El telescopio espacial Hubble ha estado poniendo su vista en una estrella de tipo variable que en 1923 cambió el curso de la astronomía. V1 es un tipo de estrella pulsante llamada cefeida variable que suelen utilizarse para distancias cósmicas.
El universo está lleno de billones de estrellas pero, el descubrimento de una en concreto cambió para siempre la historia de la astronomía moderna. Y uno de los astrónomos más famosos de todos los tiempos lamentó que con su descubrimiento cambiara nuestro punto de vista sobre el universo.
La estrella lleva el difuso nombre de Hubble Variable Número 1, o V1 y reside en la periferia de la vecina galaxia Andromeda. A principios del siglo XX se creía que la Vía Lactea era una solitaria isla de estrellas, con nada observable más allá. Andromeda fue catalogada en ese contexto como una retorcida luz al que los astrónomos llamaban “spiral nebulae”.
¿Era aquella espiral parte de la Vía Lactea o era una isla independiente al igual que nuestra galaxia? Los astrónomos no lo sabían a ciencia cierta hasta que Edwin Hubble encontró en ella una estrella que tenía una luminosidad y decaimiento medible y que se comportaba como un patrón, como un rótulo de neón, y la catalogó como V1, una estrella cefeida variable. Este tipo de estrellas ya había sido probada como un marcador fiable para medir de distancias en nuestra propia galaxia.
La estrella de Hubble ayudó a demostrar que Andrómeda estaba más allá de nuestra galaxia y se creo el debate sobre la naturaleza de las nebulosas espirales. El universo se convirtió en un lugar mucho más grande después del descubrimiento de Edwin Hubble, para consternación del astrónomo Harlow Shapley, quien creía que las nebulosas difusas eran parte de nuestra Vía Láctea.
Casi 90 años después, V1 es el centro de atención de nuevo. Y de nuevo se ve relacionado con Edwin Hubble, el Telescopio Espacial de la NASA que debe su nombre en honor al famoso astrónomo, apunta su lente a la estrella una vez más, en un tributo simbólico a la observación realizada en la década de 1920 por el legendario astrónomo.
Los astrónomos del proyecto del Hubble Space Telescope Science Institute Heritage unieron sus fuerzas con la Asociación Americana de Observadores de Estrellas Variables (AAVSO) para estudiar las estrellas. Observadores de AAVSO mantuvieron V1 a una estrecha vigilancia durante seis meses, produciendo un gráfico, o curva de luz, de la subida y caída del brillo en la luz de la estrella. A partir de esta curva de luz, el equipo de Hubble Heritage programó tiempo de uso del telescopio para capturar imágenes de la estrella.
“V1 es la estrella más importante en la historia de la cosmología”, dice el astrónomo David Soderblom del Space Telescope Science Institute (STScI) en Baltimore, Maryland, quien propuso las observaciones de V1.
“Es un descubrimiento histórico que demostró que el universo era más grande y estaba lleno de galaxias. Pensé que sería bueno para el telescopio Hubble observar esta estrella especial descubierta por el hombre en honor a quien se bautizo el telescopio”.
Pero el miembro del equipo de Hubble Heritage, Max Mutchler del Space Telescope Science Institute, dice que esta observación es más que un gesto ceremonial a un famoso astrónomo.
“Esta observación es un recordatorio de que las Cefeidas siguen siendo válidas hoy en día”, explica. “Los astrónomos las están utilizando para medir distancias a galaxias mucho más lejanas que Andrómeda. Son el primer peldaño en la escalera de distancias cósmicas.”
Las observaciones del Hubble y el AAVSO se presentaron en una conferencia de prensa 23 de mayo a la reunión de la American Astronomical Society en Boston, Massachusetts
Diez astrónomos aficionados de todo el mundo, junto con el Director del AAVSO Arne Henden, realizaron 214 observaciones de V1 entre julio y diciembre de 2010. Obtuvieron cuatro ciclos de pulsación, cada una de ellos dura más de 31 días. El estudio de AAVSO permitió al equipo del Hubble Heritage apuntar las observaciones del Hubble en momentos en que la estrella entraba en sus fases más brillantes y más oscuras.
Las observaciones fueron todavía difíciles, sin embargo. “El brillo de la estrella tiene una disminución gradual seguido de un fuerte repunte, por lo que si fueran de solo un día o dos, podríamos perdérnolas”, explica Mutchler.
Usando la Wide Field Camera 3, el equipo hizo cuatro observaciones en diciembre de 2010 y enero de 2011.
“El telescopio Hubble ve muchas estrellas más débiles y que las que Edwin Hubble vio, y muchos de ellas son algún tipo de estrella variable. Su intermitente hace que la galaxia parezca viva. Las estrellas parecen como granos de arena, y muchos de ellos nunca han sido vistas antes.”
Para Soderblom, las observaciones del Hubble culminan más de 25 años de la promoción de la estrella. Poco después de Soderblom llegara al Instituto en 1984, pensó que sería conveniente colocar un recuerdo de Edwin Hubble a bordo del transbordador espacial Discovery, que llevaría el Telescopio Espacial Hubble al espacio.
“Al principio, pensé que el artefacto obviamente debía ser su pipa, pero Allan Sandage, discípulo de Edwin Hubble, sugirió otra idea: la placa de cristal fotográfico de V1 que Hubble hizo en 1923″, recuerda Soderblom.
Hizo 15 copias la película de la placa de cristal original de 4 pulgadas por 5 pulgadas. Diez de ellas volaron a bordo del transbordador espacial Discovery en 1990 en la misión de despliegue del Hubble. Oportunamente, dos de las copias de la película restantes eran parte de la carga del transbordador espacial Atlantis en 2009 durante la quinta misión de mantenimiento del Hubble. Uno de los ejemplares fue llevada a bordo por el astronauta y astrónomo John Grunsfeld, ahora director del Space Telescope Science Institute.
Antes del descubrimiento de V1, muchos astrónomos creían que las nebulosas espirales, como Andrómeda, eran parte de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Otros no estaban tan seguros. De hecho, los astrónomos Shapley y Curtis Heber mantuvieron un debate público en 1920 sobre la naturaleza de estas nebulosas. Durante el debate, Shapley defendió la medición de 300.000 años luz para el tamaño de la Vía Láctea. Aunque Shapley, sobrestimando su tamaño, estaba en lo cierto al afirmar que la Vía Láctea era mucho más grande que las dimensiones comúnmente aceptadas. También argumentó que las nebulosas espirales eran mucho más pequeñas que la gigantesca Vía Láctea y por lo tanto debían ser parte de ella. Pero Curtis no estaba de acuerdo. Él pensaba que la Vía Láctea era más pequeña de lo que Shapley afirmaba, dejando espacio para otros universos isla más allá de nuestra galaxia.
Para resolver el debate, los astrónomos tuvieron que establecer distancias fiables para las nebulosas espirales. Así que se buscaron las estrellas en la nebulosa cuya luminosidad intrínseca se que creía conocer. Sabiendo el verdadero brillo de una estrella, los astrónomos pudieron calcular la distancia a la que se hallaba de la Tierra. Pero algunas de las estrellas seleccionadas no eran marcadores fiables.
Por ejemplo, Andrómeda, la mayor de las nebulosas espirales, presenta indicios ambiguos con respecto a su distancia. Los astrónomos habían observado diferentes tipos de estrellas que explotaban en la nebulosa. Pero no acababan de entender los procesos estelares subyacentes, por lo que tuvieron dificultades para calcular hasta qué punto estas estrellas estaban lejos de la Tierra. La medida a la que se hallaba Andrómeda, por lo tanto, variaba mucho. ¿Qué distancia era la correcta? Edwin Hubble estaba decidido a averiguarlo.
El astrónomo pasó varios meses en 1923 observando de Andrómeda con el telescopio Hooker de 100 pulgadas, el telescopio más poderoso de esa época, en el Observatorio del Monte Wilson en California. Incluso con él, Andrómeda era un objetivo monstruoso, que abarcaba cerca de 5 pies de largo en el plano focal del telescopio. Por lo tanto, tomó muchas exposiciones que abarcan decenas de placas fotográficas de vidrio para capturar la nebulosa en su totalidad.
Se concentró en tres regiones. Una de ellas era el interior de uno de sus brazos espirales. En la noche del 5 de octubre de 1923, Hubble comenzó un maratón de observación que se prolongó hasta las primeras horas del 6 de octubre. En malas condiciones de observación, el astrónomo hizo una exposición de 45 minutos que reprodujo tres novas, una clase de explosión estelar. Escribió la letra “N”, de Nova, al lado de cada uno de los tres objetos.
Más tarde, sin embargo, Hubble hizo un descubrimiento sorprendente al comparar ciertas placas con las exposiciones anteriores de las novas. Una de las novas parecía apagarse e iluminarse de nuevo durante un período de tiempo mucho más corto del que suele verse en una nova típica.
Hubble obtuvo suficientes observaciones de V1 para trazar su curva de luz, la que determinó de un período de 31,4 días, lo que indicaba que el objeto era una cefeida variable. El plazo daba al brillo intrínseco de la estrella un periodo concreto, que Hubble entonces utilizó para calcular su distancia. La estrella resultó estar a 1 millón de años luz de la Tierra, más de tres veces el diámetro calculado por Shapley para la Vía Láctea.
Gracias a su marcador, Hubble tachó la “N” junto a la recién descubierta defeida variable y escribió “Var”, variable, seguido de un signo de exclamación.
Durante varios meses el astrónomo continuó observando Andrómeda, en búsqueda de otras cefeidas variables. Hubble envió una carta junto con una curva de luz de V1 a Shapley hablándole de su descubrimiento. Después de leer la carta, Shapley estaba convencido de que la evidencia era segura. Dijo a un colega, “Aquí está la carta que destruyó mi universo”.
A finales de 1924 Hubble había descubierto 36 estrellas variables en Andrómeda, de los cuales 12 fueron Cefeidas.Usando todas las Cefeidas, obtuvo una distancia de 900.000 años luz. Medidas actuales mejoradas sitúan la galaxia a 2 millones de años luz de distancia.
“Hubble eliminó cualquier duda de que Andrómeda no era extragaláctica”,” dice Owen Gingerich, profesor emérito de Astronomía del History of Science del Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics en Cambridge, Massachusetts “Básicamente, los astrónomos desconocían la distancia a las novas, así que tuvieron que hacer una estimación aproximada de dónde estaban y por lo tanto de su luminosidad absoluta. Pero eso es en un terreno muy peligroso. Cuando se localiza una cefeida de la que se ha calculado de manera razonable su período, este dirá dónde se coloca en la curva de luz, y se puede calcular la distancia. “
Shapley y el astrónomo Henry Norris Russell instaron a Edwin Hubble a escribir un artículo para una reunión conjunta de la Sociedad Astronómica Americana y la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia a finales de diciembre de 1924. El artículo, titulado “Naturaleza extragaláctica de las nebulosas espirales”, compartió el premio a la mejor comunicación del año. Un breve artículo sobre el premio apareció en la edición del 10 de febrero 1925 en The New York Times. Gingerich dijo en él, que el descubrimiento de Hubble no fue una gran noticia en la reunión, ya que el astrónomo había informado a sus principales colegas de los resultados a principios de mes.
Las observaciones de V1 de Edwin Hubble se convirtieron en el primer paso crítico en el descubrimiento de un universo mayor. Gracias a él llegó a encontrar muchas galaxias más allá de la Vía Láctea. Esas galaxias, a su vez, le permitieron determinar que el universo se estaba expandiendo.
Hubble no podía haber imaginado que casi 100 años después, los avances tecnológicos permiten a astrónomos aficionados realizar observaciones similares de V1 con telescopios pequeños en sus patios. ¿Podría Hubble haber soñado alguna vez que un telescopio espacial que lleva su nombre continuará su búsqueda para medir con precisión la tasa de expansión del universo?
Créditos: NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA)
Artículo original: Hubble views the star that changed the universe