de las supernovas
46. La edad del Universo
Figura 46.1. Las más viejas. Esta imagen presenta el acercamiento progresivo a una región del cúmulo globular M4, donde se han hallado las estrellas más viejas de la Vía Láctea (señaladas en círculos azules). Su edad, entre doce y trece mil millones de años, concuerda con las últimas
estimaciones de la edad del Universo. Fuente: HST.
Hasta mediados de los 60 del último siglo, dos grandes líneas de
pensamiento se disputaron la hegemonía de la Cosmología. Una recibía el nombre de Teoría del Estado Estacionario y postulaba un Universo sin principio ni fin. La otra, conocida como la Gran Explosión (o Big Bang), presentaba algunas semejanzas con las creencias ancestrales más enraizadas: el Universo tuvo un principio. Esta última es la más aceptada hoy en día entre los astrónomos y, aunque el modelo estacionario levanta la cabeza algunas veces, una gran explosión lo
vuelve al polvo de nuevo; pero ésta es una historia que merece ser contada aparte.
El cálculo
La siguiente pregunta es obvia: si el Universo tuvo un principio, ¿cuándo sucedió? Resulta claro que el Universo no puede ser más joven que cualquiera de sus componentes; así pues, si medimos la edad de los objetos más viejos a nuestro alcance, si buscamos los fósiles galácticos más antiguos, éstos nos darán una cota inferior de la edad del
Figura 46.2. NGC 4603. Esta galaxia es la más lejana en la que se han hallado estrellas variables cefeidas, empleadas como candelas estándar. Su estudio contribuyó en el cálculo de la constante de Hubble. Fuente: HST.
Universo. Por otro lado, si la constante de Hubble mide la variación de la velocidad de expansión con el radio del Universo, su inversa nos proporcionará una estimación del tiempo
transcurrido hasta el momento actual. ¡Qué felicidad, al menos dos métodos para medir lo mismo! Pues bien, durante años ha sido nuestra peor pesadilla: no había quien se pusiera de acuerdo. Tanto las edades derivadas de “las constantes” de Hubble
medidas, como las obtenidas a través de los cúmulos globulares, o
agrupaciones de estrellas muy viejas, presentaban valores que iban de los 12 a los 20 mil millones de años. Algunos se preguntarán: ¿éste es el grado de fiabilidad que tiene la astronomía? Pues sí, y retamos al lector a pensar en métodos para datar una estrella o un sistema estelar o para medir la constante de Hubble. Cualquiera de ellos es, sin duda, indirecto, además de requerir de teorías intermedias que conecten causas y efectos paso a paso, el uso de constantes y parámetros ya medidos pero cuyo valor sólo se conoce con una determinada precisión, buenos telescopios, una buena dosis de paciencia... y mucha suerte.
Tuvimos suerte. Un experimento especialmente diseñado para medir las variaciones de temperatura de la radiación de fondo del Universo (WMAP), la huella imperecedera de la
gran explosión, permitió medir la edad del Universo. La interpretación de los resultados no es trivial y necesita de un buen conjunto de hipótesis, pero es lo mejor que tenemos y el valor obtenido es muy similar al calculado para los fósiles más viejos de nuestra galaxia: casi catorce mil millones de años. La antigüedad del todo y de las partes parecen coincidir, viniendo de métodos y teorías claramente diferenciadas. Ahora todo parece estar en orden…, aunque hemos tardado una eternidad en descubrirlo.
Figura 46.3. Historia. Breve esquema de la evolución del Universo, desde el Big Bang
hasta nuestros días. Fuente: NASA. Investigación
La constante inconstante La constante de Hubble, que relaciona la distancia de las galaxias con la velocidad a la que se alejan, ha sido objeto de intensas discusiones desde que se descubrió que el Universo se expandía. Se mide en kilómetros por segundo por megapársec (un megapársec —mpc— es algo más de tres años luz), de modo que si la constante fuera 50 km/s/mpc, una galaxia situada a 10 megapársecs de distancia se alejaría a una velocidad de 500 kilómetros por segundo.
La primera estimación de la constante fue realizada por el mismo Hubble, que la fijó en 500 km/s/mpc. La edad del Universo inferida a partir de sus cálculos era de dos mil millones de años, un cálculo que se topó con un escollo cuando el estudio radiactivo de las rocas terrestres desveló que la edad de nuestro planeta era ¡mil millones de años mayor que la del propio
Universo! Ante esta incongruencia, Walter Baade realizó, en la década de los cincuenta, una serie de estudios con los que descubrió el origen del error: lo que Hubble tomó por “candelas estándar” —objetos cuya luminosidad no varía con la distancia— no eran estrellas individuales, sino cúmulos globulares, o agrupaciones de estrellas cuya luminosidad sí varía. A pesar de este avance, el debate prosiguió a cargo de, por un lado, Alan Sandage, cuya constante de Hubble descendió de 180 a 55 km/s/mpc en apenas quince años, y, por otro, de Gerard de Vaucouleurs, que apostaba por un valor en torno a los 100 km/s/mpc.
La discusión se zanjó a finales del siglo pasado cuando un grupo de astrónomos empleó el Telescopio Espacial Hubble para establecer, con un margen pequeño de error, la constante de Hubble en 70 km/s/mpc.
Etapa de formación de las primeras estrellas Este mapa muestra las variaciones de
temperatura en el fondo cósmico de microondas, las semillas de las estructuras que pueblan el Universo
379.000 años
0 200 millones
de años 1.000 millonesde años Presente
Etapa de formación de las primeras galaxias Hoy día el Universo cuenta con 13.700 años
equeñísimas fluctuaciones en la densidad de la materia original fueron la semilla de las estructuras que hoy día pueblan el Universo
Desde la prehistoria, casi todas las culturas han buscado el orden en el azar del firmamento nocturno, y un buen ejemplo de ello son esas agrupaciones arbitrarias llamadas constelaciones. No obstante, el orden real va por otro camino: las estrellas que vemos en el cielo forman parte de nuestra galaxia, la Vía Láctea, cuya estructura comenzó a esbozar William Herschel a finales del siglo XVII. A principios del siglo XX, Edwin Hubble descubrió que la Vía Láctea pertenece a un grupo formado por treinta galaxias, que a su vez se encuentra en las afueras de un “supercúmulo” que mide unos 145 millones de años luz y contiene 50
cúmulos de galaxias. Algunos de estos cúmulos, como el situado en la constelación de Virgo, son verdaderos gigantes que agrupan a más de mil galaxias.
Hasta los años 80 se pensaba que las mayores estructuras en el Universo eran del tamaño de un supercúmulo. Sin embargo, en 1986 se descubrió el Gran Atractor, una estructura situada a unos 250 millones de años luz de nuestra galaxia y que recibe su nombre porque ejerce un tirón gravitatorio tan
poderoso que tanto nosotros como todo el supercúmulo local estamos cayendo en su dirección.
Los cartografiados, o mapas de galaxias realizados a finales de los 80, demostraron que las estructuras como el Gran Atractor son comunes en nuestro Universo: la distribución de las galaxias tiene una estructura irregular,