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Un observatorio de la NASA ha medido con precisión la expansión del universo

Astrónomos que han hecho uso del telescopio Spitzer de la NASA, han logrado una de las mediciones más precisas que hasta ahora se tienen sobre la llamada constante de Hubble, que es una ecuación que sirve para determinar a qué velocidad se expande el universo.

La constante de Hubble lleva este nombre porque, en los años 20 del siglo pasado, el astrónomo Edwin P. Hubble (1889-1953) asombró al mundo al confirmar que nuestro universo se expande desde que explotó hace unos 13,700 millones de años. A finales de los 90, los investigadores descubrieron que dicha expansión era cada vez más acelerada y determinar la velocidad de expansión es crucial para entender la edad y el tamaño del universo.

A diferencia del Telescopio Hubble que mira el cosmos en ondas visibles y en ondas infrarrojas cortas, el telescopio Spitzer tomó ventaja de su capacidad para poder observar ondas largas infrarrojas y así poder determinar que la constante de Hubble es ahora de 74.3 por segundo por mecaparsec. Un megaparsec equivale a tres millones de años luz.

“Nuevamente, el telescopio Spitzer está haciendo ciencia más allá de los límites para los que fue diseñado”, afirmó uno de los investigadores, Michael Werner, del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, quien también comentó: “primero, el telescopio Spitzer nos sorprendió con su habilidad para estudiar la atmósfera de los exoplanetas y ahora, además, se ha convertido en una herramienta cosmológica muy valiosa”.

El telescopio Spitzer /NASA.

Adicionalmente, los resultados de Spitzer fueron combinados con información publicada por la Sonda Wilkinson de Anisotropía de Microondas (WMAP) de la NASA, para obtener una medida independiente de la energía oscura: uno de los más grandes misterios del universo. De hecho, se cree que la materia oscura le está ganando la batalla a la gravedad, dejándola de lado en este proceso de expansión.

“Este es un inmenso rompecabezas. Y es excitante saber que podemos ser capaces de utilizar al telescopio Spitzer para resolver problemas fundamentales de la cosmología como la velocidad precisa con la que el universo se expande en este momento, así como medir la cantidad de materia oscura desde otro ángulo”, dijo Wendy Freedman de los Observatorios del Instituto Carnegie para la Ciencia de Pasadena, California.

Por su parte, Glenn Wahlgren, científica del programa Spitzer de la NASA, comentó que la visión infrarroja, con la que se puede observar a través del polvo interestelar y que provee mejores vistas de las llamadas estrellas variables cefeidas, nos puede ayudar a mejorar nuestras mediciones de la constante de Hubble utilizando a estas estrellas.

En este sentido, las Cefeidas son como peldaños vitales para determinar la escala cósmica de distancias: un conjunto de objetos con distancias perfectamente conocidas que, cuando se combinan con la velocidad a la que los objetos se alejan de nosotros, revelan la tasa de expansión del universo.

Así, las Cefeidas resultan objetos cruciales porque sus distancias desde la Tierra se pueden medir con extraordinaria precisión. De hecho, en 1908, Henrietta Leavitt descubrió estos pulsos estelares a un ritmo directamente relacionado con su brillo intrínseco.

La Gran Nube de Magallanes / http://www.pirulocosmico.blogspot.mx/

Para visualizar cómo esto es importante, imagine a alguien que camina alejándose de usted con una vela. Cuanto más lejos se encuentre, más tenue será y entonces su brillo aparente revelará su distancia. El mismo principio se aplica a las Cefeidas que podrían ser las velas estándar del cosmos. Porque midiendo qué tan brillantes aparecen en el cielo, y comparando esto con el brillo conocido como si estuvieran cerca, los astrónomos pueden calcular su distancia con respecto a la Tierra.

Spitzer observó 10 cefeidas en nuestra propia galaxia y 80 en un grupo local vecino llamado La Gran Núbe de Magallanes. Sin la presencia de polvo cósmico que les bloqueara la visibilidad, el equipo de investigación fue capaz de obtener medidas más precisas del brillo aparente de estas estrellas y, por consiguiente, de sus distancias  Esta información, sin lugar a dudas, abre el camino para una nueva y mejor estimación de la tasa de expansión de nuestro universo.

“Hace justamente una década, utilizar las palabras precisión y cosmología en la misma sentencia no era posible, debido a que el tamaño y la edad del universo no se conocían con precisión. Ahora podemos hablar de una precisión de unos cuantos puntos porcentuales, cuando en el pasado se hablaba de hasta dos puntos, por lo que es algo verdaderamente extraordinario”, afirmó Wendy Freedman.

El estudio ha aparecido publicado en la revista Astrophysical Journal.

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Traducido y editado por Julio García.

Referencia: Jet Propulsion Laboratory.

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El peor error de mi vida: Einstein, Hubble y la expansión del universo

por Julio García.

Que el universo se expande es una verdad que prácticamente ha dejado de ser puesta en entredicho por físicos y astrónomos. Sin embargo, aún hoy en día, nos seguimos preguntando por qué el universo se rige por las leyes que lo hacen ser como es y no por otro conjunto de valores.

En el primer cuarto del siglo XX, la noción de un universo en expansión resultaba contradictoria respecto a las teorías que en ese entonces se formulaban sobre cómo estaba constituida la realidad que regía los cielos, las estrellas y los planetas. En 1915, Albert Einstein (1879-1955), había propuesto una constante cosmológica para darle sentido a su famosa Teoría de la Relatividad General, que se basa en el hecho de que la fuerza gravitatoria que actúa sobre la materia no solamente influye directamente sobre la materia misma, sino que tiende a deformar (como si se tratase de una cama elástica que se deforma en función del peso que contiene), el espacio tiempo que roda al conjunto de los cuerpos.

Pero que la gravedad actuara sobre la materia y deformara el espacio y el tiempo que lo rodea no dejaba satisfecho a Einstein por varias razones: ¿cómo explicar que las galaxias estén alejadas unas de otras, que el universo sea tan inconmensurable, si la fuerza de gravedad tiende a atraer todo? ¿No debería el universo reducirse a un punto? ¿O será más bien que el universo es estático?

Para lograr que sus teorías concordaran, para que la fuerza de gravedad no redujera al universo a un punto y toda la materia colapsase sobre sí misma, Einstein propuso una constante cosmológica con la que declaró que el universo era estático, pese a que muchos, después de esta declaración, se seguían preguntando: ¿vivimos realmente en un universo rígido e inamovible?

En 1929, un astrónomo estadounidense doctorado en física de nombre Edwin Hubble (1889-1953), mientras realizaba investigaciones en el telescopio más potente de ese entonces, el telescopio Hooker del observatorio Monte Wilson de Pasadena, California, se dio cuenta que las galaxias que observaba registraban un comportamiento muy particular: tenían un corrimiento hacia el rojo. Como explicábamos en nuestro artículo anterior, y de acuerdo con el efecto Doppler, cuando la luz presenta un corrimiento hacia el rojo en el conjunto del espectro electromagnético, significa que los objetos se alejan respecto al sitio en donde se encuentra el observador, por tanto, el conjunto de galaxias que observaba Hubble, no solamente se estaban moviendo, sino que se estaban alejando unas de otras.

Es importante destacar también que los efectos de dicha expansión solamente se observan a escalas de distancias muy grandes. Por ejemplo, el conjunto de galaxias formado por el Grupo Local, al que pertenece la Vía Láctea, Andrómeda y otra treintena de galaxias más pequeñas, presenta una tendencia de acercamiento. Se cree, que dentro de 3,000 y 5,000 millones de años, Andrómeda colisionará con nuestra galaxia, ya que ésta última se acerca a una velocidad aproximada de 500,000 km/h, esto debido a la acción de
la gravedad.

Ahora bien: ¿contradecían estas observaciones, esta verdad empírica implacable, las nociones de Einstein respecto al hecho de que habitamos un universo estático? Evidentemente sí. Lo que Hubble acababa de demostrar era que si las galaxias se alejan unas de otras a velocidades increíbles, entonces, inevitablemente, el universo también se expande en todas direcciones, como un globo que se infla. Si el universo se está expandiendo, debió de tener un principio (¿tendrá su ocaso?), cuando toda la materia era equiparable con una sopa homogénea, extremadamente caliente, donde era imposible distinguir entre materia y energía.

La Ley de Hubble señala también que el “corrimiento hacia el rojo de una galaxia es proporcional a la distancia a la que se encuentra”, por tanto, entre más alejada se encuentre una galaxia con respecto a otra, mayor será la velocidad con la que se aleja: mayor será, pues, la velocidad a la que se expande el universo.

Con el descubrimiento de Hubble sobre la expansión del universo, a partir del alejamiento que experimentan las galaxias a gran escala, la constante cosmológica planteada por Einstein dejaba de tener sentido. Poco tiempo después de estos hallazgos, el genio alemán consideraba su propia propuesta de un universo estático como “el peor error de mi vida”.

Sin embargo, la propuesta de una constante cosmológica por Einstein no está considerada del todo errada hoy en día si nos planteamos las siguientes interrogantes: ¿qué produce en realidad la expansión del universo?, ¿qué mueve a las galaxias para que se alejen unas de otras a velocidades cada vez más aceleradas?, ¿podría existir alguna fuerza, aún desconocida y exótica, que haga colapsar los efectos de atracción de la gravedad cuando hacemos referencia a cúmulos o racimos de galaxias en el conjunto del
universo?

Para darle sentido a esta pléyade de preguntas, y muchas más que puedan surgirnos, actualmente se baraja la hipótesis sobre la existencia de un tipo de energía oscura, que estaría presente en todo el universo en proporciones mucho mayores que la materia ordinaria de la que estamos conformados todos los seres humanos, estrellas, planetas, moléculas y átomos que nos rodean, cuya sola presencia estaría ejerciendo un tipo de “presión” negativa para contrarrestar los efectos “positivos” y de atracción de la gravedad. Aunque todavía no hay consenso al respecto, algunos físicos creen que el total de energía oscura en el universo es de un 70%. Pero, ¿cómo se formó este tipo de energía?, ¿pudo estar presente desde el origen del universo mismo? Todavía nadie lo puede responder.

Pero lo que sí es muy cierto es que, en aquellos años, por un lado los descubrimientos de Hubble sobre un universo que se expande, que privilegia la noción de lo dinámico sobre lo estático, y que abre la posibilidad de que las cosas, animadas e inanimadas, tiendan a evolucionar desde un principio y hacia un final en el tiempo, y, por otro el otro, al conjunto de nociones establecidas por Einstein sobre el comportamiento de los objetos a través de la gravedad, que tienden a deformar el espacio tiempo que los rodea, dieron pie a una nueva era para la física y la cosmología. Tiempos dorados aquellos donde, sin duda, se replanteó la manera en que los seres humanos concebimos y entendemos a la realidad en el siglo XXI.