Aquesta pel•lícula ens convida a fer un viatge a través del temps
i de l’espai.
Vull explicar-vos la història d'un instrument que ha millorat notablement la nostra visió del firmament,
que ha aguditzat la nostra percepció de l'Univers, i que ha penetrat,
cada vegada més profundament, a través de les més llunyanes fronteres del temps i de l'espai.
ESA PRESENTA
Hubble: quinze anys de descobriments
LA HISTÒRIA DEL HUBBLE
Si observem el cel a la nit, veurem el centelleig de les estrelles.
La seva llum ha viatjat grans distàncies abans d'arribar a nosaltres.
Però, en realitat, les estrelles no centellegen, les estrelles fan pampallugues.
L'Univers és increïblement transparent.
La llum de les estrelles i de les galàxies llunyanes pot viatjar per l'espai
durant milers, milions, i fins i tot, milers de milions d’anys.
Però llavors, en els darrers microsegons abans que la llum arribi a la nostra retina,
la visió precisa d'aquestes estrelles i galàxies ens és arrabassada.
Això és degut al fet que, mentre la llum travessa la nostra atmosfera,
les capes d'aire, vapor d'aigua i pols, que varien constantment, enterboleixen els delicats detalls còsmics.
Els astrònoms sempre van anhelar tenir un observatori a l'espai.
El 1923, Hermann Oberth va suggerir de crear un telescopi espacial, però van passar anys fins que la tecnologia va fer realitat el somni.
Lyman Spitzer va proposar, el 1946, un pla més realista
per a la creació del telescopi espacial.
Des de l’espai, un telescopi podria detectar la llum cristal•lina de les estrelles i de les galàxies abans que l'aire la distorsionés.
Proporcionaria imatges on la nitidesa quedaria limitada, únicament, per la qualitat dels instruments òptics;
imatges d'una qualitat molt superior a les proporcionades
per qualsevol telescopi terrestre.
Els anys setanta, la NASA i l’ESA van començar a treballar conjuntament
per dissenyar i construir el telescopi espacial Hubble.
El seu nom és un tribut a Edwin Hubble, pare de la cosmologia moderna,
que va demostrar que el cosmos s'estén molt més allà de la Via Làctia.
La feina de Hubble va canviar la nostra percepció
del lloc que ocupa la humanitat en el cosmos.
L’elecció del nom del millor telescopi de tots els temps no podia haver estat més encertada.
Van caldre dues dècades de col•laboració entre científics,
enginyers i contractistes de diversos països abans que el Hubble estigués finalment acabat.
El 24 d'abril de 1990, cinc astronautes a bord del Discovery
van posar en òrbita el telescopi espacial a 600 quilòmetres de la superfície de la Terra.
Aquest viatge va canviar per sempre la nostra percepció de l'Univers.
A la Terra, els astrònoms esperaven ansiosos els primers resultats.
Però aviat van observar que «la vista» del Hubble no tenia res de nítida.
El mirall tenia una errada important:
un defecte en la forma del mirall impedia al Hubble de «veure-hi» amb nitidesa.
L'extrem del mirall era massa pla.
L'error era de la cinquantena part del gruix d'un cabell humà,
però cada detall minúscul del Hubble havia de ser perfecte.
Tant els astrònoms com els ciutadans americans i europeus es van sentir enormement decebuts.
Els anys següents, la NASA i l'ESA van continuar treballant conjuntament
per dissenyar i construir un instrument de correcció òptica: el COSTAR.
Però els enginyers del Hubble s'enfrontaven a una altra decisió difícil:
quina eina científica eliminarien per fixar el COSTAR al Hubble?
Van decidir escollir la menys afectada pel defecte del Hubble:
el fotòmetre d'alta velocitat, que només mesurava la lluminositat total.
Per això, aquest podria funcionar gairebé amb normalitat
fins que calgués fer lloc per al COSTAR.
La primera missió de reparació del Hubble el 1993 va passar a la història
com un dels moments clau dels vols espacials tripulats.
La missió va captar com mai l’atenció dels astrònoms i del públic en general
en la missió d'una llançadora espacial.
Va ser tot un èxit: el COSTAR va corregir la «vista» del
Hubble amb una perfecció que ningú no s’hauria imaginat.
En obtenir-se les primeres imatges després de les reparacions,
va quedar clar que les «ulleres» col•locades pels astronautes corregien completament la «miopia» del telescopi.
El Hubble estava finalment a ple rendiment!
Aquesta va ser la primera vegada que la llançadora espacial va visitar el Hubble.
El telescopi va ser dissenyat perquè es pogués anar modernitzant
i s’hi poguessin afegir instruments nous, si calgués.
De la mateixa manera que un cotxe necessita manteniment, el Hubble necessita que s’hi facin ajustaments de tant en tant.
Els enginyers i científics envien periòdicament una llançadora espacial al Hubble
per ajustar-lo.
A bord de la llançadora espacial, els astronautes de la NASA
han dut a terme quatre missions de manteniment. L’última, que s’hauria d’haver fet el 2005,
va ser cancel•lada després del tràgic accident del Columbia.
El futur del Hubble és ara incert.
El Hubble va ser creat inicialment per estar en òrbita durant quinze anys. Aquest període es podria ampliar fins a vint.
El Hubble continua produint resultats increïbles.
Algun dia la important missió del Hubble arribarà a la fi.
S'enviarà al Hubble una sonda no tripulada i un aparell robotitzat
amb la finalitat que, després d'uns quants anys més d’observació,
els enginyers puguin usar aquest mòdul des de la Terra
per controlar el descens final del Hubble a l'atmosfera
i conduir-lo al seu destí final: l’oceà.
Però la retirada del telescopi espacial Hubble no significarà
el final de la nostra observació privilegiada de l'Univers.
És més, marcarà el començament d'una era de descobriments nova,
perquè el Hubble ja té un successor.
Actualment, s’està dissenyant el telescopi espacial James Webb,
que podria ser posat en òrbita l’any 2011.
Els científics esperen que, quan arribi aquest moment, el telescopi
els ajudi a descobrir i a comprendre millor el nostre fascinant Univers.
FUNCIONAMENT DEL TELESCOPI ESPACIAL
El Hubble és un telescopi espacial que orbita a 600 quilòmetres de la Terra,
col•locat molt per sobre de l'atmosfera, que distorsiona les imatges.
El telescopi triga uns 97 minuts a descriure cada òrbita.
Està dissenyat per prendre imatges d'alta resolució i captar espectres, concentrant la llum de les estrelles
per formar imatges més nítides del que és possible des de la Terra, on les pampallugues de les estrelles degudes a l’atmosfera en limiten la claredat.
Per reunir la major quantitat de llum possible dels objectes que estudia,
qualsevol telescopi necessitaria un mirall enorme.
A pesar de la mida relativament petita del mirall del Hubble, de 2,4 metres, aconsegueix
competir amb telescopis terrestres els miralls dels quals tenen superfícies deu o vint vegades més grans que la seva.
El Hubble mesura uns setze metres de llarg,
com un autobús petit,
i és un dels aparells més complexos que mai s’hagi construït.
Més de 3000 sensors mesuren la temperatura, el corrent, etc.,
perquè els tècnics puguin controlar-lo des de la Terra.
Per al Hubble el temps és or.
Habitualment, els astrònoms demanen més temps d’observació del que és possible.
Mantenir el Hubble funcionant 365 de l’any no és barat.
Per això, totes les tasques, fins i tot les denominades tasques domèstiques,
com ara la reorientació del telescopi, són meticulosament planejades.
El més important del Hubble són els seus instruments científics.
Hi ha dos grups d'instruments al Hubble, aquí i aquí.
Alguns instruments són més eficaços prenent imatges i d’altres,
descomponent la llum de les estrelles i de les galàxies en el seu espectre.
La situació privilegiada del Hubble a l'espai
li permet observar la llum infraroja i ultraviolada que l'atmosfera filtra abans d'arribar als telescopis terrestres.
Aquests tipus de llum revelen propietats dels cossos celestes que, d'una altra manera, no ens seria possible d’apreciar.
Alguns instruments, com ara la càmera ACS, són més eficaços per a les observacions en l'ultraviolat,
i d’altres, com per exemple la NICMOS, són més eficaços per a les observacions en l'infraroig.
Els components que fan funcionar el telescopi són diversos.
L’energia subministrada al Hubble prové d’uns panells solars que transformen la llum del Sol en electricitat.
Els giroscopis, les càmeres estel•lars i rodes de reacció mantenen el Hubble estable i correctament orientat; l’allunyen del Sol,
la Lluna o la Terra, ja que, d'una altra manera, els instruments sensibles a la llum s’espatllarien
i el dirigeixen amb precisió cap als objectes que s'estudien durant dies.
El Hubble té diverses antenes de comunicació per enviar
els resultats de les observacions i d’altres dades a la Terra.
El «Sistema de satèl•lits de seguiment i difusió de dades»
rep les dades i les reenvia a White Sands (Nou Mèxic).
Les observacions s’envien des de la NASA (EUA) fins a Europa, on s'emmagatzemen en una base de dades enorme a Munic.
Cap país podria dur a terme sol un programa de tal magnitud.
El Hubble és, des de l’inici, fruit del treball conjunt de la NASA i l’ESA,
l'Agència Espacial Europea.
El Hubble ha tingut una importància fonamental per a l’astronomia europea.
Els astrònoms europeus tenen garantit el 15 % del temps d’observació del Hubble,
cosa que ha afavorit l’elaboració de milers de publicacions científiques.
Hi ha dos grups d'especialistes europeus treballant amb el Hubble:
quinze persones de l'ESA, que treballen als EUA,
i unes altres vint que ho fan a Munic (Alemanya).
RELATS PLANETARIS
A l'espai no hi ha fronteres.
En aquest vast Univers, els nostres parents més pròxims són els objectes que formen el sistema solar.
Compartim el mateix origen i el mateix destí...
El nostre sistema solar va sorgir d'un núvol enorme de gas fa uns quatre mil cinc-cents milions d’anys.
Irònicament, la causa directa de la nostra creació podria haver estat
l’explosió termonuclear d'una estrella veïna...
La força de l’explosió podria haver alterat l'equilibri del núvol de gas original,
cosa que hauria fet col•lapsar part de la matèria cap al nucli i hauria creat una estrella nova: el nostre Sol.
Una altra part de la matèria col•lapsada s’hauria convertit en els planetes.
En altres paraules, som les restes del naixement del nostre Sol.
Els planetes van néixer en el disc giratori de pols i gas resultant de la creació de la nostra estrella mare.
Els planetes rocosos es van formar al sistema solar intern, i els enigmàtics gegants de gas es van formar més cap a l’exterior.
Després, va començar a bufar des del Sol,
des de les estrelles del voltant o des d’alguna supernova, un
vent fort i només els planetes més grans
van aconseguir conservar els seus embolcalls gasosos.
Per tant, al sistema solar hi ha mons rocosos...
i planetes gasosos gegants.
Fins ara, no se sap amb exactitud quina quantitat de matèria ni quants planetes hi ha al nostre sistema solar.
Des del descobriment de Plutó, els anys trenta, i del seu satèl•lit Caront, els setanta, els astrònoms han intentat descobrir
si hi ha alguna cosa més lluny, més enllà del novè planeta.
L’any 2003, el Hubble va localitzar un objecte que es movia tan ràpid
entre les estrelles més llunyanes, que podia pertànyer al sistema solar.
Segons les dades obtingudes, podria tenir la mida d'un planeta, i va ser batejat amb el nom de Sedna, en honor d’una deessa inuit.
Sedna podria tenir uns 1500 quilòmetres de diàmetre, però és tan lluny que,
fins i tot per al Hubble, no és més que un grupet de píxels.
No obstant això, és l’objecte més gran descobert al nostre sistema solar des de Plutó.
El Sol es troba a uns quinze mil milions de quilòmetres de Sedna
(100 vegades més allunyat que la Terra del Sol),
i li transmet una quantitat de llum i calor semblant a la de la lluna plena.
Per tant, Sedna està submergit en un etern i gèlid hivern...
Però Sedna no és l’únic objecte misteriós d’allà fora.
Els residus de la formació dels planetes encara floten per tot arreu
en forma d’asteroides i cometes de diverses formes i mides.
A vegades, les seves òrbites poden portar-los cap a trajectòries catastròfiques...
El Hubble va presenciar el darrer viatge del cometa Shoemaker-Levy 9,
que es va fragmentar a causa de la força gravitatòria de Júpiter el 1992.
Dos anys després, els fragments d’aquest cometa van tornar i es van estavellar al cor de l'atmosfera de Júpiter.
El Hubble va seguir els fragments del cometa en el seu darrer viatge i va aconseguir unes imatges imponents i nítides de les cicatrius
que en deixaren els impactes. La Terra podria cabre fàcilment en una d’aquelles ferides.
Sovint s’envien sondes espacials sofisticades als planetes
del sistema solar per investigar de prop aquests llocs distants.
També el Hubble ens presta el seu inigualable servei perquè obre una finestra amb vista al nostre sistema solar.
Així és com hem obtingut imatges sense precedents de tempestes en altres planetes,
dels seus canvis d’estacions...
i d’altres fenòmens atmosfèrics, com ara les aurores,
conegudes a la Terra com les llums del nord i del sud.
Malgrat que el sistema solar encara amaga infinitat de misteris,
el Hubble, en la seva cerca de sistemes planetaris, també ha estudiat altres estrelles.
Els astrònoms han començat a buscar vida a tot l'Univers.
Per començar, estan buscant planetes semblants a la Terra.
El 2001, el Hubble va detectar, per primera vegada, l'atmosfera
d'un planeta extrasolar i va determinar-ne, parcialment, la composició.
Algun dia aconseguirem buscar indicis de vida més enllà de la Terra per mitjà de l'anàlisi
de la composició química de les atmosferes extrasolars. Tots els éssers vius respiren, cosa que provoca canvis detectables
en la composició de l'atmosfera.
Els astrònoms creuen que hi ha altres sistemes planetaris
similars al nostre a la galàxia que orbiten altres estrelles.
La vida de les estrelles és un cicle sense fi. Nascudes de gas i pols,
brillaran durant milers de milions d’anys, moriran
i es convertiran en gas i pols per formar estrelles noves.
Els planetes i els elements químics que fan possible la vida són el producte d’aquest cicle sense fi.
En la immensitat de l'espai, el cicle de la vida continua...
LA VIDA DE LES ESTRELLES
El Sol, font vital d’energia per a la vida a la Terra, és una estrella.
Una estrella normal i corrent
com qualsevol altra de la galàxia.
Una estrella és només una esfera de gas incandescent.
Es forma a partir d'un núvol de gas condensat i genera energia durant tota la seva vida a causa d'una cadena contínua
de reaccions nuclears que tenen lloc al nucli.
Totes les estrelles combinen àtoms d’hidrogen per crear heli a través del procés denominat fusió nuclear
(el mateix procés d’una devastadora bomba d’hidrogen).
Les estrelles són com una espècie de centrals nuclears
que brillaran fins que es quedin sense «combustible».
La vida d'una estrella es pot resumir en un començament discret i una evolució regular per arribar a una fi, de vegades, violenta.
Però, com podem saber que això és així si una estrella viu, com a mínim, un milió d’anys més que nosaltres?
Per investigar el cicle de vida d'un organisme a la Terra
no necessitem seguir-li la pista durant tota la seva vida,
n'hi ha prou d’observar molts organismes a la vegada.
Això ens mostrarà les diferents fases del seu cicle vital.
Per exemple, cada fase de la vida d'una persona és una instantània
de l'experiència humana. Amb les estrelles succeeix el mateix.
El cicle vital de les estrelles pot durar milers de milions d’anys.
Fins i tot les estrelles menys longeves viuen un milió d’anys,
(més temps que tota la història de la humanitat!),
i per això és tan difícil observar l’evolució d'una sola estrella.
Per estudiar el cicle vital complet d'una estrella,
des del naixement fins a la mort, haurem d'observar diferents estrelles
alhora, en diferents fases evolutives.
Les increïbles imatges del Hubble han documentat el tumultuós naixement de diverses
estrelles mitjançant fotografies en color imponents.
El naixement de les estrelles en la «maternitat estel•lar» pot servir
per reconstruir els fenòmens que van crear el nostre sistema solar.
El Hubble ha hagut de treballar dur per aconseguir aquestes dades, ja que aquestes pistes importants
sobre la nostra gènesi es troben darrera del vel de núvols moleculars incandescents carregats de pols, on es formen les estrelles.
En aquests moments, estan naixent estrelles per tot l'Univers.
Enormes columnes incandescents d’hidrogen i pols fan guàrdia sobre els seus bressols
deixant-se acariciar per la llum de les estrelles nounades.
L'habilitat del Hubble per observar la llum infraroja li permet de veure a través de la pols i del gas i mostrar-nos
les estrelles nounades com mai abans havia estat possible.
Un dels descobriments més emocionants del Hubble va ser l’observació dels discos de pols
que envolten algunes estrelles nounades soterrades a les profunditats de la nebulosa d’Orió.
Així doncs, som testimonis de la creació d'altres sistemes solars on es formaran
planetes nous, com va succeir al nostre sistema solar fa 4.500 milions d’anys.
A les primeres etapes de la seva vida, les estrelles poden proveir-se del núvol de gas del qual van néixer.
La matèria que cau a l'estrella, en escalfar-se, forma bombolles o surt disparada cap al camí
que segueix el seu eix de rotació, com si es tractés d'un eix a través d'una roda.
Sovint, del mateix núvol de gas i pols, neixen diverses estrelles.
Algunes poden quedar-se unides per sempre, i creixen juntes,
com els amics de la infància que mantenim durant tota la vida.
Les estrelles que neixen i viuen en grup tenen la mateixa edat, però masses diferents.
Això significa que els esperen destins molt diversos.
La vida humana és efímera comparada amb la d'una estrella. Només amb molta sort es pot observar
el moment de transició entre dues etapes de la vida d'una estrella.
Durant quinze anys, el Hubble ens ha permès observar l'envelliment d'algunes
estrelles en temps real. El telescopi ha produït «pel•lícules» sorprenents
que han permès observar com algunes estrelles han canviat durant aquest brevíssim lapse de temps astronòmic.
El final de les estrelles més massives és un autèntic cataclisme.
Es destrueixen a si mateixes mitjançant explosions estel•lars (supernoves),
i durant uns mesos es converteixen en els objectes més brillants
de l'Univers, de manera que eclipsen la resta de les estrelles de la seva galàxia materna.
Des del seu llançament, el Hubble ha observat la supernova 1987A,
i ha seguit l’evolució d'un anell de gas que l'envolta.
Es tracta de l'explosió de l’estrella més pròxima a nosaltres de l'era moderna.
El Hubble ha observat l’aparició de punts lluminosos al voltant de l'anell, com perles en un collaret.
Aquests punts són il•luminats per ones de xoc supersòniques produïdes durant l’explosió de l'estrella.
Enmig de les restes de l’explosió d'una estrella, es pot ocultar un motor potent.
El Hubble va observar el misteriós nucli de la nebulosa del Cranc,
nascuda de les restes de l’explosió d'una estrella l’any 1054, i va descobrir el seu centre dinàmic.
La regió més profunda d'aquesta nebulosa alberga un tipus d'estrella especial: un púlsar.
Aquest romanent estel•lar llueix com un far que irradia un feix de llum i energia,
i alimenta la gran nebulosa de pols i gas que l'envolta.
No obstant, no totes les estrelles acaben la seva vida tan violentament.
Les estrelles semblants al Sol es refreden en quedar-se sense hidrogen al seu nucli.
El nucli s'esfondra i els elements més pesants cremen,
cosa que provoca que les capes exteriors es dilatin i s’expandeixin a l'espai.
En aquell moment, les estrelles se les denomina gegants vermelles
El Sol serà una gegant vermella d’aquí a uns milers de milions d’anys,
i es dilatarà tant que s’empassarà Mercuri, Venus i la Terra. Però el final d'aquest tipus d’estrelles no arriba sobtadament.
Encara són a temps de convertir-se en alguna cosa extraordinària...
Les estrelles tenen el seu últim moment de glòria abans de morir.
En les darreres fases de la fusió nuclear, en l'estrella bufen vents
que provoquen que la gegant vermella s'infli de manera sorprenent.
Durant aquesta expansió, el nucli exposat de l'estrella
inunda l'embolcall gasós amb una llum potent que el fa brillar.
Els astrònoms de fa dos segles trobaven
una lleugera semblança entre aquestes sorprenents estructures i el planeta Urà,
i per això les van anomenar nebuloses planetàries.
L'agudesa visual del Hubble ens mostra que les nebuloses són com els flocs de neu: no n’hi ha dues d’iguals.
La col•lecció d’imatges de nebuloses planetàries del Hubble
ens mostra formes increïblement intricades i brillants:
molinets, raigs turbulents, copes elegants, tonells...
Molt per sobre de l'atmosfera, des de la seva situació privilegiada,
el Hubble és l’únic telescopi que pot observar amb tots els detalls l’embolcall dilatat d'aquestes estrelles moribundes.
Aquí veiem la diferència entre les imatges del Hubble de 1994 i 2002.
Un dels grans misteris de l’astrofísica moderna
és com una bola de gas tan simple com el Sol pot formar aquestes estructures intricades.
En algunes nebuloses planetàries és com si un aspersor còsmic
emetés raigs que surten en direccions oposades.
O potser aquestes formes sorprenents hauran estat esculpides pel camp magnètic
d'una estrella acompanyant que canalitza en forma de raig el gas emès?
Sigui quin sigui el motiu, les nebuloses planetàries s'esvaeixen a l'espai en només deu mil anys.
Igual que les flors, en descompondre's, fertilitzen la terra,
les nebuloses planetàries dispersen els elements químics produïts
dins l'estrella durant la seva vida per nodrir l'espai que les envolta.
D’aquesta manera subministren la matèria primera per crear generacions noves d'estrelles, planetes, i fins i tot, vida.
A causa de la seva ràpida desaparició a l'escala temporal còsmica,
mai no hi ha més de 15.000 nebuloses planetàries a la Via Làctia.
Però l'estrella morta deixa enrere altres despulles molt més duradores.
Conegudes com a nanes blanques, cadascuna d'aquestes petites estrelles, de la mida de la Terra, estan destinades
a passar la resta de l'eternitat consumint la seva calor residual fins que, després de milers de milions d’anys,
arribin a la gèlida temperatura de 270 graus sota zero de l’espai.
COL•LISIONS CÒSMIQUES
Vivim en una enorme galàxia coneguda com a Via Làctia.
Vista des de fora, la Via Làctia és una espiral gegant que gira, formada per un bulb central envoltat de braços llargs.
Entre les estrelles que la formen, hi ha quantitats enormes de gas i pols i un tipus de matèria desconeguda,
invisible per a nosaltres,
denominada matèria fosca.
En un dels braços de la Via Làctia, hi ha el nostre sistema solar.
En una nit clara, podem veure 5.000 de les estrelles més pròximes.
Els nostres ulls no hi veuen més enllà de mil anys llum de distància
a causa de la pols de l'espai que esmorteeix la llum de les estrelles.
Sense un telescopi només es veu una porció mínima dels cent mil anys llum que mesura la Galàxia.
La Via Làctia conté centenars de milers de milions d'estrelles.
Encara que es tracta d'un nombre gairebé insondable, només és el principi.
Es creu que hi ha més de cent mil milions de galàxies a l'Univers. Quantes estrelles deuen ser?
Posem aquí un gra de sorra per representar el Sol. En un grapat de sorra pot haver-hi 50.000 granets.
En una platja sencera hi ha només els grans de sorra suficients per representar les estrelles de la Via Làctia.
Hi ha tantes estrelles a l'Univers que necessitaríem comptar
tots els grans de sorra de totes les platges del món per aconseguir-ne un nombre semblant.
Agafem un gra de sorra i posem-lo aquí per representar el Sol.
L'estrella més pròxima es trobarà a uns 30 quilòmetres, així que ens portaria gairebé un dia arribar fins a ella.
Les galàxies són, bàsicament, quantitats de buit molt grans.
Si reuníssim totes les estrelles de la Via Làctia,
cabrien fàcilment entre el nostre Sol i l'estrella més pròxima.
De fet, per omplir aquest volum, hauríem d’incloure
totes les estrelles de totes les galàxies de l'Univers.
En mirar el cel a la nit, l'Univers sembla estàtic.
Això és degut al fet que la durada de la nostra vida equival a unes gotes d'aigua en l’oceà universal del temps.
L'Univers està en moviment constant, però necessitaríem molt més
d’una vida per percebre-ho.
Amb temps suficient, veuríem moure's les estrelles i les galàxies.
Les estrelles orbiten en el centre de la Via Làctia i les galàxies s'hi acosten a causa de les forces gravitatòries;
a vegades, fins i tot, xoquen. El Hubble ha estat testimoni de nombrosos xocs entre galàxies.
Com vaixells majestuosos en la més grandiosa de les nits, les galàxies viatgen per l’espai
i s’apropen cada vegada més fins que la seva interacció gravitatòria comença a convertir-les
en intricades figures que acaben per entrellaçar-se. Es tracta d'una immensa dansa còsmica en què la coreògrafa és la gravetat.
El xoc entre galàxies s'assembla
al gest d'entrellaçar els dits.
La majoria de les estrelles surten il•leses de la col•lisió.
Com a molt, la gravetat pot fer que surtin disparades
juntament amb pols i gas i que creïn llargues serpentines. Les dues galàxies,
atrapades en la seva abraçada gravitatòria mortal, continuaran orbitant-se i,
després de milers de milions d’anys, es fusionaran en una de sola. Es creu que moltes de les galàxies existents
avui dia són el resultat de la fusió de galàxies més petites.
A causa de la violenta interacció entre les galàxies,
es creen estrelles noves a partir de grans núvols de gas
en una espècie de focs artificials,
que formen agrupacions blaves brillants.
La trajectòria que segueix la Via Làctia la farà xocar amb la nostra galàxia més pròxima: Andròmeda.
S’aproximen a gairebé 500.000 quilòmetres per hora
i xocaran d’aquí a tres mil milions d’anys.
La col•lisió provocarà la magnífica fusió de les dues galàxies.
La Via Làctia perdrà la seva forma
d'espiral i es convertirà en una el•lipse.
A dins hi haurà les seves pròpies estrelles i les d’Andròmeda.
La col•lisió vista des de la Terra serà una cosa semblant a això. I encara que tardarà molt de temps a succeir,
en aquest precís instant, hi ha altres forces de la naturalesa
que actuen al nostre voltant, fins i tot ara, mentre parlem.
MONSTRES ESPACIALS
Els forats negres són els enigmàtics malfactors de l'Univers. S'empassen tot el que troben al seu camí sense deixar escapar res.
El centre d'un forat negre és un gran misteri...
Res pot escapar del camp gravitatori d'un forat negre.
Ni tan sols la llum. No hi ha manera de saber què hi ha allà dins.
Llavors, com sabem que hi són?
Els forats negres no es poden veure directament.
No obstant això, els astrònoms han estudiat els efectes indirectes
del seu enorme camp gravitatori.
El Hubble ha revelat els greus efectes distorsionadors que tenen els forats negres en el seu voltant.
Els astrònoms han descobert que, quan la matèria és prou compacta,
al voltant d'un forat negre pot sonar com un timbre.
Aquesta és la nota produïda per un forat negre.
L'objecte emet un so a través del disc de matèria que l’envolta. Els científics ho han alterat
perquè l’oïda humana ho pugui captar. En realitat, és un SI bemoll, 57 vuitenes per sota del SI central.
Es creu que els forats negres són simples punts a l'espai.
Sense volum, sense extensió, però infinitament densos.
Els forats negres sorgeixen després del col•lapse final d'una estrella massiva.
La resta estel•lar que queda després del col•lapse d'una estrella massiva
pot ser tan pesada que res no pot impedir que el seu volum es redueixi infinitament a causa del seu propi pes.
Encara que, aparentment, la matèria ha desaparegut, continua exercint
una força gravitatòria poderosa que pot empassar-se les estrelles i altres objectes que s'hi aproximin massa.
En els forats negres, hi ha un punt de no-retorn denominat horitzó d’esdeveniments.
Si hi ha alguna cosa que sobrepassi aquest punt, mai més no es veurà. En el seu camí a través de l'horitzó d’esdeveniments,
l'estrella començarà a seguir una òrbita espiral mortal.
A mesura que l'estrella s'acosta al forat negre,
la matèria més pròxima al forat sent una atracció més gran
que la resta de l'estrella, i va sent arrossegada cap al forat
fins que les enormes forces la destrossen.
Però hi ha característiques d’aquests objectes encara més estranyes:
deformen l'espai i, fins i tot, alenteixen el pas del temps.
Tots els objectes deformen l'estructura del temps i de l'espai, però els forats negres ho fan fins a límits insospitats.
Segons la famosa teoria de la relativitat d'Einstein, si un viatger intrèpid visités un forat negre
i vagués per l'horitzó d’esdeveniments sense que l’absorbís,
a la tornada veuria que el temps havia passat més a poc a poc per a ell.
Potser el més curiós dels objectes que hipotèticament poden existir són els forats de cuc.
Un forat de cuc és, bàsicament, una drecera a través de l'espaitemps des d'un punt de l'Univers a un altre.
Potser els forats de cuc, si existeixen, ens permetran algun dia
viatjar per l'espai més ràpidament que la llum.
El Hubble ha demostrat que és probable que hi hagi forats negres al centre de totes les galàxies.
A la Via Làctia, n’hi ha un de gegant, potser un milió de vegades més gran que els que han sorgit després dels col•lapses d'estrelles massives.
Aquest podria ser el resultat de la fusió de diversos forats negres
formats durant la història remota de la Galàxia.
Quan dues galàxies xoquen entre si, els seus forats negres protagonitzen una dansa complicada.
Poc després que les dues galàxies s'hagin entrellaçat,
els seus forats negres comencen a orbitar l’un al voltant de l’altre durant centenars de milions d’anys fins que, finalment,
s'uneixen violentament i creen un forat negre únic i pesat. Es tracta d'un final tan potent que podria veure's des de la Terra,
per mitjà de telescopis que detectessin ones gravitatòries, o des d'un vehicle espacial apropiat.
Mentre que les galàxies trigarien milions d’anys a unir-se completament,
el cataclisme final en els nuclis seria relativament breu.
Per això, les probabilitats de presenciar-lo serien mínimes.
Fins fa cinquanta anys, els astrònoms pensaven que l'Univers era un lloc tranquil.
Res més lluny de la realitat.
A l'espai es produeixen sovint esdeveniments violents: explosions de supernoves,
xocs entre galàxies i l’emissió de grans quantitats d’energia
a causa de la matèria que cau sobre els forats negres...
El descobriment dels quàsars ens va fer imaginar el caos existent.
Des dels telescopis terrestres, els quàsars semblaven estrelles normals i,
per aquest motiu, els astrònoms els van anomenar objectes quasi estel•lars.
Però els quàsars són molt més brillants i llunyans que les estrelles.
Brillen mil vegades més que les galàxies normals i la seva energia procedeix de forats negres supermassius.
Les estrelles que orbiten massa a prop del quàsar són destruïdes i s’hi enfonsen com aigua en un enorme embornal còsmic.
Les espirals de gas, a milions de graus de temperatura, formen un dens disc al voltant del forat negre i deixen anar la seva energia
a dolls cap a la part superior i inferior del forat.
Hi ha quàsars a nombroses galàxies, moltes de les quals xoquen violentament entre si.
Hi ha molts mecanismes que podrien formar un quàsar.
Els xocs entre galàxies en podria ser una de les causes,
però el Hubble ha comprovat que aquests objectes existeixen, fins i tot, a les galàxies més tranquil•les.
Però els quàsars no són l’únic objecte altament energètic que han trobat els astrònoms.
Un descobriment casual és una cosa que es troba sense buscar-la.
Sovint, aquest tipus de descobriments han canviat el curs de l’astronomia.
Les explosions de raigs gamma van ser descobertes per casualitat al final dels anys seixanta per satèl•lits militars nord-americans
que buscaven indicis de proves nuclears soviètiques.
En comptes d’això, van descobrir unes de les explosions
més potents de l'Univers.
Aquestes explosions es produeixen al cel almenys una vegada al dia. Encara que les explosions de raigs gamma duren només uns segons,
l’energia alliberada equival a la quantitat d’energia
generada per la nostra Via Làctia en un parell de segles.
Per detectar els raigs gamma, es necessiten aparells especials.
Durant trenta anys, ningú no coneixia la causa d’aquestes explosions.
Era com veure un projectil de raigs gamma sense veure la pistola que l'havia disparat.
Els telescopis terrestres i el Hubble la van buscar durant anys.
Van observar els llocs del cel on s'havien vist les explosions de raigs gamma per intentar trobar algun objecte.
Però tots els esforços van ser en va fins que,
l’any 1999, les observacions del Hubble van ser fonamentals per descobrir que aquestes explosions monstruoses tenien lloc en galàxies molt distants.
La causa podia ser l’explosió ocasionada durant el col•lapse final d'una estrella massiva...
o el xoc de dos objectes molt densos, com ara dos forats negres o un forat negre i una estrella de neutrons.
Els forats negres són uns dels objectes més exòtics de l'Univers.
A més a més de desfer la matèria,
els seus enormes camps gravitatoris són capaços de desviar la llum.
De fet, els raigs de llum que passen prop d'un forat negre no seguiran línies rectes,
sinó camins nous, creant un telescopi natural amb un abast difícil d’imaginar.
IL•LUSIONS GRAVITATÒRIES
De la mateixa manera que al desert s'originen miratges quan l'aire calent situat sobre la sorra desvia la llum d'un objecte distant,
també podem veure miratges a l'Univers.
L'origen dels miratges que veiem amb ajuda del Hubble no és l'aire calent, sinó grups de galàxies llunyanes.
És a dir, concentracions enormes de matèria.
Fa molt de temps, es pensava que la Terra era plana,
cosa que, en certa manera, és comprensible, ja que, a simple vista, no podem apreciar la curvatura del nostre planeta.
L'espai també és corb, encara que nosaltres no ho podem apreciar quan mirem el firmament
en una nit estrellada. No obstant això, aquesta curvatura origina fenòmens que sí que podem veure.
Una de les prediccions d’Albert Einstein és que la gravetat deforma l'espai i desvia els raigs de llum,
igual que les ondulacions en un estany creen un reflex en forma de bresca al fons arenós.
El camp gravitatori de grups de galàxies massives distorsiona i intensifica la llum
de galàxies llunyanes en el seu camí cap a la Terra.
Aquest efecte s’anomena lent gravitatòria, i és com si miréssim a través d'una lupa gegant.
Les formes estranyes que els raigs de llum creen quan es troben amb un objecte pesat
depenen de la naturalesa de l'objecte que fa de lent. Així doncs, l'objecte de fons pot presentar diferents formes:
anells d'Einstein, on la imatge s'augmenta i es comprimeix en un cercle de llum,
imatges múltiples, clons fantasmagòrics de galàxies llunyanes,
o imatges distorsionades en forma d’arc.
Encara que Einstein va descobrir l’any 1915 que es produiria aquest efecte a l'espai,
va pensar que mai no es podria observar des de la Terra.
Però el 1919 es va comprovar que els seus càlculs eren correctes.
Durant una expedició per veure un eclipsi de sol,
dirigida per l’astrònom britànic Arthur Eddington, es va observar
la posició de les estrelles al voltant del disc solar enfosquit.
Es va poder provar que, quan el Sol era al cel, les estrelles
variaven la seva posició gairebé de manera imperceptible, i se n’allunyaven.
Avui en dia, gràcies als potents telescopis terrestres
i, no cal dir-ho, gràcies al Hubble, es poden observar imatges gravitatòries tènues d'objectes de l'Univers més distant.
El Hubble va ser el primer telescopi que va captar amb molta precisió els detalls dels arcs,
cosa que va revelar, directament, la forma i l'estructura interna dels objectes de fons deformats.
El 2003, els astrònoms van descobrir que un misteriós arc de llum que apareixia en una imatge del Hubble
era la més gran i la més brillant regió de creació d'estrelles de l'espai.
Es necessita una gran quantitat d'objectes massius,
com ara grups de galàxies, perquè l'espai es corbi tant
que els efectes puguin ser captats per un telescopi, fins i tot tractant-se del Hubble.
Les lents gravitatòries s'han observat, principalment,
al voltant de cúmuls formats per centenars o milers de galàxies,
les estructures amb vincles gravitatoris més grans de l'Univers.
Els astrònoms saben que la matèria que veiem a l'Univers és només un percentatge mínim de la massa total que hi deu haver.
La força gravitatòria que exerceix
la matèria visible no és suficient per mantenir unides les galàxies i els cúmuls de galàxies.
Atès que la deformació de les imatges en forma d’arc depèn de la massa total de les lents gravitatòries,
aquestes lents poden usar-se per «pesar» els cúmuls i determinar la distribució de la matèria fosca oculta.
En algunes de les imatges nítides enviades pel Hubble, es poden unir, a simple vista, els diferents arcs
procedents de la mateixa galàxia. Aquest procés permet als astrònoms d’estudiar
els detalls de les galàxies més llunyanes.
Una lent gravitatòria pot funcionar com una espècie de telescopi natural. El 2004,
el Hubble va detectar la galàxia més distant de l'Univers
gràcies a l'augment d'una lent gravitatòria.
NAIXEMENT I MORT DE L'UNIVERS
Encara que la velocitat de la llum en el buit és insuperable, no deixa de tractar-se d'una velocitat finita.
Això significa que els raigs de llum necessiten un cert temps per viatjar d’un punt a l’altre de l'espai.
La velocitat de la llum és una mica menys de 300.000 quilòmetres per segon.
Tres-cents mil quilòmetres és gairebé la distància entre la Terra i la Lluna.
Per tant, la llum triga un segon a viatjar de la Lluna a la Terra.
Quan mirem la lluna, la veiem tal com era fa un segon.
Qui no s'ha imaginat com seria viatjar en el temps?
La velocitat finita de la llum gairebé ens ho permet, ja que ens deixa mirar cap enrere en el temps.
A l'espai, només necessitem esperar que la llum procedent de llocs distants arribi a nosaltres per veure
com eren les coses quan va començar el viatge.
El Hubble ens ha mostrat una mirada retrospectiva que mai s’havia aconseguit.
El que veuen els cosmòlegs és simplement sorprenent.
Els anys vint, l’astrònom Edwin Hubble va descobrir que semblava que la majoria de les galàxies s’allunyaven de nosaltres
a una velocitat directament proporcional a la seva distància. Com més llunyana era la galàxia,
més ràpidament semblava allunyar-se. Això és degut a l’expansió de l'Univers.
Aquesta expansió va començar fa milers de milions d’anys amb una explosió enorme denominada Big Bang.
L’índex d’expansió és la clau per calcular la mida i l'edat
de l'Univers. Aquest índex s’anomena constant de Hubble.
L'edat i la mida de l'Univers pot calcular-se invertint l’expansió fins a arribar
al petit punt d’energia del qual va sorgir tot.
La raó científica principal per construir el Hubble va ser determinar la mida i l'edat de l'Univers.
Aquest telescopi va comandar la investigació per determinar la constant de Hubble,
que consisteix a mesurar uns distants i precisos indicadors de distàncies:
un tipus especial d'estrelles variables anomenades cefeides.
Les cefeides tenen variacions de brillantor molt estables i predictibles
La periodicitat d’aquestes variacions depèn de les propietats físiques de l'estrella,
cosa que pot utilitzar-se per determinar-ne la distància de manera molt eficaç.
Per això aquestes estrelles són conegudes com a candeles estàndard.
Les cefeides s'han utilitzat com a fites per calcular les distàncies a les supernoves,
que són molt més brillants i es poden veure des de distàncies molt grans.
L'alta resolució del Hubble li ha permès mesurar la llum de les explosions de les
supernoves de manera més precisa que qualsevol altre instrument.
Des de la Terra, la imatge d'una supernova generalment es confon amb la galàxia on es troba.
El Hubble és capaç de distingir la llum de les dues fonts separadament.
Les cefeides i les supernoves s'han utilitzat per mesurar les distàncies estel•lars a l'Univers.
Avui en dia, gràcies al Hubble, coneixem l'edat de l'Univers amb més precisió que mai:
catorze mil milions de anys.
Durant molts anys, els astrònoms han discutit si l’expansió de l'Univers s’aturaria en un futur llunyà
fent-lo col•lapsar en un Big Crunch, o si continuarà la seva expansió cada vegada més lentament.
Per mesurar les distàncies fins a les remotes supernoves, es van utilitzar, de manera combinada, els telescopis terrestres
més potents i el telescopi espacial Hubble.
Però sembla que l’expansió del nostre Univers, lluny d’alentir-se, s’està accelerant.
Quan el Hubble va observar els canvis produïts pel pas del temps en el procés d’expansió
de l'Univers, va descobrir que, sorprenentment, durant la primera meitat de la història còsmica,
el ritme d’expansió s'estava alentint. Posteriorment, una misteriosa força antigravitatòria
va fer que l'expansió de l’Univers comencés a accelerar-se, fins avui.
Això significa que la força antigravitatòria és cada cop més gran. Si continua així, acabaria anul•lant la gravetat
i catapultaria l'Univers cap a una acceleració rapidíssima
que ho fragmentaria tot en àtoms.
Els cosmòlegs han anomenat aquest escenari el Big Rip.
EL FINAL DEL TEMPS
Estem rebent notícies inesperades de l'espai profund.
Igual que els arqueòlegs excaven més fondo per trobar fòssils
més antics, els astrònoms «excaven» més i més cap al principi dels temps per buscar la llum irradiada
d’objectes cada vegada més llunyans.
El Nadal de 1995, el Hubble va iniciar l'era de l’astroarqueologia.
Orientar el telescopi més sofisticat del món cap a la mateixa regió celeste durant desenes de dies pot semblar una mica estrany.
Això va ser el que molts astrònoms van pensar quan aquest experiment es va dur a terme per primera vegada al final de 1995.
Els camps profunds consisteixen a mantenir el telescopi orientat cap a la mateixa regió del cel durant un llarg període
per intentar recollir la major quantitat de llum possible.
Com més «profunda» sigui l’observació, més tènues són els objectes descoberts,
o bé per naturalesa o bé perquè es troben a grans distàncies.
«Quan es va proposar per primera vegada aquest experiment,
ningú no sabia si produiria algun resultat científic interessant.
Però quan vam veure la primera imatge, ens vam quedar atònits. Més de tres mil galàxies en un camp minúscul!».
Es va seleccionar una petita regió propera al carro de l'Óssa Major
perquè és una de les regions més buides de l'espai. D'aquesta manera, el Hubble podria mirar molt més enllà de les
estrelles de la nostra Via Làctia i de les galàxies més pròximes.
Els milers de galàxies observades en el primer camp profund es
trobaven en diferents fases de les seves vides,
cosa que va permetre als astrònoms
estudiar-ne l’evolució a través del temps.
El primer camp profund, va seguir-lo un segon, aquesta vegada orientat cap als cels del sud.
Els camps profunds nord i sud del Hubble van donar l'oportunitat als astrònoms de treure el cap per primera vegada a l'antic Univers.
Alguns dels objectes de les imatges eren tan tènues que veure'ls
era tan difícil com distingir una llanterna a la Lluna des de la Terra.
«El camp profund del Hubble significa una era nova per a la cosmologia observacional,
ja que forma la nostra visió de l'Univers distant.»
Els camps profunds del Hubble van provocar una veritable revolució a l’astronomia moderna.
Després del primer, gairebé tots els telescopis terrestres i espacials es van orientar cap a aquesta mateixa regió celeste.
De la combinació de totes les observacions van sorgir alguns
dels resultats més interessants per a l’astronomia.
Ens van donar la primera imatge clara del ritme de formació de les estrelles a l'Univers,
i van demostrar que aquest procés va tenir el seu punt culminant uns milers de milions d’anys després de la creació de l'Univers,
moment en què el nombre d'estrelles en formació superava deu vegades el nombre actual.
Un cop els astrònoms del Hubble van començar a descobrir l'Univers més distant,
van intentar retrocedir encara més en el temps.
Entre els anys 2003 i 2004 el Hubble va dur a terme la seva observació més profunda: el camp ultraprofund del Hubble.
Va ser una observació de 28 dies d'una regió de l'espai
lluny de qualsevol altre camp profund estudiat fins aleshores.
El camp ultraprofund del Hubble mostra les primeres galàxies sorgides després de la denominada edat fosca,
el lapse de temps immediatament posterior al Big Bang, quan les primeres estrelles van començar a escalfar el fred i fosc Univers.
Després del Big Bang, abans de l'era de les estrelles i de les galàxies,
la distribució de la matèria era bastant uniforme.
Amb el pas del temps, va començar a actuar la reina de les forces: la gravetat. Lenta però constant...
Sota la influència de la gravetat de la misteriosa matèria fosca,
grups petits de matèria van començar a unir-se en regions on la densitat era lleugerament superior a la mitjana.
Sense estrelles per il•luminar l'espai, l'Univers estava a l’edat fosca.
On la densitat era més gran, hi havia més atracció de matèria,
de manera que es va produir una batalla entre l’expansió de l'espai i la força de gravetat.
Les regions en les quals va guanyar la gravetat van deixar d'expandir-se i van començar a col•lapsar cap al seu propi centre.
Així van néixer les primeres estrelles i galàxies.
On la densitat de la matèria era màxima,
es van formar les estructures conegudes més grans: els cúmuls de galàxies.
Les imatges del camp profund estan esquitxades de galàxies de diferents formes, mides i colors.
Els astrònoms passaran anys estudiant les formes
d'aquestes galàxies per entendre com es van formar i com van evolucionar des del Big Bang.
Hi ha galàxies en forma d'espiral o d’el•lipse clàssiques,
i d’altres més originals en forma d'escuradents
o de baules. Algunes d'elles interactuen entre si.
Aquestes galàxies estranyes formen part d'una època
en què l'Univers era un caos
on no hi havia cap tipus d'ordre.
Un dels avantatges del Hubble és que integra nombrosos instruments
que permeten fer diferents observacions alhora.
El camp ultraprofund del Hubble consta de dues imatges preses per dos instruments diferents:
la càmera ACS i la NICMOS. Aquesta última detecta
la llum infraroja, per la qual cosa, pot captar imatges de les galàxies més llunyanes.
L'Univers en expansió ha disminuït tant l’energia de la llum emesa per aquests objectes que només són visibles