¿Dónde estamos en el Universo?

Los astrónomos comienzan a ubicar a la Tierra en el lugar correcto del Cosmos, un enigma que nos ha inquietado desde el principio de los tiempos.

Nuestro afán y curiosidad por conocer dónde nos encontramos y buscar nuestra posición en el Cosmos ha sido desde siempre una prueba a superar. Ha sido un largo camino que en ocasiones nos ha colocado en lugares equivocados, casi siempre motivado por ideas que no tienen nada que ver con la ciencia. Por ello, nuestra inquietud para conocer el lugar en el Universo donde nos hallamos ha fracasado de manera estrepitosa, pero a pesar de ello, parece que comenzamos a ver el camino correcto.

Para emprender el largo sendero que nos ha llevado a casi entender dónde nos encontramos, hay que partir desde muy atrás en el tiempo. Primero tuvimos que aprender a conocer qué era nuestro planeta; ¿un mundo plano o tal vez una esfera? Casi todas las civilizaciones pensaron que nos encontrábamos en un mundo plano y que al llegar a su final caeríamos al abismo. En realidad existía pánico en llegar al supuesto final de los océanos y caer, quién sabe dónde.

La Tierra desde la Luna.

La Tierra es redonda. Pitágoras (582 a. C.-507 a. C.), piensa que la Tierra es una esfera, porque es la figura geométrica más perfecta, pero no tiene forma de demostrarlo. Para ello habría que esperar a Eratóstenes (Cirene, 276 a. C.-Alejandría, 194 a. C.). En la ciudad de Siena, ahora Asuán, notó que en el solsticio de verano, cuando el Sol está en todo lo alto, los objetos verticales no proyectaban sombras, pero en Alejandría sí lo hacía, con un ángulo de 7o 12’ con respecto a Siena. Como conocía la distancia entre ambas ciudades, era fácil averiguar la circunferencia de la Tierra. Una regla de tres nos determina la circunferencia de la Tierra: si entre ambas ciudades hay X km y tienen una diferencia de 7o 12’, en 360º habrá X km. Bien, el resultado fue de 39.614,4 km, frente a los admitidos actualmente de 40.008, es decir, lo clavó, y a partir de aquí no había dudas de que la Tierra era una esfera. De forma empírica se comprueba con el viaje alrededor de la Tierra de Magallanes y Elcano, finalizado en 1522. Hasta 1961 no vería el hombre por primera vez la redondez de la Tierra desde el espacio, gracias al cosmonauta soviético Yuri Gagarin.

La Tierra es el centro del Sistema Solar. Pero el hecho de conocer la esfericidad de la Tierra no nos acercaba a nuestra posición en el Sistema Solar. El astrónomo y geógrafo Claudio Ptolomeo (85 d.C.-165 d.C.) publicó en el siglo II su obra maestra; ‘Almagesto’, en el que decide colocar a la Tierra como centro del Sistema Solar. Esta idea perduró en el tiempo unos 1.400 años, hasta el 1543. ¡1.400 años perdidos! Es una de las grandes ideas equivocadas que más ha perdurado en el tiempo, aunque Aristóteles (384 a. C.-322 a. C.) ya enseñaba este peculiar pensamiento, aun sabiendo que había pruebas en contra, como que Mercurio y Venus nunca se separan mucho del Sol, por lo tanto giran alrededor de él y no de la Tierra. En fin, teníamos que ser el centro de todo, aunque no somos de nada, como seguiremos viendo.

Ahora la Tierra no es el centro del Sistema Solar. Oficialmente, es Copérnico quien sitúa al Sol en el centro del Sistema Solar, aunque esta idea probada llega desde muy atrás en el tiempo y procede de Aristarco de Samos (310-230 a. C.). La obra de Copérnico ‘De revolutionibusorbiumcoelestium’, sobre el Heliocentrismo (el Sol en el centro del Sistema Solar), es publicada en 1543. Así pues, para situarnos un poco, sabemos que oficialmente la Tierra no es el centro del Sistema Solar. Hemos quedado desplazados.

Ubicación del Sistema Solar en la Vía Láctea.

Tampoco somos el centro de la Vía Láctea. Damos un paso de gigante para saltar a nuestra Galaxia, la Vía Láctea. Por comparación, nuestra galaxia es como una inmensa playa y nuestro sistema solar sería sólo un grano de arena, el resto de los granos son otras estrellas. Nuestra Galaxia es una isla en el Universo, con cien mil millones de estrellas. Pero existen al menos otras cien mil millones de galaxias similares. La Vía Láctea es como un disco de música, plano y con brazos espirales, con un abultamiento central o bulbo. Tiene unas dimensiones de 100.000 años luz (un año luz equivale a 9,6 billones de km.). Estas cifras marean, pero aún no nos hemos alejado mucho en el Universo. Un rayo de luz tardaría en alcanzar la otra punta de la galaxia 100.000 años viajando a 300.000 km/s. Esta es nuestra isla cósmica.

A principios del siglo XX, el astrónomo Kaptein comenzaba a dar el tamaño en cifras de la Vía Láctea, pero se quedó corto en sus mediciones, aunque se empezaba a ver la luz, pero erró al acercar el Sistema Solar al centro de la Vía Láctea. Craso error. El astrónomo Harlow Shapley, que trabajaba en el Observatorio de Monte Wilson, observó que la mayoría de los cúmulos globulares, que son grupos esféricos de hasta un millón de estrellas en apelotonada multitud y que giran alrededor de la galaxia, lo hacían hacia el centro de ella, que es donde hay más fuerza de gravedad al haber mayor concentración de estrellas. Esto indicaba que el Sistema Solar estaba muy lejos del centro de la galaxia, a unos 30.000 años luz de él, casi en los suburbios de la Vía Láctea. Otra vez quedamos desplazados.

El grupo Local de galaxias es un cúmulo de galaxias, las más cercanas a la Vía Láctea, incluyendo ésta. Es un grupo de más de 50 miembros, de modo que la mayor de esas galaxias es la de Andrómeda, el doble que la nuestra y con el doble de estrellas (200.000 millones). La segunda en tamaño es la Vía Láctea, con más de 20 galaxias satélites que giran a nuestro alrededor, siendo las más famosas las Nubes de Magallanes, sólo visibles a simple vista desde el hemisferio sur. Dentro de muchos años la galaxia de Andrómeda nos absorberá, así como al resto de galaxias del Grupo Local, creando una galaxia gigante.

El supercúmulo de Virgo

Unos 100 cúmulos de galaxias “próximas” como nuestro cúmulo, el Grupo Local, conforman una macroestructura cósmica de 200 millones de años luz de diámetro, denominado el Supercúmulo de Virgo, conteniendo más de mil galaxias. El Grupo Local gira alrededor del centro del Supercúmulo de Virgo, que lo forma un cúmulo de galaxias denominado el cúmulo de Virgo, pero lo hacemos en su periferia, a unos 60 millones de años-luz. Quien domina el núcleo de esta gigantesca estructura, es la supergalaxia M 87, una galaxia esférica que contiene un billón de estrellas y un tamaño cinco veces mayor que la Vía Láctea. Dentro de muchos años nuestro destino será caer hacia aquella galaxia, al igual que todas las galaxias del Supercúmulo de Virgo.

Supercúmulo de Vrigo.

Si no nos hemos perdido ante tal enormidad, continuamos. El conjunto de los supercúmulos cercanos conforman otra inimaginable megaestructura cósmica denominada el Hipercúmulo de Virgo. Éste se compone de algunas decenas de los supercúmulos de galaxias “cercanos”, entre ellos el supercúmulo de Virgo. La Gran Muralla es la segunda mayor estructura cósmica conocida. Se compone de algunos hipercúmulos de galaxias, entre ellos el nuestro, el Hipercúmulo de Virgo. La gran Muralla mide 500 millones de años luz de largo.

La Muralla de Sloan es la mayor estructura conocida del Universo. Fue descubierta recientemente, en 2003. Tiene una extensión inimaginable de 1.400 millones de años luz (1.400 millones multiplicado por 9,6 billones sería el resultado del tamaño en km.). Otro de los grandes misterios del Universo es el denominado Gran Atractor, una fuerza descomunal, que hace que miles de galaxias, incluida la nuestra, se dirijan hacia él.

El Universo es como una esponja, tal vez redonda, que se hincha como un globo a cada momento que pasa. En la superficie de ese globo existen cavidades como la esponja. Las galaxias, los cúmulos de galaxias, los hipercúmulos y otras estructuras mayores están pegados a las paredes de esas cavidades, dejando grandes huecos, como si fueran espacios vacíos o pompas. Pero en esos huecos habita la Materia Oscura, materia que existe, pero que no se ve y se deja notar por su fuerza de gravedad. En realidad sólo vemos el 10 por ciento de la materia del Universo el resto es materia oscura. Mientras, el Universo se expande y las galaxias, a nivel global se separan. Caben dos posibilidades futuras para el Universo. Puede llegar un momento en que la expansión se frene y caiga sobre sí mismo, volviendo a reunificarse toda la materia y energía en un sólo punto, para volver a explotar en un proceso cíclico infinito, pero puede que el Universo se expanda indefinidamente. Con el tiempo, las estrellas se apagarán, las galaxias dejarán de existir y el Universo desaparecerá, al menos el nuestro, aunque es probable que existan otros universos.

…y ante esta inmensidad cósmica, ¿dónde estamos?

 

Miguel Gilarte Fernández 
Director del Observatorio Astronómico de Almadén de la Plata y presidente de la Asociación Astronómica de España.

Quizás también le interese:
¿Dónde está el centro del universo? 


 

Midiendo el tamaño del cometa ISON

El cometa C/2012 S1 ISON fue descubierto a finales del año pasado y rápidamente captó la atención de los astrónomos por su actividad inusual dada la enorme distancia a la que se encontraba. Si las tendencias observadas hasta ahora continúan, es de prever que sea uno de los cometas más brillantes vistos desde la Tierra en décadas.

Astrónomos de la Universidad de Maryland – College Park (UMCP) y del Observatorio Lowell han utilizado el satélite Swift de la NASA para estudiar el cometa ISON. Utilizando imágenes captadas durante los dos últimos meses por el Telescopio Ultravioleta/Óptico (UVOT) del Swift, el equipo ha realizado una estimación inicial del agua y polvo que desprende este cometa, para, de esta forma poder inferir el tamaño de su núcleo.

Existen factores adicionales que hacen que este cometa tenga un interés especial, como el paso cercano a Marte seguido de un abrasador acercamiento al Sol. En febrero la NASA pidió a un equipo de expertos que pusieran en marcha la Campaña de Observación del Cometa ISON (CIOC) para ayudar en la obtención de datos de utilidad científica por parte de los distintos telescopios terrestres y espaciales.

Como el resto de cometas, ISON es un conglomerado de hielo y polvo. Los cometas, a los que con frecuencia se les denomina “bolas de nieve sucias” emiten gas y polvo a medida que se aproximan al Sol al pasar este hielo directamente al estado gaseoso en un proceso denominado sublimación. Los chorros de gas desprendidos también contienen polvo que refleja la luz del Sol y hace visible su cola.

Generalmente, el contenido en agua de los cometas permanece congelado hasta que alcanza una distancia al Sol de unas tres veces la distancia entre la Tierra y el Sol. Aunque el agua no puede ser detectada directamente por el UVOT , las moléculas de agua (H2O) as ser expuestas a la luz ultravioleta del Sol se descomponen rápidamente en un átomo hidrógeno (H) y un hidroxilo (OH). Es precisamente la energía emitida por estos hidroxilos lo que detecta el UVOT, así como la luz reflejada por el polvo.

Las observaciones del 30 de enero revelaban que el cometa ISON esparcía a su paso unas 51 toneladas de polvo por minuto. En contraste sólo liberaba 60 kilos de agua por minuto, debido a que en esa fecha aun se encontraba a una gran distancia de nuestra estrella. Otros gases en estado sólido como el dióxido de carbono y el monóxido de carbono se evaporan a distancias mayores que el agua y son los responsables de su actividad actual.

Trayectoria de cometa ISON. Crédito: NASA's Goddard Space Flight Center/Axel Mellinger

Aunque los datos de producción de agua y polvo aun no se puede determinar con precisión debido a la distancia del cometa, pueden ser utilizados para estimar el tamaño de su núcleo. Con los datos actuales se puede estimar un diámetro de 5 kilómetros, que es un tamaño típico para un cometa. De toda su superficie, solamente la expuesta al Sol, un 10% de la superficie total, es la responsable de la producción de su cola.

Cuando se encontraba a una distancia de 604 millones de km de la Tierra y 740 millones de km del Sol, ISON tenía una magnitud 15.7 en la escala astronómica de brillo, o lo que es lo mismo, unas 5.000 veces más débil que el umbral de la visión humana. La cuestión es saber si su brillo continuará aumentando a medida que el agua empiece a evaporarse y a arrastrar más polvo con ella.

Basándose en su órbita, los astrónomos creen que ISON está realizando su primera aproximación al Sol. Los cometas proceden de una región conocida coma la Nube de Ort en la que se hallan billones de cuerpos helados de este tipo. La Nube de Ort es una descomunal carcasa que rodea nuestro sistema planetario y que se extiende desde los límites exteriores del Sistema Solar hasta una distancia aproximada de un tercio de la distancia a la estrella más cercana a nuestro Sol.

La primera oportunidad interesante de observación se producirá el 1 de octubre cuando pase a una distancia de 10.8 millones de km de Marte, dando así la oportunidad de observarlo al explorador Curiosity que actualmente se encuentra trabajando en el planeta rojo.

El 28 de noviembre, ISON realizará un abrasador acercamiento al Sol, pasando a una distancia de tan sólo 1.2 millones de km. Lo que producirá una furiosa emisión de gas sublimado que arrastrará enormes cantidades de polvo produciendo una enorme cola que hará que el tamaño del cometa se reduzca en un 10%. En ese momento el cometa podría alcanzar tal brillo que podría ser observado a simple vista simplemente tapando el Sol con la mano.

Tras este acercamiento, ISON se alejará del Sol y se acercará a la Tierra siendo visible en diciembre al atardecer. El 26 de diciembre se producirá el máximo acercamiento a nuestro planeta, pasando a una distancia de 64.2 millones de km.

En próximas fechas sabremos si ISON será el cometa del siglo por su brillo o simplemente un cometa más. Para poder determinarlo serán decisivos los datos que se están recogiendo en estos momentos. En cualquier caso los datos obtenidos serán muy valiosos para aumentar el conocimiento que tenemos sobre estos objetos que periódicamente nos visitan desde el exterior de nuestro Sistema Solar.

Para saber más:

Campaña de observación del cometa ISON

Credito:

Francis Reddy

Goddard Space Flight Center, Greenbelt, MD