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Galaxias: islas de estrellas


Ha costado miles de años tomar conciencia de nuestro modesto puesto en el concierto universal; un planeta atrapado en la deformación del espacio tiempo generada por la inmensa masa del Sol que, a su vez, está en la misma situación respecto al centro de nuestra galaxia.

Esta charla trata del descubrimiento de que nuestra galaxia no es la única del Universo, y tampoco ocupa una posición preponderante respecto a las otras.

En 1920 no había aún una idea clara de lo que eran las galaxias; mientras que algunos astrónomos defendian la idea de que ciertas nebulosas que se podían observar con diversas formas podrían estar fuera de nuestra galaxia, otros consideraban que todo estaba dentro de la Vía Láctea.

No obstante ya se habían estudiado tales nebulosas con el advenimiento de telescopios más potentes, llegando a tener una idea bastante precisa de la estructura de estos objetos que luego se reconocieron como galaxias.

Fue Henrietta Leavitt, con su descubrimiento estudiando las estrellas variables cefeidas de la Nube Pequeña de Magallanes, la que proporcionó a la comunidad científica la herramienta clave para resolver el debate sobre las nebulosas

El sistema descubierto por la señora Leavitt para conocer la distancia a la que estan las estrellas variables tipo Delta Cefei (cefeidas), permitió que muchos astrónomos comenzaran a buscar este tipo de estrellas en las misteriosas nebulosas en discusión.

En 1924 Edwin Hubble resuelve de manera inequívoca la polémica al demostrar, observando las cefeidas de la galaxia de Andrómeda, que las nebulosas estaban fuera de nuestra galaxia y, en realidad, eran otras galaxias.

Nuestra galaxia está bastante estudiada y, aunque no podemos verla desde fuera, tenemos una idea suficiente de su forma y características, que suponemos semejantes a otras galaxias espirales como la de Andrómeda.

Nuestro lugar está en un brazo secundario, a unos 26000 años luz del centro de la galaxia.

Para investigar más a fondo nuestra galaxia, es necesario utilizar métodos de análisis de luz que permitan averiguar detelles de la naturaleza de los objetos que la emiten, como estrellas o nebulosas de emisión. Para esto se emplean los espectros, que son planos detallados de la composición química y de las propiedades físicas de los objetos que los originan. Se trata de descomponer la luz en sus componentes primarios, cosa que se puede hacer haciéndola pasar por un prisma o por una red de difracción.

Vera Rubin descubrió mediante este método una anomalia en la velocidad de las estrellas del borde exterior de la galaxia de Andrómeda, que solo tiene explicación si aceptamos que hay más masa en esa galaxia de la que se puede apreciar con los telescopios.

Esta anomalía se presenta en otras galaxias incluida la nuestra y es el origen de la teoría de la materia oscura.

Mediante radiotelescopios se han medido señales emitidas por un tipo especial de excitación del átomo de Hidrógeno del otro lado de nuestra galaxia, cosa que no puede hacerse con telescopios ópticos por la cantidad de polvo que tiene que atravesar la luz desde esa distancia; los radiotelescopios sin embargo si que pueden hacerlo, ya que las señales de radio no se ven afectadas por el polvo interestelar.

Uniendo las medidas de los telescopios ópticos en nuestro lado de la galaxia y de los radiotelescopios en el otro lado, se ha llegado a la conclusión de que las velocidades de las estrellas en el borde exterior son superiores a las que corresponderían por las leyes de la mecánica clásica, como ya adelantó la señora Rubin en 1968.

La única explicación posible es que hay más masa en nuestra galaxia que la visible. Esta masa, de origen desconocido de momento, es a lo que se llama materia oscura.

Esta gráfica expone las observaciones en el rango óptico (telescopios) y las del rango radio (radiotelescopios), mostrando como los resultados de las medidas dan velocidades superiores a las esperadas en la parte exterior de nuestra galaxia.

Ya en 1927, Georges Lemaître dedujo de las ecuaciones de la teoría de la Relatividad de Einstein, que el Universo tendría que estar expansionándose. Aunque Einstein no estuvo de acuerdo con esta interpretación de su teoría, finalmente en 1933 reconoció su error y dio la razón a Lemaître

Fué de nuevo Edwin Hubble quien se encargó primero de corroborar esta expansión.

Para ello midió mediante espectroscopía la desviación de frecuencia de las rayas de los espectros de galaxias debidos al efecto Doppler, que relaciona estas desviaciones con la velocidad de la galaxia acercándose a nosotros o alejándose de nosotros; en Astronomía este desplazamiento de las rayas se llama corrimiento. Hubble encontró que la mayoría de las galaxias presentan un corrimiento hacia el rojo, es decir, se están alejando.

La idea de que el Universo se está expansionando lleva automáticamente, si vamos hacia atrás en el tiempo, a un punto de comienzo que Lemaître denominó el Huevo Cósmico, y ahora se conoce como el Big Bang. Es interesante hacer notar que el alejamiento de las galaxias no quiere decir que se muevan entre ellas, sino que el "suelo" sobre el que están (el espacio tiempo) es el que aumenta de tamaño y, por tanto, aleja galaxias que en realidad no tienen movimiento relativo entre ellas.

Con todas estas cosideraciones nuestra visión del Universo se agranda enormemente, ya que vemos que la nuestra no es más que otra galaxia entre miles, sin ninguna posición privilegiada, que se aleja de las otra en un Universo en expansión, y que todo tuvo su origen en un punto hace unos 13800 millones de años.

Esto nos sitúa en un modesto puesto en un Universo de dimensiones extraordinarias con un origen en el tiempo y un horizonte temporal en expansión (no sólo se expande el espacio sino también el tiempo). Desde esta situación contemplamos cada noche la verdad de nuestra situación: flotamos en una isla de estrellas en el mar del espacio tiempo.