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Hubble descubre un cementerio de planetas


El telescopio espacial Hubble ha descubierto los restos rocosos de material planetario esparcidos entre las atmósferas de dos enanas blancas en el cúmulo estelar de Hyades. Esto sugiere que estas dos estrellas pueden haber tenido alguna vez sus propios sistemas planetarios que en algún momento se encontraron con un destino oscuro.

Jay Farihi de la Universidad de Cambridge y su equipo utilizaron el Espectrógrafo de Orígenes Cósmicos (COS) de Hubble para detectar la débil firma de carbono y silicio en las dos enanas blancas. La proporción de los dos elementos sugiere que estas estrellas "muertas" están consumiendo material rocoso de una composición química similar a la de la Tierra.

"Lo único que nos da la técnica de contaminación de las enanas blancas que no obtendremos con ninguna otra técnica de detección de planetas es la química de los planetas sólidos", dijo Farihi. "Basándonos en la relación silicio-carbono de nuestro estudio, por ejemplo, podemos decir que este material es básicamente similar a la Tierra".

Las enanas blancas se forman después de que estrellas como nuestro Sol hayan agotado todo su combustible, se hayan expandido como una gigante roja y hayan destruido una nebulosa planetaria. La enana blanca que queda atrás puede sobrevivir miles de millones de años más. Durante la etapa de gigante roja, cualquier sistema planetario que alguna vez estuvo en órbita alrededor de la estrella se verá gravemente alterado. Las tensiones extremas de las mareas de la enana blanca recién formada destrozarán cualquier cuerpo en órbita, reduciéndolo a polvo.

La importancia de este último hallazgo es que al analizar la luz de las enanas blancas, no solo podemos ver evidencia de sistemas planetarios alrededor de estrellas en cúmulos estelares, también estamos mirando hacia el futuro de nuestro sistema solar. En unos pocos miles de millones de años, nuestro propio Sol se convertirá en una enana blanca, y la Tierra, así como los demás planetas de nuestro sistema solar, se unirán a su propio cementerio planetario.


    El primer objeto del Cinturón de Kuiper que se descubrió fue Plutón, en 1930. Pasarían otros 62 años hasta que se conociera el segundo. Esto tuvo mucho que ver con el hecho de que los KBO están bastante lejos de la Tierra y, en general, bastante oscuros. Plutón tiene una superficie reflectante bastante brillante, en comparación con muchos otros KBO, así como su gran tamaño. Estas cualidades hicieron que Plutón fuera más fácil de detectar con los telescopios disponibles a principios del siglo XX. En ese momento, los científicos aún no habían desarrollado ideas sobre el sistema solar exterior que sugirieran que Plutón podría tener mucha compañía. Entonces, a pesar de su órbita extrañamente elíptica e inclinada, tenía sentido en ese momento pensar en Plutón como un planeta.

    El cinturón de Kuiper lleva el nombre del astrónomo Gerard Kuiper, quien publicó un artículo científico en 1951 que especulaba sobre objetos más allá de Plutón. El trabajo de Kuiper no predijo realmente las poblaciones de objetos que observamos en la región que lleva su nombre o, lo que es más importante, su relación con Neptuno. Pero él y sus ideas eran bien conocidas entre los astrónomos, de modo que se le llegó a atribuir la idea general del cinturón. El astrónomo Kenneth Edgeworth también mencionó brevemente objetos más allá de Plutón en artículos que publicó en la década de 1940 y, por lo tanto, a veces se hace referencia a la región como el Cinturón de Edgeworth-Kuiper. Otros astrónomos también especularon que podría haber cuerpos helados sin descubrir más allá de Neptuno, pero ninguno fue confirmado hasta 1992.

    A principios de la década de 1990, los científicos tenían acceso a nuevas herramientas que no estaban disponibles para el descubridor de Plutón, Clyde Tombaugh, en la década de 1930. En 1992, los astrónomos David Jewitt y Jane Luu conectaron una cámara CCD a un telescopio grande (2,2 metros) en Mauna Kea en Hawai, y rápidamente detectaron un objeto, que fue designado 1992 QB1, y más tarde llamado Albion. Pronto siguieron muchos más descubrimientos, con un par de miles de KBO que se detectaron durante el próximo cuarto de siglo.

    La primera nave espacial en ingresar a la región del Cinturón de Kuiper fue la nave espacial Pioneer 10 de la NASA, cuando cruzó al espacio más allá de la órbita de Neptuno en 1983. Pero la primera visita a un objeto en el Cinturón de Kuiper fue en julio de 2015, cuando la NASA & # La nave espacial New Horizons de la década de 39 sobrevolaba a Plutón y sus lunas. Está previsto que New Horizons pase por delante de otro KBO - 2014 MU69 (apodado & quotUltima Thule & quot por la misión) a principios de 2019.

    Se cree que dos lunas de los planetas gigantes son potencialmente objetos originarios del Cinturón de Kuiper que fueron capturados hace mucho tiempo. La luna más grande de Neptuno, Tritón, fue visitada por la nave espacial Voyager 2 de la NASA en 1989, mientras que Phoebe, una pequeña luna exterior de Saturno, fue visitada por la nave espacial Cassini de la NASA en 2004. Ambos objetos potenciales capturados del Cinturón de Kuiper orbitan sus planetas. en una dirección opuesta a las otras lunas y la rotación del planeta, lo cual es una fuerte indicación de que probablemente fueron objetos capturados que se desviaron demasiado cerca de los planetas.


    Estrella de rock Big Science

    En 2014, el Telescopio Espacial Hubble volvió a visitar una de sus imágenes más icónicas y populares: los Pilares de la Creación de la Nebulosa del Águila. Con estas nuevas imágenes, se obtiene un mejor contraste y una vista más clara para que los astrónomos estudien cómo la estructura de los pilares está cambiando con el tiempo. NASA, ESA / Hubble

    Lanzado a bordo del transbordador Discovery hace 25 años este 24 de abril, el telescopio espacial ha revolucionado la astronomía óptica y en el proceso entró en la conciencia pública como una estrella de rock de la Gran Ciencia, sus imágenes espectaculares adornan todo, desde libros de texto de la escuela primaria hasta portadas de álbumes, cubiertas de libros, calendarios y sellos postales.

    Mientras que otros telescopios terrestres, actuales y planificados, mucho más grandes están empujando las fronteras de la astronomía cada vez más profundamente, la posición del telescopio espacial sobre la atmósfera todavía le da una ventaja incomparable.

    Y aunque Hubble comparte el crédito con los observatorios terrestres por algunos de sus principales logros, está, y permanece, a la vanguardia de la astronomía moderna un cuarto de siglo después del lanzamiento.

    "Simplemente ha hecho estas enormes contribuciones ... Ha reescrito mucho de lo que sabemos", dijo el astrónomo del Hubble Adam Riess, quien compartió el Premio Nobel de Física 2011 por su trabajo de verificación de la existencia de energía oscura.

    Mario Livio, un astrofísico que trabaja con Riess en el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en el campus de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, dijo que "esencialmente no hay un área de astronomía y astrofísica en la que Hubble no contribuya con algo muy significativo".


    La imagen más importante jamás tomada por el telescopio espacial Hubble de la NASA

    A finales de este mes, el Telescopio Espacial Hubble celebrará su 30 aniversario.

    Más que cualquier otro observatorio de la historia, Hubble reveló cómo es el Universo.

    Cuando se lanzó por primera vez, un problema con la óptica de su espejo solo produjo imágenes defectuosas.

    A fines de 1993, se instaló un nuevo equipo de corrección de fallas, junto con una cámara mejorada: WFPC2.

    Al año siguiente, los científicos se embarcaron en una campaña de observación arriesgada: el campo profundo del Hubble.

    Examinaron una región del cielo que aparentemente estaba vacía: sin estrellas o galaxias cercanas brillantes.

    Durante diez días consecutivos, en múltiples longitudes de onda, Hubble observó el mismo parche de nada, recolectando un fotón a la vez.

    Cuando se recopilaron todos los datos, esto es lo que vieron.

    2 billones. (R. WILLIAMS (STSCI), EL EQUIPO DE CAMPO PROFUNDO DE HUBBLE Y LA NASA)

    Donde no se sabía nada anteriormente, se revelaron miles de galaxias nuevas, distantes y débiles.

    Estas imágenes del campo profundo del Hubble revolucionaron nuestra visión del Universo.

    Las campañas de observación futuras y los instrumentos superiores posteriores llevaron al Universo a un mayor enfoque.

    Los estudios profundos y de campo amplio, como los campos fronterizos de Hubble, revelaron cúmulos de galaxias masivos y distantes.

    Los campos profundos ultraprofundos y eXtreme superaron al campo profundo original del Hubble.

    55.000 hasta aproximadamente hasta

    130.000 a medida que se revele más del Universo. (EQUIPOS HUDF09 Y HXDF12 / E. SIEGEL (PROCESAMIENTO))

    Aún existen secretos más distantes y débiles.

    Las misiones futuras, como WFIRST y LUVOIR, los revelarán.

    Most Mute Monday cuenta una historia astronómica en imágenes, visuales y no más de 200 palabras. Habla menos sonríe más.


    Cuando el Hubble se quedó mirando a la nada durante 100 horas

    En 1995, el astrónomo Bob Williams quiso apuntar con el Telescopio Espacial Hubble a un espacio de cielo lleno de absolutamente nada extraordinario. Durante 100 horas.

    Sus colegas le dijeron que era una idea terrible y una pérdida de tiempo valioso con el telescopio. La gente mataría durante esa cantidad de tiempo con la herramienta más afilada del cobertizo, dijeron, y además, de ninguna manera las galaxias distantes que Williams esperaba ver serían lo suficientemente brillantes como para que Hubble las detectara.

    Además, otro fracaso del Hubble sería una pesadilla para las relaciones públicas. Las percepciones del proyecto, que ya había costado varios miles de millones de dólares, eran bastante pésimas. No mucho antes, los astronautas habían arrastrado al Hubble a la bahía de carga del transbordador espacial Endeavour y habían corregido un defecto desastroso en la visión del preciado telescopio. Después de la corrección, el ojo ciego en el cielo finalmente pudo ver las estrellas como más que puntos de luz borrosos. Y ahora, finalmente, era el momento de empezar a borrar las frustraciones de los primeros años de Hubble.

    Excepto que mirar fijamente a la nada y quedarse con las manos vacías no parecía la mejor manera de hacerlo.

    Pero Williams no se inmutó. Y, para ser honesto, realmente no importaba cuánto protestaran sus colegas. Como director del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial, tenía una cierta cantidad de tiempo del Hubble a su disposición personal. “El comité de asignación de telescopios nunca habría aprobado un proyecto tan largo y arriesgado”, explica. "Pero como director, tenía el 10 por ciento del tiempo del telescopio y podía hacer lo que quería".

    Wiliams sospechaba que la mirada de mil millones de años luz podría capturar eones de evolución galáctica en un solo cuadro y descubrir algunas de las galaxias más lejanas y débiles jamás vistas. Y para él, las observaciones potenciales eran tan importantes y tan fundamentales para comprender cómo evolucionó el universo que el experimento fue una obviedad, al diablo con las consecuencias.

    "El descubrimiento científico requiere riesgo", dice Williams. "Y estaba en un punto de mi carrera en el que dije:" Si es así de malo, renunciaré. Caeré sobre mi espada '".

    Entonces, tal vez con su trabajo en juego, Williams se fue, reunió un pequeño equipo de posdoctorados e hizo exactamente lo que había planeado. Durante 100 horas, entre el 18 y el 28 de diciembre, el Hubble miró fijamente un trozo de cielo cerca del mango del Big Dipper que tenía solo una trigésima parte del ancho de la luna llena. En total, el telescopio tomó 342 fotografías de la región, cada una de las cuales estuvo expuesta entre 25 y 45 minutos. Las imágenes se procesaron y combinaron, luego se colorearon y, 17 días después, se dieron a conocer al público.

    Resultó que "nada" en realidad estaba lleno de galaxias. Más de 3.000 de ellos se derramaron, algunos de aproximadamente 12 mil millones de años. Espirales, elípticas, irregulares (rojo, blanco, azul y amarillo), las manchas de luz que salieron de la imagen compuesta final agrietaron el universo de formas que los científicos nunca hubieran imaginado.


    La distancia a la nebulosa de Andrómeda

    En 1929, Hubble publicó su artículo de época sobre M31, la gran Nebulosa de Andrómeda. Basado en 350 placas fotográficas tomadas en Mount Wilson, su estudio proporcionó evidencia de que M31 es un sistema estelar gigante como la Vía Láctea.

    Debido a que M31 es mucho más grande que el campo de visión de los telescopios de 152 y 254 cm (60 y 100 pulgadas) en Mount Wilson, Hubble se concentró en cuatro regiones, centradas en el núcleo y a varias distancias a lo largo del eje mayor. El área total estudiada ascendió a menos de la mitad del tamaño de la galaxia, y las otras regiones inexploradas permanecieron en gran parte desconocidas durante 50 años. (Los estudios ópticos completos modernos de M31 se han realizado solo desde aproximadamente 1980).

    Hubble señaló una característica importante y desconcertante de la resolubilidad de M31. Sus regiones centrales, incluido el núcleo y la protuberancia nuclear difusa, no se resolvieron bien en estrellas, una de las razones por las que la verdadera naturaleza de M31 había sido difícil de alcanzar. Sin embargo, las partes externas a lo largo de los brazos espirales, en particular, se resolvieron en enjambres de estrellas tenues, vistas superpuestas sobre un fondo estructurado de luz. La comprensión actual de este hecho es que las galaxias espirales suelen tener protuberancias centrales formadas exclusivamente por estrellas muy antiguas, las más brillantes de las cuales son demasiado débiles para ser visibles en las placas del Hubble. No fue sino hasta 1944 que el astrónomo nacido en Alemania Walter Baade finalmente resolvió el bulto de M31. Usando placas sensibles al rojo y exposiciones muy largas, logró detectar los gigantes rojos más brillantes de esta vieja población. En los brazos, existen muchas estrellas azules jóvenes, brillantes y calientes, y estas se resuelven fácilmente. Los más brillantes son tan luminosos que pueden verse incluso con telescopios de tamaño moderado.

    El más importante de los descubrimientos de Hubble fue el de la población de variables cefeidas de M31. Cuarenta de las 50 variables detectadas resultaron ser cefeidas ordinarias con periodos que iban de 10 a 48 días. Se encontró una relación clara entre sus períodos y luminosidades, y la pendiente de la relación coincidió con las de las Nubes de Magallanes y NGC 6822. La comparación de Hubble indicó que M31 debe estar 8.5 veces más distante que la Pequeña Nube de Magallanes (SMC), lo que implican una distancia de dos millones de años luz si se usara la distancia SMC moderna (el valor de 1929 empleado por Hubble era aproximadamente dos veces más pequeño). Claramente, M31 debe ser una gran galaxia distante.

    Otras características anunciadas en el artículo de Hubble fueron la población de M31 de variables brillantes, irregulares y de variación lenta. Una de las irregulares era extremadamente brillante, se encuentra entre las estrellas más luminosas de la galaxia y es un prototipo de una clase de estrellas de alta luminosidad ahora llamadas variables Hubble-Sandage, que se encuentran en muchas galaxias gigantes. También se analizaron ochenta y cinco novas, todas muy parecidas a las de la Vía Láctea. Hubble estimó que la verdadera tasa de ocurrencia de novas en M31 debe ser de alrededor de 30 por año, una cifra que luego fue confirmada por el astrónomo estadounidense Halton C. Arp en una búsqueda sistemática.

    Hubble encontró numerosos cúmulos de estrellas en M31, especialmente cúmulos globulares, 140 de los cuales finalmente catalogó. Afirmó el argumento de que M31 era una galaxia similar a la Vía Láctea calculando su masa y densidad de masa. Utilizando las velocidades que se habían medido para las partes internas de M31 mediante trabajo espectrográfico, calculó (sobre la base de la distancia derivada de las cefeidas) que la masa de M31 debe ser aproximadamente 3,5 mil millones de veces la del Sol. Hoy en día, los astrónomos tienen datos mucho mejores, que indican que la verdadera masa total de la galaxia debe ser al menos 100 veces mayor que el valor de Hubble, pero incluso ese valor mostró claramente que M31 es un inmenso sistema de estrellas. Además, las estimaciones de Hubble de las densidades de estrellas demostraron que las estrellas en las áreas exteriores del brazo de M31 están esparcidas con aproximadamente la misma densidad que en el sistema de la Vía Láctea en la vecindad del Sol.


    ¿Quién descubrió realmente el universo en expansión?

    La expansión (o contracción) del espacio es una consecuencia necesaria en un Universo que lo contiene. [+] masas. Pero la tasa de expansión y cómo se comporta a lo largo del tiempo depende cuantitativamente de lo que hay en su Universo.

    Uno de los hechos más alucinantes de nuestra existencia es que el espacio en sí, la estructura misma del Universo, no permanece igual. Las masas se curvan y distorsionan las masas en movimiento cambian su naturaleza, las ondas fluyen a través del cosmos a la velocidad de la luz. El espacio y el tiempo no eran propiedades independientes e inmutables del Universo, sino que están vinculados en una sola entidad conocida como espacio-tiempo.

    Una de las mayores sorpresas cósmicas se produjo en la década de 1920, cuando varios científicos propusieron una idea nueva y radical: que el espacio podría cambiar fundamentalmente al expandirse o contraerse con el tiempo. Esta no era una teoría de un pastel en el cielo, pero fue apoyada de manera abrumadora por los datos, que mostraron que cuanto más distante estaba una galaxia, más rápido parecía alejarse de nosotros. Para ser compatible con la Relatividad General de Einstein, esto significaba que el Universo debía expandirse. Desde 1929 en adelante, nunca miramos atrás.

    Cómo la materia (arriba), la radiación (medio) y una constante cosmológica (abajo) evolucionan con el tiempo. [+] un Universo en expansión. Observe, a la derecha, cómo cambia la tasa de expansión en el caso de una constante cosmológica (que es efectivamente lo que hace durante la inflación, o en presencia de una constante cosmológica), la tasa de expansión no cae en absoluto, lo que lleva a una expansión exponencial. .

    E. Siegel / Más allá de la galaxia

    Durante generaciones, esta regla simple, según la cual la velocidad promedio que un objeto distante parecía alejarse de nosotros era proporcional a su distancia de nosotros, se conoció como Ley de Hubble, en honor a Edwin Hubble. La constante que relaciona la velocidad de recesión con la distancia aparente, incluso hoy, se conoce como la constante de Hubble.

    Pero el problema, en términos de historia, es que el propio Edwin Hubble no fue el primero en darse cuenta de esto. Aunque Hubble publicó un artículo extraordinario en 1929 detallando la relación desplazamiento al rojo-distancia y la constante de proporcionalidad que los une, los científicos belgas Georges Lemaître, trabajando con solo una fracción de los datos del Hubble, habían hecho lo mismo dos años antes. Como resultado, los astrónomos ahora llaman a esta relación la ley de Hubble-Lemaître. Pero la historia detrás de quién descubrió el Universo en expansión es aún más oscura.

    Las matemáticas que gobiernan la Relatividad General son bastante complicadas, y la Relatividad General en sí. [+] ofrece muchas posibles soluciones a sus ecuaciones. Pero es solo especificando las condiciones que describen nuestro Universo, y comparando las predicciones teóricas con nuestras mediciones y observaciones, que podemos llegar a una teoría física.

    Puede comenzar con Albert Einstein, quien presentó por primera vez su teoría de la relatividad general en 1915. La teoría de la gravedad de Einstein se redujo a las leyes de Newton cuando las distancias eran grandes y las masas pequeñas, y proporcionó predicciones únicas que coincidían con experimentos y observaciones, en contraste con Newton, cuando no lo eran. La órbita del planeta Mercurio fue el primer acertijo en ceder, seguido de la predicción de la luz de las estrellas dobladas durante un eclipse solar. Donde Newton falló, Einstein tuvo éxito.

    Sin embargo, Einstein se dio cuenta de que su teoría predecía que un Universo estático era inestable y que debía expandirse o contraerse. Sin embargo, en lugar de aceptar esta sólida predicción, Einstein la rechazó, asumiendo que el Universo debe ser estático. En cambio, introdujo su constante cosmológica para compensar, lo que llevó a lo que más tarde denominó su "mayor error" en toda la física.

    Vesto Slipher señaló por primera vez que cuanto más distante está una galaxia, en promedio, más rápido se observa. [+] se aleja de nosotros. Durante años, esta explicación desafió, hasta que las observaciones de Hubble nos permitieron unir las piezas: el Universo se estaba expandiendo.

    Vesto Slipher, (1917): Proc. Amer. Phil. Soc., 56, 403

    Incluso antes de Einstein, existieron las observaciones de Vesto Slipher, que fueron fundamentales en el descubrimiento real de la expansión del espacio. A principios de la década de 1900, Slipher estaba observando lo que entonces se conocía como "nebulosas espirales" con un nuevo dispositivo en su telescopio: un espectrógrafo. Al dividir la luz de estas galaxias en sus longitudes de onda individuales, pudo identificar líneas espectrales provenientes de los átomos en su interior.

    Como sabíamos cómo funcionaban los átomos, podíamos medir un desplazamiento sistemático de esas líneas a diferentes longitudes de onda: más rojas si se estaban alejando de nosotros, más azules si se estaban moviendo hacia nosotros. Estas espirales tenían velocidades que eran demasiado grandes para estar vinculadas a nuestra propia galaxia, la mayoría estaban desplazadas al rojo, algunas se movían mucho más rápido que otras. Sus resultados implicaron que estas nebulosas eran galaxias propias y, en su mayoría, se alejaban de nosotros. Pero Slipher nunca armó todo el rompecabezas.

    Posibles destinos del Universo en expansión. Observe las diferencias de diferentes modelos en el pasado. [+] solo un Universo con energía oscura coincide con nuestras observaciones, y la solución dominada por la energía oscura vino de De Sitter en 1917.

    La perspectiva cósmica / Jeffrey O.Bennett, Megan O. Donahue, Nicholas Schneider y Mark Voit

    La siguiente persona en hacer una contribución significativa fue Willem de Sitter, quien en 1917 demostró que si imaginaba un Universo relativista general dominado por la constante cosmológica de Einstein, se expandiría. Lo más alarmante fueron las propiedades de la expansión: sería implacable, continua para siempre y exponencial, lo que significa que cuanto más lejos estuviera un objeto de nosotros, más rápido se alejaría de nosotros.

    Aunque todavía no había suficiente evidencia de observación para probar que el Universo se estaba expandiendo, De Sitter mostró que la Relatividad General, incluso como Einstein la imaginó, debería conducir a una expansión. (Y quizás más notablemente, el tipo de expansión que describió De Sitter parece estar presente en nuestro Universo hoy: en forma de energía oscura).

    La primera ecuación de Friedmann, como se escribe convencionalmente hoy (en notación moderna), fue la izquierda. El lado [+] detalla la tasa de expansión del Hubble y la evolución del espacio-tiempo, y el lado derecho incluye todas las diferentes formas de materia y energía, junto con la curvatura espacial. Esta ha sido llamada la ecuación más importante de toda la cosmología y fue derivada por Friedmann esencialmente en su forma moderna en 1922.

    En 1922, el físico Alexander Friedmann presentó una publicación increíble: Resolviendo la Relatividad General para el caso de un Universo realista. Por primera vez, hubo una solución para un Universo que estaba uniformemente lleno de "cosas". Ese material podría ser materia, radiación, curvatura espacial, una constante cosmológica o cualquier otra cosa imaginable.

    Lo que encontró fue, en todos los casos, que el Universo debe estar expandiéndose o contrayéndose. Si su Universo está lleno de cosas, o incluso si estaba completamente vacío, mostró Friedmann, un Universo estático era inestable. Dadas las observaciones de Slipher y los recientes argumentos de Heber Curtis en el Gran Debate de 1920, un Universo en expansión tenía apoyo tanto teórico como observacional detrás de él.

    Esta imagen de 1887 de la Gran Nebulosa en Andrómeda fue la primera en mostrar la estructura armada en espiral. [+] de la gran galaxia más cercana a la Vía Láctea. El hecho de que parezca tan completamente blanco se debe a que simplemente se tomó con luz sin filtrar, en lugar de mirar en rojo, verde y azul, y luego agregar esos colores. Todas las características identificables de esta imagen no han cambiado en los 131 años desde que fue compuesta, aunque hay estrellas variables y eventos transitorios, como novas y supernovas, que ocurren aparentemente al azar.

    Todo, sin embargo, dio un vuelco hace 95 años: cuando Edwin Hubble hizo quizás la observación más importante en toda la historia de la astronomía. Buscaba estallidos de estrellas, que pensó que eran novas, en la gran nebulosa de Andrómeda. La fotografía de 1887 había revelado la estructura en espiral de Andrómeda, y Hubble estaba midiendo estas novas en un intento de comprender la distancia a Andrómeda. Encontró uno, luego un segundo, luego un tercero.

    Y entonces sucedió lo extraordinario: encontró un cuarto, exactamente en el mismo lugar que el primero. Sabiendo que era imposible que una nova se recargara tan rápido, tachó con entusiasmo la "N" de nova y escribió "¡VAR!" en bolígrafo rojo y letras mayúsculas. Debido al trabajo anterior de Henrietta Leavitt sobre estrellas variables, pudo calcular la distancia a Andrómeda, concluyendo que era mucho más distante que cualquier otra cosa en la Vía Láctea. Era su propia galaxia. También lo eran todas las espirales.

    Esta fue la pieza clave de evidencia que lo puso todo junto y desbloqueó el Universo en expansión.

    El descubrimiento del Hubble de una variable cefeida en la galaxia de Andrómeda, M31, nos abrió el Universo. [+] dándonos la evidencia de observación que necesitábamos para las galaxias más allá de la Vía Láctea y que conducen al Universo en expansión.

    E. Hubble, NASA, ESA, R. Gendler, Z. Levay y el Hubble Heritage Team

    Hubble, junto con su asistente, Milton Humason, pasó a recopilar más datos de estrellas variables en galaxias espirales, lo que les permitió determinar la distancia a estos objetos. A fines de la década de 1920, tenían suficientes galaxias como para que cualquier científico que prestara suficiente atención a todo el trabajo que había allí y sintetizara las pruebas adecuadas, podría haber elaborado la relación entre la distancia y el corrimiento al rojo de las galaxias. Tú o yo, si hubiéramos sabido todo esto en ese momento, podríamos haber concluido que el Universo mismo se estaba expandiendo.

    Históricamente, Georges Lemaître fue el primero en llegar allí, en 1927. Pero su publicación estaba en francés y en una oscura revista pocas personas se enteraron en ese momento. El científico estadounidense Howard Robertson también juntó las piezas de forma independiente en 1928, concluyendo que el Universo se estaba expandiendo y calculando una tasa de expansión primitiva. Pero, sentado en un conjunto más grande de datos, Hubble publicó su trabajo revolucionario en 1929, obteniendo la mayor parte del crédito.

    Las observaciones originales de 1929 de la expansión Hubble del Universo, seguidas posteriormente. [+] observaciones más detalladas, pero también inciertas. El gráfico de Hubble muestra claramente la relación desplazamiento al rojo-distancia con datos superiores a sus predecesores y competidores, los equivalentes modernos van mucho más lejos.

    Robert P. Kirshner (derecha), Edwin Hubble (izquierda)

    Recientemente, lo que se conoció durante generaciones como "Ley de Hubble" ahora se ha rebautizado como Ley de Hubble-Lemaître. Pero el punto no debería ser dar crédito a las personas que han estado muertas durante generaciones, sino que todos comprendan cómo conocemos las reglas que gobiernan el Universo y cuáles son. Yo, por mi parte, estaría igualmente feliz de eliminar todos los nombres de todas las leyes físicas que existen, y simplemente referirme a ellas como lo que son: la relación desplazamiento al rojo-distancia. No fue el trabajo de solo una o dos personas lo que condujo a este gran avance en el descubrimiento del Universo en expansión, sino de todos los científicos que mencioné aquí y de muchos otros también. Al final del día, es nuestro conocimiento fundamental de cómo funciona el Universo lo que importa, y ese es el legado final de la investigación científica. Todo lo demás es solo un testimonio de la debilidad demasiado humana de aferrarse en vano a la gloria.


    Grandes cantidades de datos

    Las imágenes de Hubble han ayudado a precisar la edad del universo, que sugiere la tasa de expansión de las estrellas pulsantes es de unos 13 mil millones a 14 mil millones de años.

    Hubble también ha capturado imágenes de muchas galaxias antiguas, en todas las etapas de la evolución, por lo que permite a los científicos ver los días pasados ​​de un universo joven y en desarrollo.

    El telescopio también fue fundamental en el descubrimiento de la energía oscura, una fuerza poco conocida pero ubicua que trabaja contra la gravedad y contribuye a la expansión continua del universo.

    El Hubble también mide las atmósferas de los planetas fuera de nuestro propio sistema solar, explorando sus composiciones y construyendo datos que algún día podrían ayudar en la búsqueda de vida extraterrestre.

    A pesar de sus muchos logros, es probable que el Hubble se esté acercando al final de su vida. El telescopio debe recibir su último servicio periódico en mayo de 2009. Su sucesor, el telescopio espacial James Webb, está programado para su lanzamiento en 2013.

    El nuevo instrumento orbitará mucho más lejos de la Tierra (940 000 millas / 1,5 millones de kilómetros), lo mejor para mirar más lejos a través del polvo del espacio hacia las primeras formaciones de estrellas, sistemas solares y galaxias.


    Redshift y ley de Hubble

    Para objetos muy lejanos (más allá de aproximadamente mil millones de años luz) ninguno de los métodos anteriores funciona. Los científicos deben pasar de la observación directa al uso de observaciones junto con una teoría. La teoría utilizada para determinar estas distancias muy grandes en el universo se basa en el descubrimiento de Edwin Hubble de que el universo se está expandiendo.

    En 1929, Edwin Hubble anunció que casi todas las galaxias parecían alejarse de nosotros. De hecho, descubrió que el universo se estaba expandiendo, con todas las galaxias alejándose unas de otras. Este fenómeno se observó como un corrimiento al rojo del espectro de una galaxia. Este corrimiento al rojo pareció ser mayor para galaxias débiles, presumiblemente más lejanas. Por lo tanto, cuanto más lejos está una galaxia, más rápido se aleja de la Tierra. Puede ver esta tendencia en los datos de Hubble que se muestran en las imágenes de arriba. La velocidad de una galaxia podría expresarse matemáticamente como

    donde v es la velocidad radial hacia afuera de la galaxia, d es la distancia de la galaxia a la Tierra y H es la constante de proporcionalidad llamada constante de Hubble.

    El valor exacto de la constante de Hubble todavía es algo incierto, pero generalmente se cree que es de alrededor de 65 kilómetros por segundo por cada megaparsec de distancia. (Un megaparsec viene dado por 1 Mpc = 3 x 10 6 años luz). Esto significa que una galaxia a 1 megaparsec de distancia se alejará de nosotros a una velocidad de 65 km / seg, mientras que otra galaxia a 100 megaparsecs de distancia se alejará a 100 veces esta velocidad. Entonces, esencialmente, la constante de Hubble refleja la velocidad a la que se expande el universo.

    Entonces, para determinar la distancia de un objeto, solo necesitamos conocer su velocidad. La velocidad se puede medir gracias al desplazamiento Doppler. Al tomar el espectro de un objeto distante, como una galaxia, los astrónomos pueden ver un cambio en las líneas de su espectro y, a partir de este cambio, determinar su velocidad. Al poner esta velocidad en la ecuación de Hubble, determinan la distancia. Tenga en cuenta que este método para determinar distancias se basa en la observación (el cambio en el espectro) y en una teoría (Ley de Hubble). Si la teoría no es correcta, las distancias determinadas de esta manera son una tontería. La mayoría de los astrónomos creen que la Ley de Hubble, sin embargo, es válida para un amplio rango de distancias en el universo.

    Cabe señalar que, en escalas muy grandes, la teoría de Einstein predice desviaciones de una ley de Hubble estrictamente lineal. La cantidad de salida y el tipo dependen del valor de la masa total del universo. De esta manera, un gráfico de la velocidad de recesión (o corrimiento al rojo) frente a la distancia, que es una línea recta a distancias pequeñas, puede informarnos sobre la cantidad total de materia en el universo y puede proporcionar información crucial sobre la misteriosa materia oscura.


    Un comienzo minúsculo y ardiente

    Cuando el universo comenzó, estaba caliente, diminuto partículas mezclado con luz y energía. No se parecía en nada a lo que vemos ahora. A medida que todo se expandió y ocupó más espacio, se enfrió.

    Las diminutas partículas se agruparon. Ellos formaron átomos. Entonces esos átomos se agruparon. Durante mucho tiempo, los átomos se unieron para formar estrellas y galaxias.

    Las primeras estrellas crearon átomos y grupos de átomos más grandes. Eso llevó a que nacieran más estrellas. Al mismo tiempo, las galaxias se estrellaban y se agrupaban. A medida que nacían y morían nuevas estrellas, entonces cosas como asteroides, cometas, planetas, y agujeros negros ¡formado!