Posteado por: Juan | abril 16, 2010

Hubble: el descubrimiento del “redshift” o la comprobación de la expansión del universo.

Fue en 1923 cuando Edwin Powell Hubble comprobó por vez primera que las nebulosas espirales constituían sistemas de galaxias compuestas por millones de estrellas, gracias a las observaciones realizadas en el telescopio de 100 pulgadas de Monte Wilson, en el sur de California.

Terminaba así una polémica que había centrado la atención de los astrónomos durante más de medio siglo, el Universo no estaba formado exclusivamente por nuestra galaxia sino por miles de galaxias, que incrementaban de forma radical las dimensiones del Universo hasta entonces consideradas. A finales de 1923, tras analizar una serie de fotografías de la espiral de Andrómeda, tomadas en el observatorio de Monte Wilson, llegó a la conclusión de que se trataba de una galaxia situada a varios cientos de miles de años luz del Sol, por lo que quedaba fuera de los confines de la Vía Láctea. A partir de este momento y hasta su muerte en 1953, Hubble se dedicó a estudiar los espectrogramas de distintas galaxias y a medir sus velocidades radiales, en esta empresa estuvo acompañado por un numeroso grupo de astrónomos, entre los que destacaron: Vesto Melvin Slipher, del observatorio de Flagstaff, en Arizona, y Milton Lasalle Humason en Monte Wilson. Las investigaciones de Hubble no se detuvieron en la comprobación de la existencia de miles de galaxias en el Universo, hecho que ya de por sí trastocó profundamente la visión del Universo que tenían los astrónomos de principios de siglo. También, y esto es lo más interesante para nuestro análisis, se dedicó a medir las velocidades radiales de las galaxias, lo que le llevó a comprobar, en 1928, que la luz procedente de las galaxias lejanas sufría un notable desplazamiento hacia el rojo. En las observaciones de Hubble, las rayas del espectro correspondientes a galaxias lejanas registraban longitudes de onda mayores comparadas con las rayas del espectro de nuestra galaxia, o de galaxias próximas a la nuestra; comprobando que cuanto más débil era la galaxia mayor era su corrimiento hacia el rojo, por lo que supuso que cuanto más débil era la luz recibida a mayor distancia se encontraba de nuestra galaxia. Hubble desarrolló una sencilla fórmula matemática, por la que el corrimiento hacia el rojo se relaciona con la distancia, mediante la introducción de una constante conocida como el “constante de Hubble”. De esta forma, se pudo comprobar que las galaxias se alejaban de nuestra galaxia a una velocidad proporcional a su distancia, conocido dicho fenómeno como redshift, fue la confirmación empírica de los resultados propuestos por Friedman, en 1922, de un Universo dinámico, en expansión.

Si bien ya antes de 1923 habían sido medidas varias velocidades radiales por Slipher, entre 1912 y 1921, su interpretación no había dado lugar a la consideración de un modelo del Universo en expansión. Fueron varias las razones para que esto no ocurriera. En primer lugar, la capacidad de observación de los telescopios hasta la entrada en funcionamiento del telescopio de Monte Wilson era bastante limitada. Los cálculos de las velocidades radiales, pues, se circunscribían a galaxias próximas a la Vía Láctea, por lo que sus velocidades de alejamiento eran pequeñas, siendo interpretadas como movimientos locales, sin entrañar grandes y graves consecuencias para la imagen de un Universo estático. En segundo lugar, y no menos importante, la consideración de un Universo en expansión chocaba frontalmente con la representación del Universo procedente de la cosmología moderna; por lo que, lógicamente, los datos recogidos tendían a ser interpretados dentro de los presupuestos de la existencia de un Universo estático. Por último, los primeros modelos relativistas, los universos de Einstein y el de De Sitter, eran modelos estáticos, o cuasi estáticos en el caso del segundo; las interpretaciones del redshift realizadas por Eddington y Weyl en 1923, en función del modelo de De Sitter no resultaron satisfactorias, al no considerar un Universo en expansión.

Fueron Friedman en 1922, desde el punto de vista teórico, y Hubble, desde la observación astronómica, quienes plantearon por primera vez el modelo de Universo en expansión. Entre 1923 y 1929, Hubble ayudado por Humason cálculo 46 velocidades radiales y midió 18 distancias. Los resultados obtenidos planteaban sin lugar a dudas la pertinencia del modelo de Friedman, el corrimiento hacia el rojo observado no permitía seguir contemplando el Universo como algo estático, las velocidades de alejamiento eran de tal magnitud que no podían ser ya achacadas a movimientos locales, la expansión del Universo era comprobada por la observación astronómica. Los resultados fueron publicados en 1929. Sus consecuencias no condujeron a una aceptación inmediata del modelo de Universo en expansión. Era demasiado revolucionaria la nueva representación, rompía tan radicalmente con la imagen tradicional del Universo como para que no levantase resistencias y recelos. El propio Hubble rechazaba la imagen de un universo en expansión, en función de la representación cinemática del redshift por él observada, aunque consideraba igualmente insatisfactorias las representaciones cosmológicas alternativas.

“Dos razones explican el que se terminase la controversia y la adhesión general a la explicación geométrica y estructural: Primeramente, que nunca se había podido, a pesar de las tentativas múltiples y variadas en las que participaron los mejores físicos, encontrar una explicación que la sustituyera con entera satisfacción; todas las que se propusieron, o bien no dan cuenta de todos los caracteres del fenómeno observado, o bien dejan prever, en la irradiación de las estrellas efectos importantes de los que no se ha sabido nunca nada. En segundo lugar, el mismo desarrollo del pensamiento cosmológico ha privado a las búsquedas de la solución sustitutiva su atractivo principal. Atractivo que consistía en que se confiaba en conservar, gracias a dicha solución, la imagen un Universo estático y euclídeano; pero, a medida que la teoría cosmológica cobraba fuerza y consolidaba sus principios, fue apareciendo, más claramente cada vez, que la hipótesis de un Universo estático y euclídeano se revelaba como excesiva, inútil y arbitrariamente restrictiva.”

Entre 1922 y 1930 la Cosmología relativista encontró los fundamentos teóricos, mediante los trabajos de Friedman, y empíricos, a través de las observaciones y cálculos de Hubble y Humason, que permitieron reemplazar la representación del Universo de la cosmología moderna.


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