Pulsación de una estrella cefeida en la galaxia
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¿Qué efecto tiene esta velocidad sobre los seres vivos?, con toda seguridad, ninguno. Pero si sobre la superficie elástica de un globo marcamos tres puntos en línea y luego lo vamos hinchando a la velocidad que los pulmones nos permitan, el efecto que observamos es que todos los puntos se separan unos de otros. El primer y tercer punto registrarán siempre un distanciamiento doble. Con este sencillo símil se entiende que todas las galaxias, al igual que los puntos, se expanden junto «con» el Universo. El pasado año, el equipo liderado por la astrónoma Wendy Freedman del Carnegie Observatory Institution en Pasadena (EE.UU.), dio a conocer el estudio de la nueva escala de distancias extragalácticas con el que poder determinar el «actual» ritmo de expansión del Universo, también llamado valor de la Constante de Hubble (H). Este valor, por primera vez, fue fijado con una incertidumbre inferior al 10%. Otorgando al Universo una velocidad de expansión de un valor cercano a 70 km por segundo y por cada megapársec que aumente la distancia que nos separa. Un megapársec es una unidad astronómica de distancia equivalente a 3,26 millones de años luz. Esta Constante de Hubble (H), es la proporcionalidad existente entre la velocidad de recesión (o fuga) en km/seg de cualquier galaxia (u otro objeto), y su distancia en megapársecs, H= V/D. Estas velocidades relativas de recesión se obtienen analizando la cuantía de líneas del espectro de luz, proveniente de las galaxias, que se han corrido hacia la banda roja de dicho espectro. En este estudio, para calibrar las distancias con precisión, se utilizaron los periodos de pulsación de más de 800 estrellas cefeidas. Aunque recientemente se ha constatando que la magnitud absoluta que proporcionan las supernovas Tipo Ia (explosiones de estrellas enanas blancas que alcanzan siempre la misma luminosidad estándar) son los mejores calibradores para determinar distancias cosmológicas. Esta magnitud o brillo absoluto, tan similar, que proporcionan las explosiones de supernovas Tipo Ia, actúan como «faros patrones distantes», en las galaxias más remotas.
Henrietta y las cefeidas
En 1912, Henrietta Leavitt, una astrónoma sorda que trabajaba en el Harvard Observatory College (EE.UU.), descubrió un modo radicalmente nuevo de medir distancias cósmicas. Comprendió que la luminosidad absoluta de estas estrellas gigantes y variables cefeidas estaba estrechamente conectado con el periodo de pulsación. Cuanto más brillante es este tipo de estrella, tanto más largo es el intervalo de tiempo durante el cual brilla y luego se oscurece. Esta propiedad convertía a las estrellas cefeidas en excelentes indicadores de distancias, pues conociendo el intervalo de tiempo que tarda, una de ellas, en completar una pulsación, obtenemos su luminosidad absoluta y comparando este brillo propio, con la luminosidad aparente observada desde la Tierra, podemos calcular su distancia, y por tanto también, la de la galaxia donde reside. Este nuevo parámetro de calibrar distancias extragalácticas terminó con el método arcaico e impreciso del paralelaje trigonométrico.
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La Ley de Hubble
En el periodo 1922-1927 y sirviéndose del método de las cefeidas, los astrónomos americanos Edwin Hubble y Milton Humason, se toparon con la primer evidencia del Big Bang: el Universo no era estático, no existía la quietud, éste estaba en continua expansión. La totalidad de las galaxias, salvo las vecinas del Grupo Local, huyen de nosotros con una velocidad de recesión proporcional a la distancia que nos separa. Una galaxia que se encuentre al doble de distancia de otra, se alejará con el doble de velocidad. Esta relación es la llamada Ley de Hubble. Cuando E. Hubble analizaba las líneas del espectro luz proveniente de las galaxias, observó que todas presentaban corrimientos hacia la banda roja del espectro, donde residen las longitudes de onda más largas y que según el efecto Doppler es la constatación de que el emisor de luz (galaxia), se está alejando. Las galaxias más remotas presentaban corrimientos al rojo mucho más pronunciados, con lo que estas galaxias presentan velocidades de recesión más altas. En sus propias palabras: “Era como si todas las galaxias nos manifestasen hostilidad”. Con la salvedad de que la vecina galaxia Andrómeda, presenta corrimientos hacia la banda azul del espectro, donde residen las ondas más cortas, que según el efecto Doppler es la manifestación de que el emisor de luz se está acercando a nosotros.
El Grupo Local
Es el “pequeño” cúmulo de unas 30 galaxias, incluida nuestra Vía Láctea. Todas estas galaxias están pegadas gravitatoriamente entre sí. Sin embargo, una de ellas, la galaxia Andrómeda (M 31), presenta un movimiento muy peculiar, se acerca hacia nuestra galaxia a una velocidad de 300 kilómetros por segundo. A la larga, Andrómeda y la Vía Láctea pueden colisionar en el espacio. Afortunadamente, las estrellas están muy dispersas dentro de las galaxias, por lo que éstas se pueden cruzar sin sufrir mucho caos. Es bastante común la existencia de galaxias en colisión, este Universo en expansión nunca ha sido «una bassa d´oli», en expresión valenciana. Es más, según los estudios mesurados de George Smoot, nuestra Vía Láctea, como otros miembros del Grupo Local, están siendo arrastrados a más de 600 kilómetros por segundo hacia una fuente gravitacional masiva. La comunidad astronómica, estima que esta potente fuente de atracción puede ser ejercida por el “cercano” Supercúmulo galáctico de Virgo. Este particular desplazamiento de las galaxias del Grupo local es independiente del movimiento de expansión.
La edad del Universo
En un Universo en expansión surgido de una singularidad o punto de inicio del espacio-tiempo, en donde toda la materia, energía y radiación estaban confinadas en unas condiciones físicas de extrema temperatura e infinita densidad. Es obvio, que con el modelo cosmológico de Big Bang en continua expansión, el tamaño y la edad del Universo resulten sinónimos. Es más, aplicando el inverso de la Constante de Hubble (H), se puede determinar con mucha modestia la edad del Universo. La ecuación para conocer la edad del Universo es la simplicidad de dividir la velocidad de la luz (como máxima velocidad de recesión que puede alcanzar un objeto, situado en los confines del Universo) por la Constante de Hubble: 299.792 km/seg./ 70(H) = 4283 megapársecs; y pasándolo a unidades de años luz: 4283x 3,26 { 14.000 millones de años. Pero en esta ecuación tan simplista, no se ha tenido en cuenta un factor fundamental como la densidad de materia en el momento presente, Wo. Pues al incrementase el volumen del Universo disminuye la densidad de materia, y ésta siempre condicionará el valor actual que puede adoptar la Constante de Hubble. Es más, no existe ninguna prueba de que el ritmo de expansión haya conservado siempre un mismo valor. En un Universo en expansión existe una estrecha relación entre la densidad de materia y la Constante de Hubble o velocidad de expansión. Los cosmólogos siempre han mostrado cierta simpatía por obtener valores pequeños en la Constante de Hubble y así poder evitar la paradoja de que algunos de sus constituyentes sean más ancianos que el propio Universo. Pues recientes estimaciones sobre las edades de las estrellas más viejas de la Vía Láctea, sitúan éstas, entre los 11 y los 12 mil millones de años.
Decir por último, que desde principios del siglo pasado, la mujer ha aportado y aporta muchos conocimientos en la investigación astrofísica y cosmológica. Además de las mujeres ya mencionadas en este artículo podría recordar a muchas otras, entre ellas, a Vera Rubin, a Jocelyn Bell (descubridora de los púlsares), como también a Jill Tarter, directora del Proyecto Phoenix en radioastronomía. Dar biberones y mirar las estrellas, nunca ha resultado incompatible para el astrónomo/a.