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El ‘harén de Pickering’: 13 mujeres para la historia de la astronomía

Por Mar Gulis (CSIC)*

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A pesar de ser poco conocidas, estas 13 mujeres hicieron interesantes aportaciones a la astronomía / Wikipedia

No sabemos quién sacó esta fotografía, pero sí que la imagen fue tomada el 13 de mayo de 1913 en el Observatorio Astronómico de Harvard, en Estados Unidos. Y también que las 13 mujeres que aparecen en ella jugaron un papel importante en todo lo que aconteció en el interior de ese edificio. Fundado en 1839, el Observatorio comenzó su andadura centrándose en desarrollar los primeros trabajos astrofotográficos estadounidenses. Pero a partir de 1877, a raíz del nombramiento de su nuevo director, el astrónomo Edward Charles Pickering, toda la actividad se limitó a la fotografía estelar. Es entonces cuando entraron en escena las protagonistas de esta historia.

A finales del siglo XIX este grupo de 13 mujeres, conocidas hoy como ‘las calculadoras de Harvard’, se dedicaron a contar y clasificar estrellas en el Observatorio. Realizaban un trabajo tedioso y mecánico que, sin embargo, “ayudó a sentar las bases de la astrofísica moderna”, explica la filósofa del CSIC Eulalia Pérez Sedeño.

Entre ellas la apenas conocida Williamina Fleming desempeñó un rol crucial. Después de trabajar como criada en el hogar de Pickering, este la contrató para realizar tareas administrativas y cálculos matemáticos. Su eficacia hizo que el astrónomo confiara en ella para custodiar el archivo fotográfico del Observatorio y, con el tiempo, también le encargó reclutar y dirigir a otras mujeres que irían configurando lo que desafortunadamente se conoció como el ‘harén de Pickering’.

Annie Jump Cannon, Antonia Maury, Margaret Harwood o Henrietta S. Leavitt, entre otras, se fueron sumando a este grupo. Básicamente se dedicaban a catalogar y clasificar estrellas midiendo variables como el brillo, la posición y el color de cada astro a partir de placas fotográficas, un trabajo por el que obtenían salarios muy inferiores a los de los hombres.

Durante mucho tiempo estas mujeres cayeron en el olvido, eclipsadas por Pickering y otros astrónomos. “Se consideró que lo único que hacían era contar, computar espectros estelares. Sin embargo, con esos cálculos hicieron muchas cosas”, explica Pérez Sedeño, investigadora en el Centro de Ciencias Humanas y Sociales (CCHS-CSIC). Henrietta Levitt, quizá hoy la más conocida, “estudió más de 1.500 estrellas variables en las Nubes de Magallanes, estableciendo la relación entre la luminosidad o brillo de las estrellas y sus periodos. Esa relación es la espina dorsal de la escala de las distancias, que se utiliza para medir las distancias de las galaxias”.

Pérez Sedeño afirma que el ‘harén de Pickering’ es un ejemplo de cómo la historia de la ciencia a menudo se ha escrito a partir de los grandes nombres, casi siempre masculinos, olvidándose de la contribución de muchas mujeres a los avances científicos.

Para contrarrestar ese olvido se ideó ‘El diario secreto de Henrietta S. Leavitt’, un proyecto del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) que trata de explicar cuáles fueron las aportaciones de esta científica. A través de varios audiovisuales, una Henrietta ficticia cuenta en qué consistió su trabajo en el Observatorio, cómo descubrió estrellas variables en la Pequeña Nube de Magallanes y quiénes son algunas de sus compañeras, ‘las calculadoras’ que tanto aportaron a la astronomía.

El universo es un globo que se hincha a toda velocidad

Balloon-AnalogyPor Mar Gulis

Una de las mejores imágenes para representar la expansión del universo es la de un globo que se hincha. Si sobre la superficie de este globo marcamos previamente unos puntos con tinta, veremos que los puntos no se mueven con respecto al globo, sino que la ‘cantidad de globo’ entre ellos aumenta a medida que lo inflamos. En el caso de que pudiéramos anclar observadores en las marcas, estos verían cómo se alejan mutuamente entre sí a velocidades proporcionales a su distancia, por más que ellos no gasten ninguna energía en moverse.

Las galaxias se parecen a estos puntos: flotan como objetos inertes en el espacio, pero se alejan entre sí arrastradas por el propio crecimiento de la ‘cantidad’ de espacio. Por esta razón no se puede hablar de un centro del universo, como no se puede hablar de un país que esté en el centro de la superficie terrestre.

Resulta muy fácil observar marcas en un pequeño globo desde fuera, pero en el caso de nuestro universo estamos situados dentro de algo que, por lo demás, es enorme. ¿Por qué entonces sabemos que las galaxias se alejan entre sí?

Como explica el físico del CSIC José Luis Fernández Barbón, para entenderlo hay que tener en cuenta que en la teoría de Einstein una expansión del espacio conlleva un ‘estiramiento de las ondas de luz que lo atraviesan. En consecuencia, si intercambiamos señales de luz entre dos galaxias que se alejan, la longitud de onda en recepción tiene que ser mayor que en emisión. Cuanto más tiempo dura el viaje de los fotones, más estiramiento sufrirán.

Ondas

Este efecto se parece al cambio de agudo a grave en el sonido de un tren que pasa por nuestro lado a gran velocidad (el llamado efecto Doppler). En astronomía se llama corrimiento al rojo cosmológico, un concepto clave para determinar las distancias de las galaxias lejanas: cuanto más rojas se ven, más lejos están y más rápido van. Esto es así porque en el espectro visible el rojo se corresponde con mayores longitudes de onda.

Corrimiento al rojo

Cuanto más lejos están las galaxias (eje vertical), mayor es la longitud de onda medida en nanómetros (eje horizontal) y, por tanto, más rojo se aprecia su espectro.

Estudiando el espectro de las galaxias podemos deducir a qué velocidades se alejan. Si nos fijamos en el cúmulo de Virgo, a una distancia media de 50 millones de años luz, veremos que todas se alejan de nosotros a velocidades entre 1.000 y 2.000 kilómetros por segundo. Y en el supercúmulo de Coma Berenice, a 300 millones de años luz, las velocidades oscilan entre 7.000 y 8.500 por segundo.

El corrimiento al rojo cosmológico ocurre con todas las galaxias, salvo las situadas en nuestro cúmulo local, como Andrómeda. En este caso, el desplazamiento del espectro se produce hacia el azul, lo cual quiere decir que, en lugar de alejarse, se acerca a nosotros a una velocidad de 60 kilómetros por segundo. Eso significa que dentro de 4.000 millones de años Andrómeda y la Vía Láctea se fusionarán, pero eso es otra historia…

 

Si quieres más ciencia para llevar sobre la expansión del universo y el corrimiento al rojo consulta el libro Los agujeros negros (CSIC-Catara), de José Luis Fernández Barbón, la web de divulgación sobre astronomía NASE y la web de Henrietta Leavitt del Instituto Astrofísico de Andalucía (CSIC).

¿Qué pasará si el universo no frena su expansión?

AutorPor José Luis Fernández Barbón (CSIC)*

El universo se expande, sí, pero ahora sabemos que lo hace de forma acelerada. Todas las galaxias lejanas se escapan de nosotros más rápido que las cercanas, pero además lo hacen hoy más deprisa que ayer. Esto significa que, de seguir así, todas ellas acabarán por aproximarse a la velocidad de la luz, y también que hay galaxias en el universo cuya luz nunca llegará hasta nosotros. Aunque esperemos una eternidad, la fabricación constante de espacio entre medias impide que los fotones puedan completar el viaje.

Universo lejano

Campo ultraprofundo del Telescopio Hubble. La imagen recoge una colección de galaxias de las más distantes que se han logrado observar. / NASA,
ESA, S. Beckwith (STScI) y HUDF Team

Todas las consideraciones nos dicen que, en un espacio-tiempo en expansión acelerada como el que parece corresponder a nuestro universo, debe existir un horizonte de sucesos cosmológico. Desde nuestro punto de vista, ese horizonte se ve como una gigantesca esfera negra con un tamaño de unas 20.000 veces la distancia que nos separa de la galaxia de Andrómeda. Lo que sucede más allá de este horizonte siempre estará fuera del alcance de nuestros instrumentos.

Bajo la hipótesis de que la expansión acelerada se mantenga eternamente, acabaremos por tener a todas las galaxias lejanas congeladas sobre nuestro horizonte cosmológico, cada vez más tenues, hasta que los fotones de su luz sean tan débiles que no los podamos detectar. En este caso, la astronomía será poco interesante para nuestros descendientes.

Para ellos, después de fusionarse con Andrómeda, la Vía Láctea parecerá una isla solitaria en el centro de un universo vacío. Resultaría irónico que una visión ‘galactocéntrica’ acabara por imponerse miles de millones de años después de que el geocentrismo griego hubiera sido relegado por la historia. Si así fuera, vivimos en una época privilegiada, una época en la que todavía podemos echar la vista atrás y divisar las reliquias del Big Bang.

 

* José Luis Fernández Barbón es investigador del CSIC en el Instituto de Física Teórica (CSIC-UAM) y autor del libro Los agujeros negros (CSIC-Catarata).

Eclipses de Sol inscritos en caparazones de tortuga

Por Montserrat Villar (CSIC)*M. Villar

Los huesos del oráculo o ‘huesos oraculares’ son reliquias con más de 3.000 años de antigüedad. Se remontan a la segunda mitad de la era de la dinastía Shang que reinó en China central entre aproximadamente el 1550 y el 1050 aC. Se trata de pedazos de huesos de animal y de caparazones de tortuga inscritos con una forma primitiva de escritura china. Los adivinos de la corte los utilizaban para hacer profecías consultando a los espíritus ancestrales, pues se les atribuía el poder de influir en los vivos. Para ello, se preparaban las superficies puliendo los huesos de animal o la parte inferior de los caparazones de tortuga, y los adivinos preguntaban a los ancestros e interpretaban las respuestas a partir de las grietas que aparecían al aplicar calor con un metal incandescente. La pregunta y la respuesta se inscribían en el hueso, de ahí el nombre de huesos del oráculo.

No fue hasta 1899 cuando el académico Wang Yirong (1845-1900) descubrió los huesos oraculares y se dio cuenta de su importancia. Ocurrió en una botica. Se vendían como ‘huesos de dragón’ a los que, reducidos a polvo, se les atribuían propiedades curativas. Wang Yirong notó que algunos de ellos tenían inscripciones que identificó con escritura china antigua.

Desde entonces se han desenterrado más de 150.000 fragmentos cerca de la actual ciudad de Anyang, donde estuvo la capital de la dinastía Shang entre aproximadamente 1360 y 1050 aC. Los contenidos de las inscripciones (no todos las tienen) son variados: ritos y sacrificios religiosos, guerra, caza, viajes reales, etc. Los hay que contienen registros sobre fenómenos astronómicos, como cometas, eclipses, ¡e incluso manchas solares! En uno de estos huesos la inscripción menciona que “tres llamas se comieron el Sol y se vieron grandes estrellas”. Se trata de una alusión a un eclipse de Sol. Las llamas se refieren probablemente a la corona solar, que puede observarse a simple vista solo durante la fase de totalidad de un eclipse solar. El ver estrellas simultáneamente al Sol tampoco puede explicarse en otras circunstancias.

Huesos oraculares de la dinastía Shang. Se atribuía a los espíritus ancestrales el poder de influir en los vivos. Para realizar profecías, se preparaban las superficies puliendo huesos de animal o la parte inferior de caparazones de tortuga. Los adivinos preguntaban a los ancestros e interpretaban las respuestas a partir de las grietas que aparecían al aplicar calor con un metal incandescente. La pregunta y la respuesta se inscribían en el hueso. Crédito: Museo del Instituto de Historia y Filología (Taipei, Taiwan)

Huesos oraculares de la dinastía Shang. / Museo del Instituto de Historia y Filología (Taipei, Taiwan)

 

 

 

 

 

 

 

 

Datar este eclipse conllevó un trabajo detectivesco por parte de un equipo internacional de astrónomos e historiadores en la década de 1980. Las fechas que aparecen en los huesos son en general incompletas (el año, por ejemplo, no aparece). Mediante cómputos de ordenador de las posiciones relativas entre el Sol, la Luna y la Tierra en épocas pasadas, los investigadores calcularon las fechas de los eclipses solares totales observables en la zona de Anyang entre 1360 y 1050 aC. Combinando estos datos con información cronológica, también inexacta, sobre el adivino responsable (cuyo nombre sí aparece) y el rey para el que trabajaba, llegaron a la conclusión de que el eclipse mencionado sólo podía ser el ocurrido el 5 de junio del año 1302 aC.

Se han identificado con certeza 13 menciones a eclipses en huesos oraculares (siete lunares y seis solares), datados entre los siglos XIV y XII aC. Están entre los registros de eclipses más antiguos que han llegado hasta nosotros. Otros huesos contienen referencias (también entre las más antiguas de cualquier civilización) a entidades astronómicas como constelaciones, cometas y el planeta Júpiter.

Sea por la fascinación que los astros ejercen en el ser humano, por la creencia de que nuestro destino está escrito en las estrellas o por la necesidad de comprender fenómenos que se creían presagios de catástrofes (como los eclipses), el ser humano ha registrado los fenómenos astronómicos desde tiempos inmemoriales. En papel, en piedras o en caparazones de tortuga.

 

* Montserrat Villar es investigadora en el Centro de Astrobiología (INTA/CSIC) en el grupo de Astrofísica extragaláctica.

¿Queda algo por contar sobre los agujeros negros?

M. Villar

Por Montserrat Villar (CSIC)*

Se ha hablado y escrito tanto sobre los agujeros negros que, quizás, se podría pensar que es difícil contar algo nuevo e interesante. Sin embargo, hay motivos para afirmar sin dudarlo que aún queda mucho por decir sobre ellos.

Imagen generada por ordenador. Ilustra la distorsión visual que observaríamos en las proximidades de un agujero negro debida a los efectos de la gravedad. / Alain Riazuelo

Imagen generada por ordenador. Ilustra la distorsión visual que observaríamos en las proximidades de un agujero negro debida a los efectos de la gravedad. / Alain Riazuelo

Los agujeros negros siguen siendo objetos misteriosos. Según las ecuaciones de la teoría de la relatividad general de Einstein (enunciada hace unos cien años), toda la masa de un agujero negro está contenida en una zona infinitamente pequeña, no ocupa espacio en absoluto. Se trata de algo tan extraño que desde su predicción, y aún hoy, sigue desafiando a las mentes más brillantes. El propio Einstein afirmó que, aunque la teoría predijera su existencia, no podría haber objetos tan exóticos en el mundo real. Hoy todo parece indicar que existen. Es más, son algo común en el universo.

Contamos con dos teorías exitosas cuando se aplican por separado. Una de ellas es la teoría de Einstein que acabo de mencionar. Da cuenta de manera sublime de la forma en que la gravedad ejerce influencia sobre el movimiento de los planetas, estrellas y galaxias. Describe el mundo de las distancias enormes y las masas gigantescas. Pero no explica, por otro lado, el mundo en las escalas más pequeñas, el de los átomos y las partículas que los forman, aquel en que las masas son diminutas y la gravedad despreciable. Para ello contamos con una teoría diferente y también maravillosa: la mecánica cuántica, que describe cómo funciona la naturaleza en el nivel más fundamental. A su vez, no puede explicar la gravedad, que funciona en escalas de espacio y masas mucho mayores. Ambas teorías, por tanto, aportan visiones parciales de la realidad.

Los intentos de combinar la mecánica cuántica y la teoría de la relatividad general de Eintein se engloban en la llamada teoría de la gravedad cuántica. / CERN

Los intentos de combinar la mecánica cuántica y la teoría de la relatividad
general de Einstein se engloban en la llamada teoría de la gravedad cuántica. / CERN

En general, la mecánica cuántica y la relatividad general no entran en conflicto porque actúan en ámbitos en apariencia independientes. Sin embargo, existe un escenario en el que ambas deberían ser aplicables: allí donde el tamaño es muy pequeño y la masa gigantesca: los agujeros negros. Pues bien, aquí ambas teorías son incompatibles.

Hay miles de millones de agujeros negros en el universo y, por tanto, miles de millones de lugares donde dos teorías magníficas por separado, dejan de funcionar. Los esfuerzos que durante décadas se han dedicado a formular una teoría (la llamada gravedad cuántica) que unifique la relatividad general y la mecánica cuántica no han logrado el objetivo hasta el momento. Las dificultades son enormes, desde incertidumbres conceptuales en cuanto al tratamiento del espacio y del tiempo, hasta los obstáculos inherentes al diseño de experimentos y observaciones (particularmente en el área de la astronomía, en concreto la cosmología) y, por consiguiente, la escasez de datos que permitan poner a prueba los posibles avances teóricos. ¿Cómo pueden coexistir ambas teorías? No hay muchas preguntas que representen un reto tan grande para el pensamiento científico y filosófico.

Los agujeros negros seguirán dando que hablar durante mucho tiempo, porque son un símbolo de lo que no entendemos y porque son enigmáticos y complicados. El desafío de comprenderlos es formidable y, como consecuencia, mayor es su atractivo.

 

* Montserrat Villar es investigadora en el Centro de Astrobiología (INTA/CSIC) en el grupo de Astrofísica extragaláctica.

¿Por qué hace calor en verano?

M. VillarPor Montserrat Villar (CSIC)*

Se podría pensar que la razón por la que hace más calor en verano es que la Tierra está más cerca del Sol.

¿Por qué entonces cuando en el hemisferio norte es verano, es invierno en el sur? Mientras en el norte nos tostamos en playas y piscinas, en el sur se ponen el abrigo. El 21 de junio, día en que comienza el verano norteño, empieza el invierno en el sur y vicerversa. Las estaciones están cambiadas.

Estaciones

La primera imagen corresponde al mes de diciembre: el sol brilla directamente en el hemisferio sur e indirectamente en el norte. La segunda y la cuarta, a los meses de marzo y septiembre: el Sol brilla de la misma manera en ambos hemisferios. La tercera representa el mes de junio: el Sol brilla indirectamente en el sur y directamente en el norte. / NASA

Por tanto, la respuesta no es correcta.

Refresquemos la memoria: la Tierra recorre una órbita elíptica alrededor del Sol con un periodo de unos 365 días (el año terrestre). Su excentricidad es pequeña, lo cual significa que su recorrido se parece bastante a un círculo. Así, la distancia que nos separa del Sol cambia poco a lo largo del año: unos 152 millones de kilómetros en el punto más lejano (afelio) y unos 146 millones en el más cercano (perihelio). El perihelio ocurre siempre alrededor del 4 de enero y el afelio sobre el 4 de julio. Es decir: cuando la Tierra está más cerca del Sol es invierno en el hemisferio norte. Aunque la cantidad de luz que recibe el planeta en esta posición es levemente mayor que en la más lejana, esto no aliviará los rigores invernales.

Recordemos también que la Tierra gira sobre su propio eje una vez cada 24 horas, lo que determina el transcurso de los días y las noches. El eje de rotación está inclinado 23,5 grados respecto al plano de su órbita. La dirección del eje no cambia apenas a lo largo de un año, pero la orientación respecto al Sol sí lo hace (Figura 1). Durante el verano boreal, el Polo Norte apunta hacia el Sol. Por ello, en el hemisferio norte los rayos solares inciden de forma más directa y durante más tiempo en la superficie. La radiación, que además atraviesa un espesor menor de atmósfera, está concentrada en un área menor. Todo ello hace que el calor sea más intenso. En el hemisferio sur ocurre lo contrario: están en invierno (Figura 2).

Por tanto, es la inclinación del eje de rotación de la Tierra, combinada con el movimiento de traslación alrededor del Sol, lo que provoca los cambios estacionales.

Invierno y verano

Izquierda: verano en el hemisferio norte. Derecha: invierno en el hemisferio norte. / Museo Virtual CSIC

En otros planetas la situación es diferente. En Venus, que tiene una órbita prácticamente circular y un eje de rotación casi perpendicular (2,7 grados de inclinación) a su órbita los cambios estacionales son muy pequeños. En Urano el eje de rotación está tan inclinado 82 grados (¡rota casi tumbado!), de modo que las estaciones son extremas. Durante aproximadamente un cuarto del año en Urano (unos 84 años terrestres), el Sol incide directamente sobre cada uno de los polos, dejando la otra mitad del planeta sumida en el crudísimo invierno.

 

* Montserrat Villar es investigadora en el Centro de Astrobiología (INTA/CSIC) en el grupo de Astrofísica extragaláctica.

2029, el año que el asteroide Apophis ‘rozará’ la Tierra

Por Mar Gulis

El 10 de enero de 2013, mientras dormíamos, Apophis se acercaba sigilosamente a la Tierra. Se acercaba es un decir: el asteroide, de unos 325 metros de diámetro, se situaba ese día a algo más de 14 millones de kilómetros de nuestro planeta. ¿Por qué, desde su descubrimiento en 2004, Apophis ha atraído la atención de científicos de todo el mundo? En los últimos años, astrónomos, físicos y matemáticos han seguido su trayectoria y han calculado una y otra vez la probabilidad de que, si no desvía el rumbo, llegue a colisionar con la Tierra.

magen tomada por la sonda Galileo del asteroide Gaspra. / Wikipedia

Imagen tomada por la sonda Galileo del asteroide Gaspra. / Wikipedia

Vamos a contar la historia desde el principio. El 23 de diciembre de 2004, el programa de la NASA dedicado a los asteroides peligrosos se puso alerta. Sus miembros anunciaron que ‘99942 Apophis’ –ese es su nombre completo– había alcanzado el nivel 2 de la Escala de Turín, un método que sirve para clasificar el peligro de impacto asociado a los denominados ‘objetos cercanos a la Tierra’ (Near Earth Obsjects, NEO). La escala usa valores de 0 a 10 ante una eventual colisión combinando la probabilidad estadística y la energía cinética. Si un objeto es clasificado con el número 0, su posibilidad de chocar es casi nula, mientras que el 10 indicaría un impacto seguro, con efectos a gran escala e incluso la destrucción total de la Tierra.

Posteriormente Apophis llegó a ser catalogado con el nivel 4, el valor más alto conseguido por un asteroide. Diferentes mediciones indicaron una probabilidad relativamente alta de colisión para el 13 de abril de 2029, día en que su trayectoria se aproximaría más a nosotros.

Afortunadamente, nuevas observaciones mejoraron el cálculo de su órbita. Al ser desviado por la atracción gravitacional de la Tierra, las posibilidades de colisión disminuirían drásticamente. El asteroide volvió a situarse en el nivel 1 de la escala y en 2006 recuperó el nivel 0. Pero la amenaza de Apophis sigue latente. Científicos de la Agencia Espacial Europea aseguraron en 2013 que el asteroide no chocará con la Tierra en 2029, pero pasará a unos 36.000 kilómetros de la superficie terrestre, más cerca incluso que la altura a la que orbitan los satélites geoestacionarios, que sí correrían peligro.

¿Y después? La siguiente aproximación del asteroide tendrá lugar en 2036, pero los cálculos son todavía imprecisos. La comunidad científica tendrá que seguir la pista a Apophis los próximos años. Si el peligro de colisión aumenta, el reto será desarrollar soluciones para desviar su trayectoria.

Para Manuel de León, director del Instituto de Ciencias Matemáticas –adscrito al CSIC–, la conclusión de esta historia es evidente. Desde que la vida se inició en la Tierra ha habido cinco o seis extinciones masivas. Alguna de ellas, como la que acabó con los dinosaurios hace 65 millones de años, fue muy probablemente causada por el impacto de un gran asteroide. Así que conocer las órbitas de los NEO es de gran relevancia. Si no queremos arriesgarnos a desaparecer en otra extinción masiva, tenemos que conocer las reglas que rigen los movimientos de los astros. Y para eso, como dice León en su libro La geometría del Universo (CSIC-Catarata), necesitamos muchas matemáticas.

¿Qué tiene que ver la nieve de tu televisor con el origen del universo?

televisor nievePor Mar Gulis

Hay que echarle algo de imaginación, pero si nos lo proponemos podemos convertir cualquier momento en el que no haya nada interesante en la televisión en una observación de los orígenes del universo. Y todo sin moverse del sofá.

Lo primero es olvidarse de los canales digitales y ponerse a sintonizar alguna frecuencia analógica, igual que en los viejos tiempos. Como después del ‘apagón analógico’ en España ninguna cadena realiza este tipo de emisiones, encontraremos algo que seguramente nos resulte familiar: la famosa nieve o ruido blanco. La mayor parte de ese ruido proviene del mismo receptor o de otras emisiones de origen humano, como las de radio. No obstante, se estima que el 1% de ese ruido está provocado por la llamada radiación cósmica, que se originó hace unos 13.700 millones de años, cuando el universo ‘acababa’ de nacer.

La radiación cósmica había sido predicha por el astrofísico de origen ruso George Gamow en 1948, pero fueron los jóvenes radioastrónomos A. Penzias y R. Wilson quienes, en 1965, recogieron la primera evidencia de este fenómeno… aunque lo hicieron de forma totalmente casual.

Penzias y Wilson habían dedicado enormes esfuerzos a ‘limpiar’ el ruido parásito y las interferencias de una antena que pretendían utilizar para captar ondas de radio emitidas por nuestra galaxia. Sin embargo, había una extraña señal de microondas en forma de silbido que no lograban hacer desaparecer por  más que limpiaran y desmontaran la antena una y otra vez.

Lo asombroso de esa señal es que parecía venir de todas partes y llegaba a todas horas. Penzias y Wilson no comprendieron la importancia de este descubrimiento hasta que contactaron con el equipo de Robert Dicke, que casualmente estaba buscando aquello de lo que ellos querían librarse solo a 50 kilómetros de su antena, en la Universidad de Princeton. El divulgador Bill Bryson cuenta que poco después la revista Astrophysical Journal publicó un artículo de Penzias y Wilson en el que describían su experiencia con el silbido y otro de Dicke que explicaba que su origen era la radiación cósmica… pero el Nobel de física de 1978 fue solo para los primeros.

Una pena por Dicke, ¿pero qué es eso de la radiación cósmica? El físico del CSIC Alberto Casas explica que su origen se remonta a cuando el universo tenía ‘solo’ 380.000 años. Hasta entonces el cosmos era una especie de ‘sopa traslúcida’, conocida como plasma, compuesta principalmente por fotones, electrones y núcleos de elementos ligeros, como el hidrógeno y el helio.

Sin embargo, en aquel momento la temperatura descendió por debajo de los 3.000 grados y los electrones (con carga negativa) se hicieron suficientemente lentos como para que los núcleos (con carga positiva) los capturaran para formar átomos neutros. Eso, a su vez, hizo que los fotones dejaran de chocar constantemente con partículas positivas y negativas y pudiesen viajar libremente y en todas las direcciones sin interrupciones… La luz, tal y como la conocemos, acababa de ‘nacer’.

Final del plasma

Lo que pasa es que esos fotones han ‘envejecido’ junto con el universo y por eso ya no nos llegan en forma de luz, sino en forma de microondas: a medida que el cosmos se ha ido expandiendo, la longitud de onda de los fotones de la radiación cósmica también lo ha hecho.

Ondas

Como resultado estos fotones, además de invisibles, se han hecho menos energéticos y más fríos: ahora, en lugar de 3.000 grados centígrados, su temperatura es de 270 bajo cero. Esto puede parecer poco pero curiosamente significa que son la calefacción del universo: si no estuvieran en todas partes, la temperatura del cosmos se encontraría en el cero absoluto, a menos 273 grados.

Sin embargo, la temperatura de la radiacón cósmica no es totalmente homogénea. Existen pequeñísimas diferencias del orden de la cienmilésimas de grado en la radiación que alcanza la Tierra desde distintas direcciones. Los fotones de esta radiación que llegan a nuestro planeta ‘justo’ ahora partieron cuando el plasma dio lugar a un universo de átomos neutros, por lo que el mapa de nuestro cielo que representa las diferencias de temperatura de la radiación cósmica constituye la ‘fotografía’ más antigua que tenemos del universo. Esas inhomogeneidades de temperatura corresponden a las diferentes densidades que tenía el plasma en aquel momento y son una enorme fuente de información para conocer cómo era el cosmos en sus primeros años de vida.

Temperatura de la radiación de fondo

Mapa del cielo representando la temperatura de la radiación de fondo. / NASA-WMAP Science Team.

Así que la próxima vez que aparezca nieve en tu televisor no pienses que no hay nada que ver. Ese ruido puede tener más contenido que la programación habitual…

 

Si quieres más ciencia para llevar sobre la radiación cósmica y la historia del universo consulta el libro El lado oscuro del universo (CSIC-Catarata), de Alberto Casas.

¿Es el universo infinito?

Por Mar Gulis

El otro día Gustavo Ariel Schwartz nos contaba que Edgar Alan Poe, gran aficionado a la astronomía, llegó a la conclusión de que el universo tuvo un principio después de estudiar lo que se conoce como la paradoja de Olbers.

Hoy compartimos un brevísimo vídeo que puede ayudar a entender mejor el razonamiento de Poe. Producido como parte de la serie ‘El universo en un minuto: diez preguntas clave de astronomía y cosmología’, en la que han participado astrofísicos del CSIC, este audiovisual explica que, como el universo nació hace unos catorce mil millones de años, solo podemos ver los objetos que están situados a menos de esa distancia.

¿Qué hay más allá? Aquí encontrarás algunas claves…

 

Edgar Alan Poe… el astrónomo

GASPor Gustavo Ariel Schwartz

Poe tenía una gran afición por la ciencia, y en especial por la astronomía. Tal era su interés por estos temas que estaba convencido de que iba a ser más recordado por sus ideas científicas que por sus escritos.

En 1848, con 39 años de edad y a uno de su muerte, propuso una solución realmente innovadora a la paradoja de Olbers. Esta paradoja señala que en un universo infinito, eterno e inmutable (como se creía entonces que era el universo) el cielo nocturno no podría contener regiones oscuras.

Paradoja

Según la paradoja de Olbers, a medida que observamos las estrellas situadas en capas más lejanas a la Tierra, el cielo debería verse más luminoso. / Kmarinas86 (CC-BY-SA-3.0)

Sabemos que cuanto más lejos está una estrella de la Tierra, menor es su intensidad aparente (en concreto, esta intensidad disminuye con el cuadrado de la distancia). Por eso, cuando observamos dos estrellas similares situadas a diferente distancia de nuestro planeta, vemos más brillante la que está más cerca. Pero si suponemos que la densidad de estrellas en el universo es constante, a medida que nos alejamos de la Tierra y abarcamos un radio mayor del espacio, la cantidad de estrellas tendrá que aumentar (y no de cualquier manera, sino en proporción al cuadrado de la distancia). Por tanto, estos dos efectos se cancelan (cuanto más lejos, menos intensidad tienen los puntos de luz pero más puntos de luz hay) y, al observar el cielo en cualquier dirección, deberíamos ver una cantidad de luz infinita. Y éste, obviamente, no es el caso. Entonces, ¿cuál es el problema?

Alguna de las hipótesis arriba mencionadas no puede ser correcta: el universo no puede ser infinito, eterno e inmutable. Poe propuso entonces que “[…] podríamos comprender los vacíos que nuestros telescopios encuentran en innumerables direcciones suponiendo que la distancia hasta el fondo invisible es tan inmensa que ningún rayo de luz procedente de allí ha sido todavía capaz de alcanzarnos”. Esta idea echaba por tierra la hipótesis de eternidad; el universo tuvo un principio. De no ser así, por más lejos que estuviera una estrella, su luz habría tenido tiempo suficiente para llegar hasta nosotros.

Como si de un oxímoron borgiano se tratase, la oscuridad del cielo nocturno es una de las más claras y bellas evidencias a favor del Big Bang.

Cielo nocturno

 

Gustavo Ariel Schwartz es científico del CSIC en el Centro de Física de Materiales, dirige el Programa Mestizajes y mantiene un blog sobre Arte, Literatura y Ciencia.