No siempre hemos visto el Universo de la misma manera

Se reproduce aquí, a modo de resumen, el primer párrafo de cada uno de los artículos que componen la segunda parte del libro Astronomía: De Galileo a la exploración espacial del astrónomo y divulgador Rafael Bachiller, donde se rememora los hitos más importantes de la astronomía ocurridos en lo siglos XX y principios del XXI (hasta 2009). El lector interesado puede acceder al contenido completo de los mismos a través de la obra mencionada o desde la dirección web (Lunwerg: Astronomia. De Galileo a la exploración espacial), donde fueron originalmente publicados con motivo del 400 aniversario del nacimiento de la astronomía moderna.

               Diagrama de Hertzsprung y Russell y los dos astrónomos autores del mismo

SIGLO XX-XXI

De la evolución estelar a los telescopios espaciales

1913 La clasificación de las estrellas

En 1913 los astrónomos Hertzsprung y Russell establecieron, de manera independiente, un esquema para la clasificación de todas las estrellas de acuerdo con dos parámetros: temperatura y luminosidad. Lo que se conoce en el argot astronómico como diagrama H-R (por las iniciales de sus descubridores) pronto se reveló como una herramienta potentísima en el estudio de la estructura y evolución de las estrellas. De manera análoga a como la catalogación de los seres vivos condujo a Darwin a la teoría de la evolución de las especies, la clasificación H-R de las estrellas condujo a los astrónomos a establecer, en la primera mitad del siglo XX, una teoría de la evolución estelar que es considerada como uno de los mayores logros de la Astrofísica de todos los tiempos.

1915 El universo relativista de Einstein

En 1915, Albert Einstein enunció su Teoría de la Relatividad General, una nueva teoría de la Gravitación que vino a sustituir a la de Newton aportando una visión completamente revolucionaria del Universo. En la visión de Einstein, la materia, el espacio y el tiempo son tres elementos interconectados entre sí: la gravedad puede ser interpretada como una curvatura del espacio. En el espacio-tiempo la luz se mueve a velocidad constante describiendo trayectorias curvas según es desviada por la presencia de cuerpos materiales. La Teoría de la Relatividad resolvió elegantemente los problemas de la física clásica y realizó otras sorprendentes predicciones (como la curvatura de la luz en un campo gravitatorio) que fueron comprobadas experimentalmente de manera espectacular. Gracias a esta nueva teoría, el Universo pasó a describirse como un todo mediante una serie de ecuaciones que describen la íntima imbricación del espacio, el tiempo y la materia.

1925 Hubble y el universo extragaláctico

En 1925, el astrónomo norteamericano Edwin Hubble midió la distancia a Andrómeda y a otras nebulosas espirales y demostró que tales nebulosas estaban fuera, y muy lejos, de la Vía Láctea. Tales nebulosas eran por tanto galaxias independientes de la nuestra, lo que indicaba que el Universo era mucho mayor de lo que se había creído hasta entonces. Poco después, midiendo las velocidades de tales galaxias y comparándolas con sus distancias concluyó que todas ellas se alejaban entre sí. Georges Lemaître interpretó estas medidas como el resultado de la expansión del universo y, resolviendo las ecuaciones de la relatividad general de Einstein, puso los cimientos de la teoría del Big Bang.

1931 El nacimiento de la Radioastronomía

A pesar de que Maxwell había descrito el espectro electromagnético a mediados del XIX, el estudio del universo estuvo limitado a la luz visible hasta bien entrado el siglo XX. La atmósfera terrestre actúa como una barrera bloqueando gran parte de la radiación que es emitida más allá del ultravioleta y del infrarrojo y, por otra parte, los astrónomos no disponían de la tecnología necesaria para construir detectores en rangos del espectro electromagnético diferentes del óptico. Pero esta situación cambió radicalmente cuando, en 1931, Karl Jansky descubrió ondas de radio que procedían de la Vía Láctea.

Aunque parezca difícil de creer, hacia la mitad del siglo XX aún quedaba mucho cielo por descubrir. Es cierto que por entonces se conocían las posiciones de cientos de miles de estrellas y galaxias sobre la bóveda celeste, pero aún no se sabía bien a qué distancia se encontraban.

Además, todos los catálogos estaban basados en observaciones realizadas con los telescopios “ópticos”, estos son, los que recogen la luz que nosotros vemos. Las técnicas de observación en otros “colores que no vemos”, como en rayos X, ultravioleta, infrarrojo o radio, estaban empezando a desarrollarse. Muchas tardarían aún décadas en llegar al ser imprescindible el uso de satélites artificiales. Por ejemplo, no hasta hace unos pocos años hemos empezado a “ver” de verdad los colores infrarrojos del Universo, gracias a satélites como Spitzer (NASA) y Herschel (ESA). Pero en la década de los cincuenta del siglo pasado la Radioastronomía ya había despegado. Ciertamente muchas sorpresas llegaron entonces gracias a la observación del cielo usando ondas de radio. Así, en…

1963 Se descubrimiento de los quásares

El rápido desarrollo de la radioastronomía tras la Segunda Guerra Mundial condujo a la identificación de unas misteriosas fuentes de ondas de radio que, en el óptico, parecían estrellas muy débiles. En 1963, el astrónomo holandés-estadounidense Marteen Schmidt estimó la distancia y luminosidad de algunas de estas radiofuentes y concluyó que se trataba de galaxias situadas en los confines del Universo conocido. Tales galaxias poseían luminosidades muy superiores a las de todas las conocidas previamente. Hoy sabemos que tales objetos, denominados quásares, obtienen su energía de agujeros negros supermasivos situados en sus regiones centrales. El agujero negro, rodeado de un disco de acreción, es el origen de chorros bipolares de altísima velocidad.

En los Laboratorios de la Bell Telephone en Holmdel (Nueva Jersey) otros dos jóvenes astrónomos, Arno Penzias (nacido en 1933) y Robert Wilson (nacido en 1936), habían construido una extraña antena (una especie de gran bocina receptora) de 6 metros de longitud para observar posibles microondas provenientes del halo de la Vía Láctea. En 1965, detectaron una radiación misteriosa que no parecía tener relación con nuestra Galaxia. La insistente radiación era observable en todas las direcciones del cielo y permanecía omnipresente día y noche a lo largo de todo el año. Era una señal sumamente uniforme y que correspondía a una temperatura de tan sólo unos 3 Kelvin (270 grados Celsius bajo cero). Desconcertados, Penzias y Wilson concluyeron que necesariamente tal radiación era de origen cósmico, pero no tenían idea de qué fenómeno físico podía causarla.

1965 El eco del Big Bang

Como decimos en 1965 Penzias y Wilson descubrieron una misteriosa radiación de microondas en el fondo del cielo. Tal radiación, cuya existencia había sido predicha por varios investigadores durante las dos décadas previas, pudo ser inmediatamente reconocida como una reliquia del ‘Big Bang’. Estas observaciones vinieron por tanto a confirmar la interpretación de la ley de Hubble en términos de una expansión generalizada del universo que tenía su origen una gran explosión. Gracias a la misión espacial COBE de la NASA, se detectaron en 1992 las irregularidades primigenias que debieron dar lugar a la formación de galaxias y de cúmulos de galaxias. Posteriormente, la misión WMAP contribuyó a medir parámetros importantes del universo, tales como su edad y su composición. Finalmente, el telescopio Planck lanzado por la ESA en mayo de 2009 deberá refinar todas estas medidas culminando así medio siglo de sorprendentes descubrimientos cosmológicos.

1968 El misterio de los púlsares

Los astrónomos Antony Hewish y Jocelyn Bell anunciaron, en 1968, el descubrimiento de unos objetos astronómicos nuevos. Los denominaron radiofuentes pulsantes, o simplemente púlsares, por tratarse de emisores de rapidísimas ráfagas de microondas que alcanzaban la Tierra con sorprendente regularidad. Por otro lado, desde varios años antes, astrónomos teóricos habían barajado la posibilidad de que algunas estrellas acabasen sus vidas en la forma de densísimos residuos estelares constituidos por neutrones. Cotejando las propiedades, pronto se concluyó que estas estrellas de neutrones predichas teóricamente eran los mismos objetos que los púlsares recién descubiertos.

1990 El lanzamiento del telescopio espacial Hubble

La atmósfera terrestre impone severas limitaciones a las observaciones astronómicas. Algunos rangos del espectro electromagnético, como la luz ultravioleta o la del lejano infrarrojo, quedan completamente bloqueados. Incluso la radiación que consigue llegar a la superficie terrestre es alterada, en mayor o menor medida dependiendo de su longitud de onda, por los movimientos turbulentos de las diferentes capas de nuestra atmósfera. La forma más directa de escapar a estos efectos, tan perjudiciales para la observación astronómica, consiste en instlar el telescopio por encima de la atmósfera, en una plataforma espacial. En 1990, tras numerosos estudios y experimentos con telescopios espaciales menores, la NASA puso en órbita el telescopio Hubble. Equipado con un espejo de 2,4 m de diámetro, el Hubble ha proporcionado resultados espectaculares y se ha convertido en un fenómeno que ha rebasado ampliamente los ámbitos de la astronomía.

1995 ¡Planetas extrasolares!

En 1995 los astrónomos Michel Mayor y Didier Queloz anunciaron la detección de 51 Pegasi b, un planeta que orbita en torno a una estrella de tipo solar a 50 años luz de la Tierra. Confirmado prontamente por los norteamericanos Geoffrey Marcy y Paul Butler, este descubrimiento inauguró una intensa carrera que ha conducido a la detección de un total de más 400 planetas extrasolares contenidos en unos 300 sistemas planetarios. Aunque todos estos planetas son significativamente más masivos que la Tierra, la instrumentación que está siendo específicamente diseñada para la búsqueda y detección de planetas de tipo terrestre debería conducir en pocos años a la detección de otras tierras.

Imagen óptica-infrarroja-X del Centro Galáctico. | NASA, ESA, SSC, CXC, STSci.

            El centro galáctico señalado con los detalles y objetos allí presentes

2002 Un agujero negro en el centro de la Vía Láctea

En el año 2002, un equipo internacional de astrónomos liderado desde el Instituto Max Planck de Física Extraterrestre de Munich presentó los resultados de un patrullaje de diez años de duración de la estrella S2 que orbita en torno al Centro de la Vía Láctea. Sus medidas indicaban que nuestro centro galáctico está ocupado por un agujero negro supermasivo de unos 4 millones de masas solares. Observaciones posteriores en un amplio rango de longitudes de onda (visibles, infrarrojas, radio, X y gamma) han confirmado este resultado ofreciendo más y más detalles. Se piensa hoy que la presencia de agujeros negros supermasivos no sólo tiene lugar en galaxias extremas, sino que puede ser un fenómeno habitual en la mayor parte de las galaxias espirales y elípticas.

     Proyecto para el telescopio Europeo Extremadamente Grande. | ESO

2009 Diseño y construcción de telescopios extremadamente grandes

La aventura de la construcción de telescopios que comenzó en 1609 con aquella primera observación realizada por Galileo está lejos de llegar a su fin. En el año 2009, simultáneamente con el lanzamiento de tres potentes telescopios espaciales, Kepler, Herschel y Planck, se estaban definiendo las características esenciales de tres Telescopios Extremadamente Grandes (ELT), dos norteamericanos y uno europeo. Se espera que estos telescopios entren en operación en la segunda mitad de la década de los 2010. En Radioastronomía hay que destacar dos proyectos colosales: la construcción del Atacama Millimeter Array (ALMA) que deberá finalizar hacia 2013, y el diseño del Square Kilometer Array (SKA) que está previsto hacia 2022. La observación con estos instrumentos revolucionará completamente la Astronomía en tan sólo dos décadas.