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El Diagrama de Hubble
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El Diagrama de Hubble

La idea de que vivimos en un universo en expansión es uno de los descubrimientos más inesperados e importantes de la física del siglo XX. Durante decenas de miles de años todos y todas, incluidos los astrónomos, habían supuesto que el universo era un escenario estable e inmutable en el que los eventos astronómicos tenían lugar. Pero en los años 1910s y 1920s, varios físicos y astrónomos hicieron diversos descubrimientos que desafiaban las interpretaciones fáciles. Estos descubrimientos fueron explicados todos por el astrónomo Edwin Hubble en 1929, con la teoría del universo en expansión. En este proyecto, volverás a dar los pasos de Hubble y verás los mismos extraños fenómenos que él vio. Descubrirás por ti misma o mismo que el universo se está expandiendo.

El descubrimiento del universo en expansión

El descubrimiento de Hubble se dio después de 15 años de afortunada coincidencia entre la teoría y las observaciones. En 1915, Albert Einstein desarrolló la Teoría General de la Relatividad, que explica cómo funciona la gravedad. Cuando Einstein aplicó la teoría a todo el universo, encontró que hacía una extraña predicción: todo el espacio debía ser dinámico, y ya sea contraerse o expanderse. Einstein se negó a creer en sus propias ecuaciones --como todos los astrónomos por miles de años antes que él, había supuesto que el tamaño del universo no cambiaba.

La galaxia El Sombrero

Al mismo tiempo, en otro continente, Vesto Slipher, un astrónomo en el Observatorio Lowell en Flagstaff, Arizona, estaba terminando un estudio detallado del cielo nocturno. Examinó varias de las ``nebulosas'' débiles y borrosas que vio en su telescopio. Midió cuidadosamente los espectros de las nebulosas --la cantidad de luz que emiten a distintas longitudes de onda. Encontró que los espectros de casi todas ellas estaban ``desplazados hacia el rojo'' --su luz era más roja de lo que debería haber sido. Slipher sabía que cuando la luz de un objeto está desplazada hacia el rojo, el objeto se aleja de la Tierra, y que su velocidad es proporcional al desplazamiento al rojo. Calculó las velocidades de las nebulosas y encontró que todas se alejaban de nosotros increíblemente rápido: una de ellas, la Nebulosa del Sombrero, se alejaba a 2.5 millones de millas (cuatro millones de kilómetros) por hora.

Edwin Hubble

Mientras tanto, astrónomos en California construían el telescopio más grande en la historia del mundo hasta entonces --un nuevo telescopio en el Monte Wilson, cerca de Pasadena, con un espejo de 100 pulgadas (2.5 metros) de diámetro. En 1923, Edwin Hubble utilizó este nuevo telescopio para demostrar que algunas de las nebulosas, incluida la del Sombrero, son realmente otras galaxias semejantes a nuestra propia Vía Láctea. Pasó el resto de la década observando a través del telescopio, tratando de encontrar maneras creativas de medir las distancias a miles de galaxias.

En 1929, Hubble comparó sus distancias con las medidas de los desplazamientos al rojo, hechas por Slipher, e hizo su famosa gráfica, hoy conocida como diagrama de Hubble. El diagrama original de Hubble mostraba que el desplazamiento al rojo de una galaxia aumenta linealmente con su distancia de la Tierra. Mientras más lejos está una galaxia, más rápidamente se aleja de nosotros. La explicación más simple de la observación de Hubble, y la que ofreció el propio Hubble, es que el universo entero se está expandiendo, exactamente como las ecuaciones de Einstein habían predicho que debería hacerlo. Cuando Einstein oyó acerca de los resultados de Hubble, dijo que no haberse dado cuenta de la expansión del universo había sido su ``más grande error''.

La Gran Explosión

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Si el universo se está expandiendo, entonces en algún momento en el pasado debe haber comenzado a partir de un solo punto --una idea conocida como la Gran Explosión (Big Bang). El descubrimiento de Hubble, y el posterior desarrollo de la teoría de la Gran Explosión, cambiaron a la astronomía para siempre.

El escenario de la Gran Explosión está basado en la gráfica de Hubble de las distancias y los desplazamientos al rojo de otras galaxias, pero la teoría también hace varias otras predicciones, cada una de las cuales ha sido probada como cierta por las y los astrónomos a partir de Hubble. Entre las más importantes están:

1)Las estrellas más viejas en el universo son todas un poco más jóvenes que la Gran Explosión
2)Las cantidades de hidrógeno y helio, los elementos más ligeros de la tabla periódica, concuerdan con las cantidades que deberían haber sido producidas poco después de la Gran Explosión
3)Las y los científicos han encontrado un débil campo de radiación de microondas que llena el universo, casi igualmente en todas las direcciones --un remanente de baja intensidad de la radiación de la Gran Explosión

La primera observación es una consecuencia necesaria de la Teoría de la Gran Explosión, pero podría argumentarse que se trata solamente de una coincidencia. Pero no hay modelos alternativos viables para dar cuenta de las observaciones 2 y 3. Las buenas teorías son teorías útiles --hacen conexiones entre diversos conjuntos de información y ayudan a aclarar un rango amplio de fenómenos. Desde este punto de vista, el escenario de la Gran Explosión ha sido una de las teorías más exitosas de la historia.

El proyecto del Diagrama de Hubble

En las páginas que siguen, volverás a dar los pasos que caminó Hubble para hacer el descubrimiento más importante de la astronomía del siglo XX.

Primeramente, buscarás algunas galaxias en la base de datos Skyserver. Medirás sus magnitudes para tener una idea aproximada de sus distancias. Usarás dichas distancias, junto con las medidas de sus desplazamientos al rojo hechas por Skyserver, para hacer un diagrama de Hubble sencillo.

Después, verás en detalle algunas de las formas en las que las y los astrónomos calculan la distancia a las galaxias, y aprenderás cómo encontrar desplazamientos al rojo tú misma. Juntarás estos conocimientos para hacer una diagrama de Hubble de la misma manera como lo hizo Hubble. Finalmente, volverás a la base de datos Skyserver para buscar tus propias galaxias y harás un diagrama de Hubble que nadie más ha hecho antes.

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