado por mecanismos desconocidos que operan fuera de la Vía Láctea. Pero Slifer carecía de los recursos necesarios para probar su interpretación. Necesitaba un telescopio gigante, como el Hubble que había montado en el monte Wilson. Aquí es donde nuestra historia cambia a la velocidad máxima.


Edwin Hubble conduciendo un telescopio de 100 pulgadas en el Monte Wilson, alrededor de 1922

Hubble siempre ha sido cuidadoso con las teorías e interpretaciones. Concentró su atención científica en las nebulosas espirales sin enfatizar la necesidad de probar la teoría de los "universos isleños". Prefirió esperar hasta poder presentar una confirmación o refutación inequívoca de esta teoría, dependiendo de lo que indique la evidencia.

En 1922, apareció otra pieza importante del rompecabezas. En ese año, el astrónomo sueco Knut Emil Lundmark vio lo que consideraba estrellas separadas en los brazos de la nebulosa espiral M33. Poco después, John Duncan, del Observatorio Mount Wilson, vio puntos de luz que se desvanecían y brillaban en la misma nebulosa. ¿Podrían ser estrellas variables, similares a las que existen en la Vía Láctea, pero mucho más tenues debido a la gran distancia a ellas?

Sintiendo que la respuesta estaba cerca, Hubble redobló sus esfuerzos. Pasó noches en su silla de madera favorita, controlando un telescopio Hooker montado en acero para eliminar los efectos de la rotación de la Tierra. El intento tuvo éxito en forma de imágenes detalladas de la velocidad de obturación de la nebulosa de Andrómeda. La luz manchada de la nebulosa comenzó a convertirse en muchos puntos brillantes que no parecían gas, sino un enjambre gigante de estrellas.

La prueba final apareció en octubre de 1923, cuando Hubble notó un parpadeo característico de una estrella variable separada de la clase Cefeida en uno de los brazos de Andrómeda. El brillo aparente de tal estrella varía de manera predecible y periódica, y su propio brillo depende del período de oscilaciones. Con solo medir el ciclo de parpadeo de la estrella de 31 días, Hubble pudo calcular la distancia al mismo. Según sus cálculos, resultó en 930,000 años luz, menos de la mitad de la estimación actual, pero por el momento sigue siendo una cifra impactante. Esta distancia ubicó a Andrómeda, una de las nebulosas espirales más brillantes y posiblemente más cercanas, mucho más allá de la Vía Láctea.

En principio, fue entonces cuando se resolvió el Gran Debate. Las nebulosas espirales eran otras galaxias, y nuestra Vía Láctea era solo uno de los puestos avanzados de un universo increíblemente vasto. Pero la historia no terminó allí en absoluto.

Con su precaución habitual, Hubble comenzó a buscar más evidencia. El febrero siguiente, descubrió, tal vez, otra Cefeida en Andrómeda, varias Cefeidas en M33 y, posiblemente, en otras tres nebulosas. Y cuando no había duda, escribió sobre esta noticia a su rival de toda la vida, Harlow Shapley, uno de los principales defensores de la idea de las nebulosas espirales pequeñas y cercanas, para burlarse de él. "Te interesará saber que encontré Cepheid en la nebulosa de Andrómeda", comenzó la carta.

Shapley no necesitaba leer más para comprender la importancia de las palabras de Hubble. "Esta carta destruyó mi universo", dijo Cecilia Payne-Gaposchkin, Shapley Cecilia enojada, a Cecilia Payne-Gaposchkin, una doctora candidata en Harvard, que estaba en el laboratorio en el momento en que llegó el mensaje de Hubble. Payne-Gaposhkina fue otra figura clave para la astrofísica moderna. ¡Por sorprendente coincidencia, su trabajo pionero en el espectro estelar se completó el 1 de enero de 1925!

A pesar de la aparente alegría alegre por los descubrimientos de Andrómeda, Hubble todavía dudó con la publicación de los resultados. A pesar de su ostentosa confianza, estaba terriblemente preocupado por el anuncio ruidoso y prematuro del descubrimiento. Cada vez, yendo de la reunión para una cena formal a las 5 de la tarde al Monasterio, la vivienda de Mount Wilson, Hubble se reunió con sus compañeros astrónomos. No todos aceptaron la existencia de otras galaxias. Como un científico engreído que supervisó cuidadosamente su reputación, Hubble tenía miedo de parecer un tonto.

Adrian van Maanen, un astrónomo holandés alegre y guapo en Mount Wilson, argumentó enérgicamente lo contrario. Estaba convencido de que observó la rotación de algunas de las nebulosas espirales, lo cual era posible solo si eran lo suficientemente pequeñas y estaban ubicadas lo suficientemente cerca. Hubble estaba preocupado por la presencia de un científico dudoso en sus filas, y aguantó hasta que ganó absoluta confianza en los resultados. Van Maanen no entendió dónde estaba equivocado y se negó a admitir el error. Hubble finalmente revisó los registros fotográficos de su colega y anunció que "las rotaciones encontradas anteriormente eran el resultado de errores sistemáticos latentes y no indicaban el movimiento de las nebulosas, reales o aparentes. Desde un punto de vista académico, esta fue una reprimenda muy aguda.


La única estrella variable vista por Hubble en la nebulosa de Andrómeda ha cambiado toda nuestra comprensión del tamaño del espacio. A la izquierda está la imagen que ayudó al descubrimiento. A la derecha está la curva de brillo de la estrella.

La información sobre el descubrimiento de Hubble se filtró inevitablemente a la prensa. Como resultado, el primer anuncio público de un avance astronómico fue una pequeña nota, celebrada en The New York Times el 23 de noviembre de 1924. ¡El descubrimiento más importante en los últimos tres siglos relacionado con el espacio ha salido como una noticia de un montón!

Y, sin embargo, Hubble se contuvo de la publicación formal. El prominente astrónomo Henry Norris Russell lo persuadió para presentar sus descubrimientos en una reunión en la capital de la Asociación Americana de Logros Científicos, que ofreció un premio de $ 1,000 por el mejor trabajo. Cuando Hubble nunca ofreció su trabajo, Russell gruñó: "Bueno, él es un burro. Un millar de dólares caen en sus manos y se niega a tomarlo. Y luego Russell abrió el correo y descubrió que el trabajo del Hubble acababa de llegar.

Y solo ahora nos acercamos a un sorprendente anuncio público. El 1 de enero de 1925, Hubble fue aislado en el Monte Wilson, y Russell leyó su revolucionario trabajo sobre la existencia de otras galaxias frente a una multitud entusiasta. Hubble ganó parte del premio al mejor trabajo. Ella completó el Gran Debate, y más. Ella aumentó dramáticamente el tamaño del famoso universo en 100,000 veces. Ella preparó el escenario para la apertura de un universo en expansión y, como consecuencia, el Big Bang original (que ya fue insinuado por las velocidades registradas por Slifer). Si es posible establecer una fecha como el cumpleaños de la cosmología moderna, entonces esta es ella.

Por extraño que parezca, fue Shapley, no Hubble, quien sugirió que los astrónomos adapten su nomenclatura a una nueva realidad y llamen a los sistemas estelares externos "galaxias". Hubble todavía usó puntos de vista conservadores del mundo, que refutó. Naturalmente, también prefería estar en desacuerdo con cualquier idea presentada por su rival, Shapley. Por lo tanto, Edwin Hubble, un hombre que demostró que la Vía Láctea es solo una de las innumerables galaxias, no dejó de llamar a estos objetos "nebulosas extragalácticas".

Al observar las fluctuaciones cíclicas en el brillo de las Cefeidas en Andrómeda, Hubble amplió las posibilidades de la mente humana de otra manera. Nos liberó de las preocupaciones sobre el hecho de que las estrellas que están extremadamente distantes de nosotros pueden comportarse de manera diferente a las de nuestro vecindario. Ahora que los científicos podrían investigar estrellas en otras galaxias, podrían determinar la constancia del universo en el espacio y el tiempo.

Según las estimaciones modernas, la galaxia de Andrómeda está a 2.5 millones de años luz de nosotros, es decir, la luz que vemos comenzó hace 2.5 millones de años. Resulta que vemos las estrellas de esta galaxia no solo distantes durante 2.5 millones de años luz, sino también viviendo en 2.5 millones de años en el pasado. Sin embargo, se parecen a las estrellas más cercanas a nosotros. Y cuando Edwin Hubble y otros astrónomos buscaron aún más, agregaron más y más evidencia de uniformidad espacial y temporal. En todo el espacio y en todo momento, los átomos parecen emitir la misma luz, y las estrellas variables obedecen las mismas leyes físicas.

Esta constancia de la naturaleza ha dado convicción a la búsqueda de un conjunto de reglas que funcionan en todo el cosmos. O, como diría Albert Einstein, demostró que Dios no cambia las reglas del cosmos. Fue un maldito buen regalo de cumpleaños para la mente humana.

Source: https://habr.com/ru/post/es401019/