¡100 años desde el descubrimiento de galaxias fuera de la Vía Láctea!

La ciencia avanza y nuestros conocimientos de la Naturaleza y el Universo son cada vez más detallados. Sin embargo, en ocasiones olvidamos lo recientes que son algunos de los más notables descubrimientos que hoy en día damos por sentado. Así que para leer el astrobito de hoy, por favor ignoren lo que saben de astronomía y acompáñenme en un pequeño viaje en el tiempo: nos vamos a 1924.

¿En qué punto estaba la ciencia hace 100 años?

Empecemos por un rápido repaso a los años 1920: el movimiento sufragista acaba de lograr el voto femenino en varios países, la Primera Guerra Mundial y la pandemia de gripe española eran aún muy recientes, y se habían puesto de moda los sombreros fedora y cortes de pelo “bob”. Pero centrémonos en la ciencia.

En Biología, por ejemplo, el descubrimiento de la genética mendeliana empezaba a ayudar a consolidar la teoría de la evolución de Darwin. En Geología se propone que los continentes estuvieron unidos en un supercontinente (Pangea), aunque no se conocía todavía la tectónica de placas. En Física acababan de proponerse el modelo atómico de Bohr, la mecánica cuántica (aún en pañales con el descubrimiento de la dualidad onda-partícula) y la relatividad general, que aún no era ampliamente aceptada ni comprendida. No deja de resultar sorprendente que apenas tres generaciones después, la mayoría de semejantes descubrimientos se nombrasen ya en textos propios de la escuela primaria o secundaria.

La astronomía de la época tenía una concepción bastante diferente del Universo, pues se pensaba que era inmensamente más pequeño de lo que sabemos hoy. Además, no se hablaba todavía del Big Bang ni se conocía la expansión del Universo. Pero quizá lo más sorprendente sea que no estaba claro si nuestra galaxia era todo el Universo o podría haber más cosas “ahí fuera”.

El Gran Debate

Desde que la humanidad empezó a observar el cielo nocturno siempre ha visto allí una gran “mancha alargada” que, por relación con un mito griego, conocemos como Vía Láctea. Llevó bastante tiempo determinar que esa mancha era en realidad un gran conjunto de estrellas (descubrimiento de Galileo) y estimar qué forma tiene (Herschel realizó uno de los primeros “mapas” conocidos en 1785), pero en 1920 sí estaba ya claro que el Sistema Solar se ubica dentro de la Vía Láctea. La duda era: ¿es la Vía Láctea todo el Universo?

A fin de que la comunidad astronómica tratase la cuestión, en 1920 se organizó un encuentro titulado “La Escala del Universo” en el Museo Smithsonian de Historia Natural (EEUU). Este evento ha pasado a la historia como “el Gran Debate” (sí, así, con mayúscula), dado que dos astrónomos impartieron sendas conferencias defendiendo posturas opuestas:

• De un lado Harlow Shapley, un joven astrónomo de 34 años que argumentaba que la Vía Láctea era todo el Universo conocido y tendría un tamaño de 300.000 años luz (un año luz es la distancia que recorre la luz en un año, así que tendría 2.800.000.000.000.000.000 km de diámetro). Además, proponía que el Sol estaría en zonas más externas.
• Por otro lado Heber Curtis, un astrónomo 13 años mayor que defendía ideas opuestas. Para él, la Vía Láctea sería un orden de magnitud más pequeña (30.000 años luz) y constituiría un “universo-isla”. Es decir, imaginaba que existían agrupaciones de estrellas parecidas (otros “universos-islas”) más allá de nuestra galaxia. Además, pensaba que el Sol estaría en el centro de la Vía Láctea.

Parte de los argumentos del debate se referían a unas “nebulosidades espirales” que venían observándose tiempo atrás. Shapley defendía que estas no eran más que nubes de gas situadas en zonas muy próximas a la Vía Láctea, ya que si estuviesen más lejos entrarían en conflicto con otras observaciones de la época. Sin embargo, Curtis argumentaba que esas “nebulosidades” eran “universos-isla” como la Vía Láctea, pero situados mucho más lejos. El problema era que no se distinguía en ellas ninguna estrella individual pese a que, según Curtis, serían grupos de miles de millones de estrellas. En definitiva, se necesitaban más datos sobre esas nebulosidades para distinguir cuál de las argumentaciones se ajustaba más a la realidad.

Edwin Hubble, Henrietta Leavitt y Andrómeda

Entonces entra en juego el astrónomo Edwin Hubble (sí, el que da nombre al Telescopio Espacial Hubble), quien por aquella época trabajaba en el Observatorio del Monte Wilson (EEUU). Allí se acababa de inaugurar el Telescopio Hooker, que con su espejo de 2.5m de diámetro era entonces el más grande del mundo. Hubble utilizó este nuevo telescopio para observar una de las “nebulosidades” que mencionábamos, situada en la constelación de Andrómeda. Durante siglos, este objeto se había descrito como una “nube luminosa y alargada”, pero en 1923 Hubble descubrió estrellas individuales en ella. Esto ya era importante en sí mismo (demostrando que no era una simple “nebulosa de gas”, como opinaba Shapley), pero Hubble fue más allá al darse cuenta de que una de ellas era una Variable Cefeida, lo que permitía calcular la distancia que nos separa de ella.

Las estrellas Variables Cefeidas cambian de brillo de forma periódica, y fueron extensamente estudiadas por la astrónoma Henrietta Leavitt. De hecho, fue ella quien descubrió una relación lineal entre el periodo y la luminosidad, que permite calcular la distancia a la que se encuentran. En el caso de Hubble, se percató de que las cefeidas de la “nebulosidad de Andrómeda” eran mucho más débiles que las que se observaban en la Vía Láctea. Así que los resultados eran innegables: esa nebulosidad estaba muchísimo más lejos que las estrellas de la Vía Láctea… ¡Era una galaxia independiente! A estas alturas ya se habrán dado cuenta de que todo este tiempo hemos estado refiriéndonos a la que hoy conocemos como la galaxia de Andrómeda, que de hecho es el doble de grande que la nuestra (en diámetro).

Si bien Hubble no publicaría sus conclusiones en una revista científica hasta 1929, el periódico The New York Times se hizo eco del resultado en 1924. Este revolucionario descubrimiento daba la razón a Curtis, afirmando que realmente existen otros “universos-isla” más allá de nuestra galaxia y que, por lo tanto, el Universo era inmensamente más grande de lo que se suponía. Sin embargo, hay que destacar que Curtis no tenía razón en todo: hoy sabemos que la opinión de Shapley respecto a la ubicación del Sol en la Vía Láctea era más acertada, pues está a medio camino entre el centro y el borde de la galaxia.

El descubrimiento, junto con otras observaciones y teorías de la época, revolucionaron la astronomía dando lugar al nacimiento de la cosmología física. De hecho, Hubble continuó usando la técnica de las variables cefeidas para estudiar otras “nebulosidades” que resultaron ser galaxias, lo que le llevó a la conclusión de que existen millones de galaxias más allá de la nuestra. No contento con esto, la continuación de sus estudios le condujo a pruebas observacionales de que el Universo se expande, lo que había sido propuesto teóricamente por Lemaitre. Esto es lo que describe la hoy conocida como Ley Hubble-Lemaitre: cuando más lejos está una galaxia, más rápido se aleja de la nuestra.

Pero volviendo al asunto que estábamos tratando: se cumplen ya 100 años desde que la humanidad cayó en la cuenta de que la Vía Láctea no es, ni de lejos, todo el Universo conocido. Desde entonces la cosmología ha avanzado muchísimo y, aunque hay muchas cuestiones abiertas (materia oscura y energía oscura, por ejemplo), hoy sabemos que el Universo se originó muy probablemente en el Big Bang y no ha parado de expandirse. Como nuestros conocimientos, que continuarán expandiéndose gracias al incansable trabajo de innumerables equipos científicos por todo el planeta. Y Astrobitos seguirá aquí para contarles los más recientes descubrimientos de astronomía en un lenguaje sencillo y, cuando se puede, incluso divertido. Para mí ha sido un placer intentar acercarles un poco más la astronomía durante estos años. Con este último texto me despido de esta maravillosa colaboración y les animo a ustedes a continuar leyendo e interesándose siempre por la ciencia y el Universo. ¡Larga vida y prosperidad a Astrobitos!

Nota: A diferencia de lo que viene siendo habitual en el blog, el presente astrobito no está basado en un artículo científico reciente, sino que hace referencia a un importante hito en la historia de la astronomía. Para su redacción se han consultado, entre otras, las fuentes mencionadas a continuación.

• 100th Anniversary of the Shapley – Curtis Great Debate https://apod.nasa.gov/debate/debate100th.html
• The ‘Great Debate’: What Really Happened https://apod.nasa.gov/debate/1920/cs_real.html
• The Great Debate https://bentley.umich.edu/news-events/magazine/the-great-debate/
• Edwin Hubble https://science.nasa.gov/people/edwin-hubble/
• Un fabuloso legado científico https://astronomia.ign.es/william-herschel/fabuloso-legado-cientifico
• Las Cefeidas de Henrietta (I) https://www.iac.es/es/blog/vialactea/2020/04/las-cefeidas-de-henrietta-i