Esta película nos invita a hacer un viaje a través del tiempo…
…y del espacio…
Quiero contaros la historia de un instrumento que ha mejorado notablemente nuestra visión de los cielos,
agudizando nuestra percepción del Universo y penetrando
cada vez más profundamente a través de las más lejanas fronteras del tiempo y el espacio.
ESA PRESENTA
Hubble – 15 años de descubrimientos
LA HISTORIA DEL HUBBLE
Si observamos el cielo por la noche veremos el centelleo de las estrellas.
Su luz ha viajado grandes distancias antes de llegar a nosotros.
Pero, en realidad, las estrellas no centellean…
El Universo es increíblemente transparente.
La luz de las estrellas y galaxias lejanas puede viajar por el espacio
durante miles, millones e incluso miles de millones de años.
Pero entonces, en los últimos microsegundos antes de que la luz llegue a nuestra retina,
la precisa visión de esas estrellas y galaxias nos es arrebatada.
Esto se debe a que, mientras la luz atraviesa nuestra atmósfera,
las capas de aire, vapor de agua y polvo, que varían constantemente, enturbian los delicados detalles cósmicos.
Los astrónomos siempre ansiaron tener un observatorio en el Espacio.
En 1923, Hermann Oberth sugirió crear un telescopio espacial, pero pasarían años hasta que la tecnología hiciese el sueño realidad.
Lyman Spitzer propuso en 1946 un plan más realista
para la creación del telescopio espacial.
Desde el Espacio, un telescopio podría detectar la luz cristalina de las estrellas y las galaxias antes de que el aire la distorsionase.
Proporcionaría imágenes cuya nitidez se vería limitada únicamente por la calidad de los instrumentos ópticos.
Imágenes de una calidad muy superior a las proporcionadas
por cualquier telescopio terrestre.
En los años 70, la NASA y la ESA comenzaron a trabajar juntas
para diseñar y construir lo que iba a ser el Telescopio Espacial Hubble.
Su nombre es un tributo a Hubble, padre de la cosmología moderna.
Él probó que el Cosmos se extiende mucho más allá de la Vía Láctea.
El trabajo de Hubble cambió para siempre nuestra percepción
del lugar que ocupa la humanidad en el Universo.
La elección del nombre del mejor telescopio de todos los tiempos no podría haber sido más acertada.
Fueron necesarias dos décadas de colaboración entre científicos,
ingenieros y contratistas de varios países, antes de que el Hubble estuviese finalmente acabado.
El 24 de abril de 1990, cinco astronautas a bordo del Discovery
pusieron en órbita el telescopio espacial a 600 km de la Tierra
Este viaje cambiaría para siempre nuestra percepción del Universo.
En tierra, los astrónomos esperaban ansiosos los primeros resultados.
Pero pronto observaron que la vista del Hubble no tenía nada de nítida.
El espejo tenía un fallo importante…
Un defecto en la forma del espejo impedía al Hubble ver con nitidez.
El extremo del espejo era demasiado plano.
El error era de la quinceava parte del espesor de un cabello humano,
pero cada minúsculo detalle del Hubble tenía que ser perfecto…
Tanto los astrónomos como los ciudadanos americanos y europeos se sintieron enormemente decepcionados.
En los años siguientes, la NASA y la ESA trabajaron codo con codo
para diseñar y construir una carcasa de corrección óptica: el COSTAR.
Pero los ingenieros del Hubble se enfrentaban a otra difícil decisión:
Qué útil científico eliminarían para fijar el COSTAR al Hubble?
Decidieron escoger el menos afectado por el defecto del Hubble:
el fotómetro de alta velocidad, que sólo media la luminosidad total.
Por ello, éste podría funcionar casi con normalidad
hasta que fuese necesario hacer sitio para el COSTAR.
La primera misión de reparación del Hubble en 1993 pasaría a la historia
como uno de los momentos cumbre de los vuelos espaciales tripulados.
La misión captó la atención de los astrónomos y del público en general
de una forma sin precedentes en la misión de una lanzadera espacial.
La misión fue todo un éxito. El COSTAR corrigió la vista del
Hubble con más perfección de la que nadie se habría imaginado.
Al obtenerse las primeras imágenes tras las reparaciones
quedó claro que las gafas colocadas por los astronautas corregían completamente la miopía.
El Hubble estaba finalmente a pleno rendimiento!
Esa fue la primera vez que la lanzadera espacial visitó el Hubble.
El telescopio fue diseñado para que se pudiese modernizar
y se le pudiesen añadir nuevos instrumentos si fuese preciso.
Al igual que un coche necesita mantenimiento, el Hubble necesita ser ajustado de vez en cuando.
Los ingenieros y científicos envían periódicamente la lanzadera espacial al Hubble
para que puedan ajustarlo.
A bordo de la lanzadera espacial, los astronautas de la NASA
han llevado a cabo cuatro misiones de mantenimiento. La última de ellas, que debería haberse llevado a cabo en el 2005,
fue cancelada tras el trágico accidente del Columbia.
El futuro de Hubble es incierto.
El Hubble fue inicialmente creado para estar en órbita durante 15 años. Este período se podría ampliar a 20 años.
El Hubble continúa produciendo resultados increíbles,
la importante misión del Hubble algún día llegará a su fin.
Se enviará una sonda no tripulada al Hubble, y un aparato robotizado
con el fin de que, tras unos cuantos años más de observación,
los ingenieros puedan usar este módulo desde la Tierra
para controlar el descenso final del Hubble a la atmósfera
y conducirlo a su destino final en el océano.
Pero el retiro del Telescopio Espacial Hubble no significará
el fin de nuestra privilegiada observación del Universo.
Es más, marcará el comienzo de una nueva era de descubrimientos,
y es que el Hubble ya tiene un sucesor.
Actualmente está siendo diseñado el telescopio espacial James Webb
que podría ser puesto en órbita en el año 2011.
Los científicos esperan que, cuando llegue ese momento, el telescopio
les ayude a descubrir y comprender mejor nuestro fascinante Universo.
FUNCIONAMIENTO DEL TELESCOPIO ESPACIAL
El Hubble es un telescopio espacial que orbita a 600 km de la Tierra,
colocado muy por encima de la atmósfera que distorsiona las imágenes.
El telescopio tarda unos 97 minutos en describir cada órbita.
Está diseñado para tomar imágenes de alta resolución y captar espectros, concentrando la luz de las estrellas
para formar imágenes más nítidas de lo que es posible desde la Tierra, donde el centelleo atmosférico de las estrellas limita la claridad.
Para reunir la mayor cantidad de luz posible de los objetos que estudia,
cualquier telescopio necesitaría un espejo enorme.
A pesar del tamaño relativamente pequeño del espejo del Hubble, con sus 2,4 metros éste consigue
competir con telescopios terrestres cuyos espejos son 10 o 20 veces mayores que el suyo.
El Hubble mide unos 16 metros de largo,
como un autobús pequeño,
y es uno de los más complejos aparatos jamás construido.
Más de 3000 sensores miden la temperatura, la corriente, etc.
para que los técnicos puedan controlarlo desde la Tierra.
Para el Hubble el tiempo es oro.
Habitualmente, los astrónomos piden más tiempo de observación del que es posible.
Mantener el Hubble funcionando 365 días al año no es barato.
Por ello, todas las tareas, incluso las denominadas “tareas domésticas”
como la reorientación del telescopio son meticulosamente planeadas.
Lo más importante del Hubble son sus instrumentos científicos.
Hay dos grupos de instrumentos en el Hubble, aquí y aquí.
Algunos instrumentos son más eficaces tomando imágenes y otros
descomponiendo en espectros la luz de las estrellas y galaxias.
La privilegiada situación del Hubble en el Espacio
le permite observar la luz infrarroja y ultravioleta que la atmósfera filtra antes de llegar a los telescopios terrestres.
Estas formas de luz revelan propiedades de los cuerpos celestes que de otra manera no nos sería posible apreciar.
Algunos instrumentos, como la ACS son más eficaces para las observaciones en el ultravioleta,
y otros, como la NICMOS son más eficaces para las observaciones en el infrarrojo.
Son varios los componentes que hacen funcionar el telescopio.
La energía suministrada al Hubble proviene de unas placas solares que transforman la luz del Sol en electricidad.
Los giroscopios, cámaras estelares y ruedas de reacción mantienen el Hubble estable y correctamente orientado alejándolo del Sol,
la Luna o la Tierra ya que, de otra manera, los instrumentos sensibles a la luz se estropearían
y dirigido con precisión hacia los objetos que se estudian durante días.
El Hubble tiene varias antenas de comunicación para enviar
los resultados de las observaciones y otros datos a la Tierra.
El “Sistema de satélites de seguimiento y difusión de datos”
recibe los datos y los reenvía a White Sands (Nuevo México).
Las observaciones se envían desde la NASA (EE.UU) a Europa, donde se almacenan en una enorme base de datos en Munich.
Ningún país podría llevar a cabo solo un programa de tal magnitud.
El Hubble es, desde sus inicios, fruto del trabajo conjunto de la NASA y la ESA,
la Agencia espacial Europea.
Hubble ha sido de importancia fundamental para la astronomía europea.
Los astrónomos europeos tienen garantizado el 15% del tiempo de observación del Hubble,
lo que ha propiciado la elaboración de miles de publicaciones científicas.
Existen dos grupos de especialistas europeos trabajando con el Hubble:
15 personas de la ESA que están trabajando en EE.UU.
y otros 20 en Munich (Alemania).
RELATOS PLANETARIOS
En el Espacio no existen fronteras.
En este vasto Universo, nuestros parientes más cercanos son los objetos que forman el Sistema Solar.
Compartimos el mismo origen y el mismo destino…
Nuestro Sistema Solar surgió de una enorme nube de gas hace unos cuatro mil quinientos millones de años.
Irónicamente, la causa directa de nuestra creación podría haber sido
la explosión termonuclear de una estrella vecina…
La fuerza de la explosión podría haber alterado el equilibrio de la nube de gas original,
haciendo colapsar parte de la materia hacia el núcleo y creando así una nueva estrella, nuestro Sol.
Otra parte de la materia colapsada se convirtió en los planetas.
En otras palabras, somos los restos del nacimiento de nuestro Sol.
Los planetas nacieron en el disco giratorio de polvo y gas resultante de la creación de nuestra estrella madre.
Los planetas rocosos se formaron en el Sistema Solar interno, y los enigmáticos gigantes de gas se formaron más hacia el exterior.
Después, comenzó a soplar desde el Sol,
desde las estrellas de alrededor o desde alguna supernova un fuerte
viento y sólo los mayores planetas
lograron conservar sus envoltorios gaseosos.
Por lo tanto, en el Sistema Solar hay mundos rocosos…
… y gigantes planetas gaseosos.
Hasta ahora, no se sabe con exactitud qué cantidad de materia ni cuantos planetas existen en nuestro Sistema Solar.
Desde el descubrimiento de Plutón en los años 30 y de su satélite Charon en los 70, los astrónomos han intentado descubrir
si hay algo más ahí fuera, más allá del noveno planeta.
En el año 2003, el Hubble localizó un objeto que se movía tan rápido
entre las estrellas más lejanas que podría pertenecer al Sistema Solar.
Según los datos obtenidos, podría tener el tamaño de un planeta y fue bautizado con el nombre de Sedna, en honor a una diosa Inuit.
Sedna podría tener unos 1500 km de diámetro, pero está tan lejos que,
incluso para el Hubble, no es más que un grupillo de píxeles.
Sin embargo, es el mayor objeto descubierto en nuestro Sistema Solar desde Plutón.
El Sol se encuentra a unos 15 mil millones de km de Sedna
- 100 veces más alejado que la tierra del sol –
y le transmite una cantidad de luz y calor semejante a la de la luna llena.
Por lo tanto Sedna está sumido en un eterno y gélido invierno…
Pero Sedna no es el único objeto misterioso ahí fuera.
Los residuos de la formación de los planetas aún flotan por todas partes
en forma de asteroides y cometas de diversas formas y tamaños.
A veces sus órbitas pueden llevarlos hacia trayectorias catastróficas…
El Hubble presenció el último viaje del cometa Shoemaker-Levy 9
que estalló debido a la fuerza gravitatoria de Júpiter en 1992.
Dos años después, los fragmentos del mismo regresaron y se estrellaron en el corazón de la atmósfera de Júpiter.
El Hubble siguió los fragmentos del cometa en su último viaje y consiguió unas imponentes y nítidas imágenes de las cicatrices
dejadas por los impactos. La Tierra podría caber fácilmente en una de esas magulladuras.
A menudo se envían sofisticadas sondas espaciales a los planetas
del Sistema Solar para investigar de cerca estos distantes lugares.
También el Hubble nos presta su inigualable servicio abriendo una ventana con vistas a nuestro Sistema Solar.
Así es como hemos obtenido imágenes sin precedentes de tormentas en otros planetas,
de sus cambios de estaciones…
y de otros fenómenos atmosféricos como las auroras,
conocidas en la Tierra como las luces del norte y del sur.
Aunque el Sistema Solar todavía esconde infinidad de misterios,
el Hubble, en su búsqueda de sistemas planetarios, también ha estudiado otras estrellas.
Los astrónomos han comenzado a buscar vida en todo el Universo.
Para empezar, están buscando planetas parecidos a la Tierra.
En el 2001, el Hubble detectó por primera vez la atmósfera
de un planeta extra-solar y determinó parcialmente su composición.
Algún día conseguiremos buscar indicios de vida más allá de la Tierra por medio del análisis
de la composición química de las atmósferas extra-solares. Todos los seres vivos respiran, lo que provoca cambios detectables
en la composición de la atmósfera.
Los astrónomos creen que existen otros sistemas planetarios
similares al nuestro en la Galaxia, orbitando otras estrellas.
La vida de las estrellas es un ciclo sin fin. Nacidas de gas y polvo,
brillarán durante millones de años, morirán
y se convertirán en gas y polvo para formar nuevas estrellas.
Los planetas y los elementos químicos que hacen posible la vida son el producto de este ciclo sin fin.
En la inmensidad del espacio, el ciclo de la vida continua…
LA VIDA DE LAS ESTRELLAS
El Sol, fuente vital de energía para la vida en la Tierra, es una estrella.
Una estrella normal y corriente
como cualquier otra de la Galaxia.
Una estrella es solamente una esfera de gas incandescente.
Se forma a partir de una nube de gas condensado y genera energía durante toda su vida debido a una cadena continua
de reacciones nucleares que tienen lugar en su núcleo.
La mayoría de las estrellas combinan átomos de hidrógeno para crear helio a través del proceso denominado fusión nuclear.
– el mismo proceso que en una devastadora bomba de hidrógeno.
Las estrellas son como una especie de centrales nucleares
que brillarán hasta que se queden sin “combustible”.
La vida de una estrella se puede resumir en un discreto comienzo y una evolución regular para llegar a un fin en ocasiones violento.
Pero, ¿cómo podemos saber que esto es así si una estrella vive, como mínimo, un millón de años más que nosotros?
Para investigar el ciclo de vida de un organismo en la Tierra
no necesitamos seguirle la pista durante toda su vida.
Basta con observar a muchos organismos a la vez.
Esto nos mostrará las diferentes fases de su ciclo vital.
Por ejemplo, cada fase de la vida de una persona es una instantánea
de la experiencia humana. Con las estrellas sucede lo mismo…
El ciclo vital de las estrellas puede durar miles de millones de años.
Hasta las estrellas menos longevas viven un millón de años,
– ¡mas tiempo que toda la historia de la humanidad!
por eso es tan difícil observar la evolución de una sola estrella.
Para estudiar el ciclo vital completo de una estrella,
desde su nacimiento hasta su muerte, tendremos que observar
a la vez a varias de ellas, en distintas fases evolutivas.
Las increíbles imágenes del Hubble han documentado el tumultuoso nacimiento de varias
estrellas mediante imponentes fotografías en color.
El nacimiento de las estrellas en la “maternidad estelar”puede servir
para reconstruir los fenómenos que crearon nuestro Sistema Solar.
El Hubble ha tenido que trabajar duro para conseguir estos datos ya que estas importantes pistas
sobre nuestro génesis se encuentran tras el velo de nubes molecurares incandescentes cargadas de polvo, donde se forman las estrellas.
En estos momentos están naciendo estrellas por todo el Universo.
Enormes columnas incandescentes de hidrógeno y polvo hacen guardia sobre sus cunas,
dejándose acariciar por la luz de las estrellas recién nacidas.
La habilidad del Hubble para observar la luz infrarroja le permite ver a través del polvo y el gas y mostrarnos
las estrellas recién nacidas como nunca antes había sido posible.
Uno de los descubrimientos más emocionantes del Hubble fue la observación de los discos de polvo
que rodean a algunas estrellas recién nacidas enterradas en las profundidades de la Nebulosa Orión.
Aquí estamos, siendo testigos de la creación de otros Sistemas Solares donde acabarán por formarse
nuevos planetas, como sucedió en nuestro Sistema Solar hace 4.500 millones de años.
En las primeras etapas de sus vidas, las estrellas pueden abastecerse de la nube de gas de la que nacieron.
La materia que cae en la estrella, al calentarse, forma burbujas o sale despedida hacia el camino
que sigue su eje de rotación como si se tratase de un eje a través de una rueda.
A menudo, de la misma nube de gas y polvo nacen varias estrellas.
Algunas pueden permanecer unidas para siempre, creciendo juntas,
como los amigos de la infancia que mantenemos durante toda la vida.
Las estrellas que nacen y viven en grupo tienen la misma edad, pero su masa es distinta.
Esto significa que les esperan destinos muy diferentes.
La vida humana es efímera comparada con la de una estrella. Sólo con mucha suerte se puede observar
el momento de transición entre dos etapas de la vida de una estrella.
Durante quince años, el Hubble nos ha permitido observar el envejecimiento de algunas
estrellas en tiempo real. El telescopio ha producido sorprendentes “películas”
que han permitido observar cómo algunas estrellas han cambiado durante este brevísimo lapso de tiempo astronómico.
El fin de las estrellas más masivas es un auténtico cataclismo.
Se destruyen a sí mismas mediante explosiones estelares (supernovas)
y durante unos meses se convierten en los objetos más brillantes
del Universo, eclipsando al resto de las estrellas de su galaxia materna.
Desde su lanzamiento, el Hubble ha observado la supernova 1987 A
y ha seguido la evolución de un anillo de gas que la rodea.
Se trata de la estrella en explosión más cercana de la era moderna.
El Hubble ha observado la aparición de puntos luminosos alrededor del anillo, como perlas en un collar.
Estos puntos son iluminados por descargas supersónicas liberadas durante la explosión de la estrella.
Tras los restos de la explosión de una estrella se puede ocultar un potente motor.
El Hubble observó el misterioso núcleo de la nebulosa del Cangrejo,
nacida de los restos de la explosión de una estrella en el año 1054, y descubrió su centro dinámico.
La región más profunda de esta nebulosa alberga un tipo de estrella especial: un púlsar.
Esta estrella rota como un faro irradiando un haz de luz y energía,
y alimenta la gran nebulosa de polvo y gas que la rodea.
Sin embargo, no todas las estrellas acaban su vida tan violentamente.
Las estrellas semejantes al Sol se enfrían al quedarse sin hidrógeno.
El núcleo se derrumba y los elementos más pesados arden,
haciendo que las capas exteriores se dilaten y se viertan en el espacio.
En ese momento, a las estrellas se les denomina “gigantes rojas”.
El Sol será una gigante roja dentro de unos miles de millones de años,
y se dilatará tanto que se tragará a Mercurio, a Venus y a la Tierra. Pero el fin de estas estrellas todavía no ha llegado.
Aún están a tiempo de convertirse en algo extraordinario…
Antes de morirse, las estrellas tienen su último momento de gloria.
En las últimas fases de la fusión nuclear, en la estrella soplan vientos
que provocan que la gigante roja se hinche de manera asombrosa.
Durante esta dilatación, el núcleo expuesto de la estrella
inunda el envoltorio gaseoso con una potente luz, haciéndolo brillar.
Los primeros astrónomos encontraban
un ligero parecido entre estas asombrosas estructuras y el planeta Urano
y por ello les llamaron nebulosas planetarias.
La agudeza visual del Hubble nos muestra que las nebulosas son como los copos de nieve: no hay dos iguales.
En la colección de imágenes del Hubble de nebulosas planetarias
se muestran formas increiblemente intrincadas y brillantes:
molinillos, turbulentos chorrros, elegantes copas, toneles…
Muy por encima de la atmósfera, desde su privilegiada situación,
el Hubble es el único telescopio que puede observar con todo detalle el dilatado envoltorio de estas estrellas moribundas.
Aquí vemos la diferencia entre imágenes del Hubble del 94 y 2002.
Uno de los grandes misterios de la astrofísica moderna
es cómo una simple bola de gas como el Sol puede formar esas intrincadas estructuras.
En algunas nebulosas planetarias es como si un aspersor cósmico
emitiese chorros que manan en direcciones opuestas
O quizá estas asombrosas formas habrán sido esculpidas por el campo magnético
de una estrella acompañante que encauza en forma de chorro el gas emitido?
Sea cual sea el motivo, las nebulosas planetarias se desvanecen en el espacio en sólo diez mil años
Igual que las flores fertilizan la tierra al descomponerse,
las nebulosas planetarias dispersan los elementos químicos producidos
dentro de la estrella durante su vida para nutrir el espacio que las rodea,
suministrando la materia prima para crear nuevas generaciones de estrellas, planetas, e incluso vida.
Debido a su rápida desaparición en la escala temporal cósmica,
nunca hay más de 15.000 nebulosas planetarias en la Vía Láctea.
Un monumento más duradero a la estrella muerta es el pequeño núcleo que deja atrás.
Conocidas como “enanas blancas”, cada una de estas estrellas del tamaño de la Tierra están destinadas
a pasar el resto de la eternidad consumiendo su calor residual hasta que, tras miles de millones de años,
alcanzan la gélida temperatura de 270 grados bajo cero.
COLISIONES CÓSMICAS
Vivimos en una enorme galaxia conocida como Vía Láctea.
Vista desde fuera, la Vïa Láctea es una espiral rotativa gigante formada por un eje central rodeado de largos brazos.
Entre las estrellas que la forman hay enormes cantidades de gas y polvo y un tipo de materia desconocida,
invisible para nosotros,
denominada “materia oscura”.
En uno de los brazos de la Vía Láctea está nuestro Sistema Solar.
En una noche clara, podemos ver 5.000 de las estrellas más cercanas.
Nuestros ojos no consiguen ver más allá de mil años luz de distancia
debido al polvo del espacio que amortigua la luz de las estrellas.
Sin un telescopio conseguimos ver sólo una mínima porción de los 100.000 años luz que mide la galaxia.
La Vía Láctea contiene cientos de miles de millones de estrellas.
Aunque se trata de un número casi insondable, sólo es el principio.
Se cree que hay más de cien mil millones de galaxias en el Universo. Cuántas estrellas será eso?
Pongamos aquí un grano de arena para representar el Sol. En un puñado de arena puede haber 50.000 granitos.
En una playa entera hay solamente los granos de arena suficientes para representar las estrellas de la Vía Láctea.
Hay tantas estrellas en el Universo que necesitaríamos contar
todos los granos de arena de todas las playas del mundo para conseguir un número parecido.
Cojamos un grano de arena y pongámoslo aquí para representar el Sol.
La estrella más cercana se encontraría a unos 30 km, así que nos llevaría casi un día llegar a ella.
Las galaxias son, básicamente, grandes cantidades de vacío.
Si juntásemos todas las estrellas de la Vía Láctea,
cabrían fácilmente entre nuestro Sol y la estrella más cercana.
De hecho, para llenar ese volumen, tendríamos que incluir
todas las estrellas de todas las galaxias del Universo.
Al mirar el cielo por la noche, el Universo parece estático.
Eso se debe a que la duración de nuestra vida equivale a unas gotas de agua en el océano universal del tiempo.
El Universo está en constante movimiento, pero necesitaríamos mucho más de
una vida para percibirlo.
Con tiempo suficiente, veríamos moverse las estrellas y las galaxias.
Las estrellas orbitan el centro de la Vía Láctea y las galaxias se acercan debido a sus fuerzas gravitatorias.
A veces hasta chocan. El Hubble ha sido testigo de numerosos choques entre galaxias.
Como majestuosos barcos en la más grandiosa de las noches, las galaxias se deslizan
acercándose cada vez más hasta que su interacción gravitatoria comienza a convertirlas
en intrincadas figuras que acaban por entrelazarse. Se trata de una inmensa danza cósmica cuya coreógrafa es la gravedad.
El choque entre galaxias se parece
al gesto de entrelazar los dedos.
La mayoría de las estrellas salen ilesas de la colisión.
Como mucho, la gravedad puede hacer que éstas salgan despedidas
junto con polvo y gas creando largas serpentinas. Las dos galaxias,
atrapadas en su mortal abrazo gravitatorio, continuarán orbitándose y,
tras miles de millones de años, acabarán fundiéndose en una sola. Se cree que muchas de las galaxias existentes
hoy en día son el resultado de la fusión de galaxias más pequeñas.
Debido a la violenta interacción entre las galaxias,
se crean nuevas estrellas a partir de grandes nubes de gas
en una especie de fuegos artificiales,
que forman brillantes agrupaciones azules.
El itinerario que sigue la Vía Láctea le hará chocar con nuestra galaxia más cercana: Andrómeda.
Se están aproximando a casi 500.000 km por hora
y chocarán dentro de tres mil millones de años.
La colisión provocará la magnífica fusión de las dos galaxias.
La Vía Láctea perderá su forma
de espiral y se convertirá en una elipse.
Dentro de ella estarán sus propias estrellas y las de Andrómeda.
La colisión vista desde la Tierra será algo parecido a esto. Y aunque esto tardará mucho tiempo en suceder,
en este preciso instante existen otras oscuras fuerzas de la naturaleza
jugando a nuestro alrededor, incluso ahora, mientras hablamos …
MONSTRUOS ESPACIALES
Los agujeros negros son los enigmáticos villanos del Universo. Se tragan todo lo que encuentran en su camino sin dejar escapar nada.
El centro de un agujero negro es un gran misterio…
Nada puede escapar del campo gravitatorio de un agujero negro.
Ni siquiera la luz. No hay manera de saber lo que hay allá dentro.
Entonces, ¿cómo sabemos que están ahí?
Los agujeros negros no pueden verse directamente.
Sin embargo, los astrónomos han estudiado los efectos indirectos
de su enorme campo gravitatorio.
El Hubble ha revelado los graves efectos distorsionadores de los agujeros negros en sus alrededores.
Los astrónomos han descubierto que cuando la materia es suficientemente compacta
alrededor de un agujero negro puede sonar como un timbre.
Ésta es la nota producida por un agujero negro.
El objeto emite un sonido a través del disco de materia que lo rodea. Los científicos lo han alterado
para que el oído humano lo pueda captar. En realidad es un “si bemol”, 57 octavas por debajo del “do” central.
Se cree que los agujeros negros son simples puntos en el Espacio.
Sin volumen, sin extensión, pero infinitamente densos.
Los agujeros negros surgen tras el colapso final de una estrella masiva.
El cuerpo estelar que queda tras el colapso de una estrella masiva
puede ser tan pesado que nada puede impedir que su volumen se reduzca infinitamente debido a su propio peso.
Aunque aparentemente la materia ha desaparecido continua ejerciendo
una poderosa fuerza gravitatoria que puede tragar a las estrellas y a otros objetos que se aproximen demasiado.
En los agujeros negros hay un punto de no-retorno denominado “horizonte de sucesos”.
Una vez que algo sobrepasa ese punto nunca más será visto. En su camino a través del horizonte de sucesos,
la estrella empezará a seguir una fatal órbita espiroidal.
A medida que la estrella se acerca al agujero negro,
la materia más cercana al mismo siente una atracción mayor
que el resto de la estrella y la va arrastrando hacia el agujero
hasta que las enormes fuerzas tidales la devoran.
Pero hay características de estos objetos aun más extrañas:
deforman el espacio e incluso ralentizan el paso del tiempo.
Todos los objetos deforman la estructura del tiempo y el espacio, pero los agujeros negros lo hacen hasta límites insospechados.
Según la famosa teoría de la relatividad de Einstein, si un intrépido viajero visitase un agujero negro
y vagase por el horizonte de sucesos sin ser absorbido,
a su regreso vería que el tiempo había pasado más despacio por él.
Quizá el más curioso de los objetos que los astrónomos han estudiado son los agujeros de gusano.
Un agujero de gusano es, básicamente, un atajo a través del espacio-tiempo desde un punto del Universo a otro.
Quizá los agujeros de gusano, si existen, nos permitan algún día
viajar por el Espacio más rápido de lo que lo haría la luz .
El Hubble ha demostrado que es probable que existan agujeros negros en el centro de todas las galaxias.
En la Vía Láctea hay uno gigante, quizá un millón de veces mayor que los surgidos tras los colapsos de estrellas masivas.
Éste podría ser el resultado de la fusión de varios agujeros negros
formados durante la historia remota de la galaxia.
Cuando dos galaxias chocan entre sí, sus agujeros negros protagonizan una complicada danza.
Mucho después de que las dos galaxias se hayan unido,
sus agujeros negros continúan orbitándose durante cientos de millones de años hasta que, finalmente,
se unen violentamente creando un único y pesado agujero negro. Se trata de un final tan potente que podría verse desde la Tierra
por medio de telescopios que detectasen ondas gravitatorias, o desde un vehículo espacial apropiado.
Mientras que las galaxias tardarían millones de años en unirse,
el cataclismo final en los núcleos sería relativamente breve.
Por ello, las probabilidades de presenciarlo serían mínimas.
Hasta hace 50 años los astrónomos pensaban que el Universo era un lugar tranquilo.
Nada más lejos de la realidad.
En el Espacio se producen a menudo acontecimientos violentos: explosiones de supernovas,
choques entre galaxias y la tremenda emisión de energía
debido a la gran cantidad de materia que impacta en los agujeros negros...
El descubrimiento de los quásares nos hizo imaginar el caos existente.
Desde los telescopios terrestres, los quásares parecían estrellas normales
Por ese motivo, los astrónomos los llamaron objetos “casi estelares”.
Pero los quásares son mucho más brillantes y lejanos que las estrellas.
Brillan 1.000 veces más que las galaxias normales y su energía procede de agujeros negros supermasivos.
Las estrellas que orbitan demasiado cerca del quásar son destruidas hundiéndose en él como agua en un enorme sumidero cósmico.
Las espirales de gas a millones de grados de temperatura forman un denso disco alrededor del agujero negro y despiden su energía
en grandes chorros hacia la parte superior e inferior del mismo.
Hay quásares en numerosas galaxias, muchas de las cuales están chocando violentamente entre sí.
Hay muchos mecanismos que podrían formar un quasar.
Los choques entre galaxias podrían ser la causa de su nacimiento,
pero el Hubble ha comprobado que éstos existen incluso en las galaxias más tranquilas.
Pero los quásares no son el único objeto altamente energético que han encontrado los astrónomos.
Un descubrimiento casual es algo que se encuentra sin buscarlo.
A menudo ese tipo de descubrimientos han cambiado el curso de la astronomía.
Las explosiones de rayos gamma fueron descubiertas por casualidad a finales de los años 60 por satélites militares estadounidenses
que estaban buscando indicios de pruebas nucleares soviéticas.
En su lugar, descubrieron unas de las explosiones
más potentes del Universo.
Estas explosiones se producen en el cielo al menos una vez al día. Aunque las explosiones de rayos gamma duran sólo unos segundos,
la energía liberada equivale a la cantidad de energía
generada por nuestra Vía Láctea en un par de siglos.
Para detectar los rayos gamma se necesitan aparatos especiales.
Durante 30 años, nadie conocía la causa de estas explosiones.
Era como ver la bala de rayos gamma sin ver la “pistola” que la había disparado.
Los telescopios terrestres y el Hubble la buscaron durante años.
Observaron los lugares del cielo donde se habían visto las explosiones de rayos gamma intentando encontrar algún objeto.
Pero todos los esfuerzos fueron en vano hasta que…
En el año 1999, las observaciones del Hubble fueron fundamentales para descubrir que estas monstruosas explosiones tenían lugar en galaxias muy distantes.
La causa podría ser la explosión ocasionada durante el colapso final de una estrella masiva…
o por el choque de dos objetos muy densos, como dos agujeros negros o un agujero negro y una estrella neutrón.
Los agujeros negros son unos de los objetos más exóticos del Universo.
Además de distorsionar la materia,
sus enormes campos gravitatorios son capaces de desviar la luz.
De hecho, los rayos de luz que pasan cerca de un agujero negro no seguirán líneas rectas,
sino nuevos caminos, creando el telescopio natural con más alcance que se pueda imaginar.
ILUSIONES GRAVITATORIAS
Igual que en el desierto se originan espejismos cuando el aire caliente situado sobre la arena desvía la luz de un objeto distante,
también podemos ver espejismos en el Universo.
El origen de los espejismos que vemos con ayuda del Hubble no es el aire caliente, sino lejanos grupos de galaxias.
Es decir, enormes concentraciones de materia.
Hace mucho tiempo, se pensaba que la Tierra era plana.
Esto es en cierto modo comprensible ya que, a simple vista, no podemos apreciar la curvatura de nuestro planeta.
El Espacio también es curvo aunque nosotros no lo podemos apreciar cuando miramos el firmamento
en una noche estrellada. Sin embargo, esa curvatura origina fenómenos que sí podemos ver…
Una de las teorías de Einstein es que la gravedad deforma el espacio y desvía los rayos de luz,
igual que las ondulaciones en un estanque crean un reflejo en forma de panal en el fondo arenoso.
El campo gravitatorio de grupos de galaxias masivas distorsiona e intensifica la luz
de galaxias lejanas en su camino hacia la Tierra.
Este efecto se llama “lente gravitatoria” y es como si mirásemos a través de una lupa gigante.
Las extrañas formas que los rayos de luz crean cuando se encuentran con un objeto pesado
dependen de la naturaleza del objeto que hace de lente. Así pues, el objeto de fondo puede presentar diferentes formas…
…anillos de Einstein, donde la imagen se aumenta y se comprime en un círculo de luz…
…imágenes múltiples, clones fantasmagóricos de galaxias lejanas,
o imágenes distorsionadas en forma de arco.
Aunque Einstein descubrió en el año 1915 que se produciría este efecto en el Espacio,
pensó que nunca se podría observar desde la Tierra.
Pero en 1919 se comprobó que sus cálculos eran correctos.
Durante una expedición para ver un eclipse de Sol
dirigida por el astrónomo británico Arthur Eddington, se observó
la posición de las estrellas alrededor del disco solar oscurecido.
Se comprobó que, cuando estaba el Sol en el cielo, las estrellas
variaban su posición casi de forma imperceptible, alejándose de él.
Hoy en día, gracias a los potentes telescopios terrestres
y, por supuesto al Hubble, se pueden observar tenues imágenes gravitatorias de objetos del Universo más distante.
El Hubble fue el primer telescopio que captó los detalles de los arcos,
revelando directamente la forma y la estructura interna de los deformados objetos de fondo.
En el 2003, los astrónomos descubrieron que un misterioso arco de luz que aparecía en una imagen del Hubble
era la mayor y más brillante región de creación de estrellas del Espacio.
Se necesita una gran cantidad de objetos masivos,
como grupos de galaxias, para que el Espacio se curve tanto
que los efectos puedan ser captados por un telescopio, incluso tratándose del Hubble.
Las lentes gravitatorias se han observado principalmente
alrededor de cúmulos formados por cientos de miles de galaxias,
las estructuras con los mayores vínculos gravitatorios del Universo.
Los astrónomos saben que la materia que vemos en el Universo es sólo un mínimo porcentaje de la masa total que debe existir en él.
La fuerza gravitatoria que ejerce
la materia visible no es suficiente para mantener unidos a las galaxias y cúmulos de galaxias.
Dado que la deformación de las imágenes en forma de arco depende de la masa total de las lentes gravitatorias,
éstas pueden usarse para “pesar” los cúmulos y determinar la distribución de la materia oscura oculta.
En algunas de las nítidas imágenes enviadas por el Hubble se pueden unir a simple vista los diferentes arcos
procedentes de la misma galaxia. Este proceso permite a los astrónomos estudiar
los detalles de las galaxias que se encuentran demasiado lejos.
Una lente gravitatoria puede funcionar como una especie de “telescopio natural”. En el 2004,
el Hubble detectó la galaxia más distante del Universo
gracias al aumento de una lente gravitatoria.
NACIMIENTO Y MUERTE DEL UNIVERSO
Aunque la velocidad de la luz en el vacío es insuperable, no deja de tratarse de una velocidad finita.
Esto significa que a los rayos de luz les lleva cierto tiempo viajar entre dos puntos en el espacio.
La velocidad de la luz es de unos 300.000 km por segundo.
300.000 km es casi la distancia entre la Tierra y la Luna.
Por lo tanto, la luz tarda un segundo en viajar de Luna a la Tierra.
Cuando miramos a la Luna, la vemos tal y como era hace un segundo.
Quién no se ha imaginado cómo sería viajar en el tiempo?
La velocidad finita de la luz casi nos lo permite, ya que nos deja mirar hacia atrás en el tiempo.
En el Espacio, sólo necesitamos esperar a que la luz procedente de lugares distantes llegue a nosotros para ver
cómo eran las cosas cuando comenzó su viaje.
El Hubble nos ha mostrado la mayor retrospectiva jamás lograda.
Lo que están viendo los cosmólogos es simplemente asombroso.
En los años 20, el astrónomo Edwin Hubble descubrió que la mayoría de las galaxias parecían alejarse de nosotros
a una velocidad directamente proporcional a su distancia. Cuanto más lejana estaba la galaxia,
más rápido parecía alejarse. Esto se debe a la expansión del Universo.
Esa expansión comenzó hace miles de millones de años con una enorme explosión denominada Big Bang.
El índice de expansión es la clave para calcular el tamaño y la edad
del Universo. Este índice se llama Constante de Hubble.
La edad y el tamaño del Universo puede calcularse invirtiendo la expansión hasta llegar
al pequeño punto de energía del que surgió todo.
La principal razón científica para construir el Hubble fue determinar el tamaño y la edad del Universo.
La investigación para determinar la Constante de Hubble fue liderada
con el Hubble unos distantes y precisos indicadores de distancias,
un tipo especial de estrellas variables llamadas Cefeidas.
Las Cefeidas tienen variaciones de brillo muy estables y predecibles.
La periodicidad de dichas variaciones depende de las propiedades físicas de la estrella,
lo que puede utilizarse para determinar su distancia de forma muy eficaz.
Por ello estas estrellas son conocidas como candelas estándar.
Las Cefeidas se han utilizado como mojones para calcular las distancias a las supernovas,
que son mucho más brillantes y se pueden ver desde distancias mucho mayores.
La alta resolución del Hubble le ha permitido medir la luz de las explosiones de las
supernovas de forma más precisa que cualquier otro instrumento.
Desde la Tierra, la imagen de una supernova generalmente se confunde con la galaxia en la que se encuentra.
El Hubble es capaz de distinguir la luz de las dos fuentes por separado.
Las Cefeidas y las supernovas se han utilizado para medir las distancias estelares en el Universo.
Hoy en día, gracias al Hubble, conocemos la edad del Universo con más precisión que nunca:
14 mil millones de años.
Durante muchos años, los astrónomos han discutido si la expansión del Universo se frenaría en un futuro lejano
haciéndolo colapsar en un abrasador “Big Crunch”, o si continuaría su expansión cada vez más lentamente.
Para medir las distancias hasta las remotas supernovas se utilizaron de forma combinada los telescopios terrestres
más potentes y el telescopio espacial Hubble.
Pero parece que la expansión de nuestro Universo, lejos de ralentizarse, se está acelerando.
Cuando el Hubble observó los cambios producidos por el paso del tiempo en el proceso de expansión
del Universo descubrió que, sorprendentemente, durante la primera mitad de la historia cósmica,
el ritmo de expansión se estaba ralentizando. Posteriormente, una misteriosa fuerza anti-gravitatoria
hizo que el Universo comenzase a acelerarse, hasta hoy.
Esto significa que la fuerza anti-gravitatoria es cada vez mayor. De continuar así, acabaría anulando a la gravedad
y catapultaría al Universo hacia una rapidísima aceleración
que fragmentaría todo en átomos.
Los cosmólogos han llamado a este escenario de pesadilla el “Big Rip”.
EL FIN DE LOS TIEMPOS
Estamos recibiendo noticias inesperadas del Espacio profundo.
Igual que los arqueólogos cavan más hondo para encontrar fósiles
más antiguos, los astrónomos “excavan” más y más allá del principio de los tiempos buscando la luz irradiada
por objetos cada vez más lejanos.
En la Navidad de 1995, el Hubble inició la era de la astroarqueología
Orientar el telescopio más sofisticado del mundo hacia la misma región celeste durante decenas de días puede parecer un poco extraño.
Eso fue lo que muchos astrónomos pensaron cuando este experimento se llevó a cabo por primera vez a finales de 1995.
‘Los “Campos Profundos” consisten en mantener el telescopio orientado hacia la misma región del cielo durante un largo período
tratando de recoger la mayor cantidad de luz posible.
Cuanto más “profunda” es la observación, más tenues son los objetos descubiertos.
Éstos pueden ser tenues por naturaleza o porque se encuentran a grandes distancias.
“Cuando se propuso por primera vez este experimento,
nadie sabía si produciría algún resultado científico interesante”.
Pero cuando vimos la primera imagen nos quedamos atónitos. ¡Más de 3.000 galaxias en un campo minúsculo!”.
Se seleccióno la región del Cazo, en la Osa Mayor
por ser una de las regiones más vacías del Espacio. De este modo, el Hubble podría mirar mucho más allá de las
estrellas de nuestra Vía Láctea y de las galaxias más cercanas.
Las miles de galaxias observadas en el primer Campo Profundo se
encontraban en diferentes fases de sus vidas,
lo que permitió a los astrónomos
estudiar su evolución a través del tiempo.
Al primer Campo Profundo le siguió un segundo, esta vez orientado hacia los cielos del sur.
Los Campos Profundos Norte y Sur del Hubble dieron la oportunidad a los astrónomos de asomarse por primera vez al antiguo Universo.
Algunos de los objetos de las imágenes eran tan tenues que verlos
sería tan dificil como distinguir una linterna en la Luna desde la Tierra.
“El Campo profundo del Hubble significó una nueva era para la cosmología observacional
ya que formó nuestra visión del Universo distante”
Los Campos Profundos del Hubble provocaron una verdadera revolución en la astronomía moderna.
Tras el primero de ellos, casi todos los telescopios terrestres y espaciales se orientaron hacia esa misma región celeste.
De la combinación de las observaciones de todos ellos surgieron algunos
de los resultados más interesantes para la astronomía.
Nos dieron la primera imagen clara del ritmo de formación de las estrellas en el Universo
y demostraron que ésta tuvo su punto culminante unos miles de millones de años después de la creación del Universo,
momento en el que el número de estrellas en formación superaba 10 veces al número actual.
Una vez que los astrónomos del Hubble comenzaron a descubrir el Universo más distante,
intentaron retroceder todavía más en el tiempo.
Entre los años 2003 y 2004 el Hubble llevó a cabo su más profunda observación: el Campo Ultra Profundo del Hubble.
Fue una observación de 28 días de una región del Espacio
lejos de cualquier otro Campo Profundo estudiado hasta entonces.
El Campo Ultra Profundo del Hubble muestra las primeras galaxias surgidas tras la denominada “Edad Oscura” ,
el lapso de tiempo inmediatamente posterior al Big Bang, cuando las primeras estrellas comenzaron a calentar el frío y oscuro Universo.
Tras el Big Bang, antes de la era de las estrellas y las galaxias,
la distribución de la materia era bastante equitativa.
Con el paso del tiempo empezó a actuar la reina de las fuerzas – la gravedad. Lenta pero constante…
Bajo la influencia de la gravedad de la misteriosa materia oscura,
los pequeños grupos de materia comenzaron a unirse en regiones donde la densidad era ligeramente superior a la media.
Sin estrellas para iluminar el Espacio, el Universo estaba en su Edad Oscura.
Donde la densidad de los grupos era mayor se atrajo más materia,
librándose así una batalla entre la expansión del Espacio y la fuerza de gravedad.
Las regiones en las que ganó la gravedad, dejaron de expandirse y comenzaron a entrar en colapso hacia su propio centro.
Así nacieron las primeras estrellas y galaxias.
Donde la densidad de la materia era mayor,
se formaron las mayores estructuras conocidas: los cúmulos de galaxias.
Las imágenes del Campo Profundo están salpicadas de galaxias de diferentes formas, tamaños y colores.
Los astrónomos pasarán años estudiando las formas
de estas galaxias para entender cómo se formaron y cómo evolucionaron desde el Big Bang.
Existen galaxias con las clásicas formas de espiral o elipse
y otras más originales con forma de palillos
o eslabones. Algunas de ellas interactúan entre sí.
Estas extrañas galaxias forman parte de una época
en que el Universo era un caos en el
que no existía ningún tipo de orden.
Una de las ventajas de los instrumentos del Hubble que integra numerosos instrumentos
que permiten realizar diferentes observaciones al mismo tiempo.
El Campo Ultra Profundo del Hubble consta de dos imágenes tomadas por dos instrumentos diferentes:
la cámara ACS y la NICMOS. Ésta última detecta
la luz infrarroja, por lo que puede captar imágenes de las galaxias más lejanas.
El Universo en expansión ha estirado y disminuído tanto la luz de estos objetos que sólo son visibles