|
En
los temas anteriores hemos considerado aspectos que conciernen a la
formación, estructura y evolución de las estrellas y descrito propiedades
significativas de esas gigantescas estructuras que son las galaxias
y sus modos de agrupación. Las innovaciones técnicas incorporadas a
la observación astronómica, conjuntamente con el progreso teórico, nos
han permitido alcanzar enormes distancias y de este modo profundizar
en el tiempo. Sabemos como eran las galaxias hace miles de millones
de años e incluso, gracias al Telescopio Espacial Hubble, hemos encontrado
pequeñas estructuras que pudieron ser la base de su formación. Los objetos
que descubrimos en el curso de nuestra exploración no son entidades
aisladas. Existen, a distintas escalas, interacciones entre ellos que
en muchos casos son la fuente misma de su formación y evolución. Los
planetas aparecen dispuestos en sistemas que orbitan en torno a una
estrella común. Muchas de sus propiedades e incluso su existencia misma
están ligadas a la estrella central. Esta posee una masa que gobierna
su evolución y que está determinada en gran medida por la composición
de la nebulosa parental que ha sido enriquecida en elementos químicos
más pesados por generaciones estelares precedentes. Las estrellas están
agrupadas en estructuras como los cúmulos estelares y las galaxias,
que imponen unas propiedades dinámicas a cada uno de sus miembros. Los
cúmulos de galaxias condicionan además la morfología y evolución de
sus miembros. A una escala todavía mayor, el descubrimiento reciente
de espacios vacíos rodeados por supercúmulos de galaxias ha sido interpretado
como resultado de un proceso de formación común de ambas estructuras.
Los hechos anteriores, junto con los que describiremos más adelante,
muestran que las estructuras cósmicas están ordenadas en un sistema
único, donde todas sus partes están relacionadas físicamente. A esta
entidad le llamamos universo y a la disciplina que estudia su origen,
estructura y evolución, Cosmología. La astrofísica extragaláctica nació
en el primer tercio del siglo XX, con los trabajos de Humanson y Hubble
entre otros. Es comprensible que en el pasado hubiera pensadores para
los que la Cosmología era una ciencia imposible. Y ello porque no disponían
de evidencias que probaran la existencia de un universo en el sentido
apuntado anteriormente. Buscamos conocer el pasado del universo y establecer
cual va a ser su futuro. Una tarea nada fácil. Como ya señalamos en
la Introducción, no podemos elegir el lugar e instante de observación,
desconocemos si hay límites y no sabemos si las partes del universo
que observamos son representativas de la totalidad. Tampoco podemos
inferir su naturaleza comparándolo con otros. Y el tiempo que la humanidad
ha dedicado a su observación es insignificante comparado no ya con la
vida del universo, sino con la de cualquier estrella. Por ello la Cosmología
utiliza métodos que incluyen una combinación de resultados observacionales,
hipótesis de trabajo y teoría. En este tema vamos a describir un conjunto
de hechos que proporcionan información sobre el universo como un todo.
Constituyen la base empírica de la cosmología observacional y cualquier
predicción teórica para que pueda ser aceptada debe tenerlos en cuenta
y ser consistente con ellos.
|
|
|
Recordemos
que la ley de Hubble,
v = Ho x d, establece, sobre bases puramente empíricas, que a partir
de una distancia suficientemente grande todas las galaxias se alejan
de nosotros con una velocidad que es proporcional a su distancia. Este
resultado es independiente de la dirección de observación. Las galaxias
próximas, por ejemplo aquellas que son miembros del Grupo Local, no
verifican esta ley. Aproximadamente la mitad se acerca a nosotros y
el resto se aleja. Las velocidades de sus miembros están comprendidas
en un rango muy amplio de valores y no aparecen relacionadas con la
distancias. El propio Grupo Local está sometido además a la atracción
del cúmulo de galaxias Virgo. Las velocidades, que llamaremos peculiares,
medidas en estas galaxias cercanas son debidas prioritariamente a sus
movimientos orbitales y perturbaciones provocadas por miembros del propio
Grupo y los cúmulos masivos próximos. Por ejemplo la velocidad medida
en la Gran Nube de Magallanes, es mil veces mayor que la resultante
de aplicar la ley de Hubble. Las galaxias lejanas tienen también estos
movimientos peculiares por lo que en principio sus velocidades no deberían
ser las mismas por el hecho de estar a la misma distancia, teniendo
en cuenta que pueden incluso estar ubicadas en cúmulos de características
dinámicas muy diferentes. La Gran Nube de Magallanes es la galaxia más
próxima y tiene una velocidad de 270 km/s. Pero si por ejemplo estuviera
a 400 millones de años luz y su movimiento peculiar fuera el mismo que
tiene en el Grupo Local, su velocidad sería de unos 9000 km/s, duplicándose
este valor si la distancia fuera el doble. Cuanto mayor es la distancia
más grande son las velocidades y este resultado indica que las galaxias
están participando de un movimiento de expansión uniforme. Así la distancia
entre las galaxias vecinas aumenta por el mismo factor en un intervalo
dado de tiempo. Consideramos el movimiento relativo de dos galaxias
B y C respecto de la galaxia A ( figura 1).
|
|
|
En
un instante dado del pasado, la distancia CA es doble de BA. La velocidad
de C duplica la que tiene B. En el instante actual, las distancias CA
y BA son mayores, pero CA sigue siendo el doble de BA y lo mismo ocurre
con la velocidad de recesión. Este resultado es una consecuencia de
la expansión uniforme del espacio. Si el universo está actualmente en
expansión, como muestra la ley de Hubble, podemos predecir que en el
pasado su volumen fue más pequeño, y en consecuencia su densidad y temperatura
tuvieron que ser mayores. No es sorprendente entonces que la edad del
universo esté relacionada con la tasa de expansión y dependa de la constante
de Hubble, Ho.
|
|
