Lemaitre versus Hubble

Quien descubrió primero la expansión cósmica del Universo, en un principio parece que Edwin Hubble, pero no, el primero en encontrar la ley de Hubble fue Lemaitre. Por tanto se tendría que llamar ley de Lemaitre. ¿Que ocurrió?¿Hubble escondió el resultado de Lemaitre?…lea y encontrará la respuesta. referencias: expansión del universo, Ley de Hubble, George Lemaitre, Edwin Hubble, paradoja de Olbers, relatividad general

Hubble y Lemaitre

La Cosmología es la ciencia que estudia la estructura y evolución del universo, y todo empezó con una simple pregunta: ¿Por qué el cielo es oscuro de noche?. Puede parecer una pregunta sencilla, pero veremos que no lo es tanto. Esta pregunta obsesiono a Johannes Kepler allá por el año 1610, pero no volvió a aparecer hasta que un astrónomo amateur alemán la desenterró en 1800.

El astrónomo amateur era Heinrich Olbers y por el siglo XVIII la idea básica del universo era la explicación de Isaac Newton con su teoría de la gravitación universal. El universo estaba formado por estrellas más o menos repartidas por azar a lo largo de un espacio infinito. Si el universo no fuese infinito, las fuerzas gravitatorias entre un numero finito de estrellas terminaría por colapsar todo el universo en una sopa de estrellas. Como esto no se observaba, el universo tenía que ser infinito.

Olbers se planteo que un universo infinito y estático presentaba un grave problema, el cielo por la noche no podría ser oscuro, es la conocida paradoja de Olbers. Veamos su argumento.

Si el universo es infinito contiene un número infinito de estrellas y por tanto mirásemos por donde mirásemos por la noche, siempre encontraríamos en nuestra línea visual una gran cantidad de estrellas. Todo el cielo seria brillante, pero no lo es.

La paradoja de Olbers sugería que algo no funcionaba correctamente con el modelo Newtoniano de universo estático e infinito en un espacio y tiempo absolutos.

Albert Einstein modifico esta visión absoluta del espacio y el tiempo con la teoría especial de la relatividad en 1905 y posteriormente la amplio en 1915 con la teoría general de la relatividad. Pero incluso a Einstein le fue imposible extraerse del concepto de universo estático, tan arraigado en el subconsciente colectivo de la sociedad de principios del siglo XX. Aunque matemáticamente sus ecuaciones dijeran que el universo era dinámico.

Según la relatividad general, el universo tenía que estar expandiéndose o contrayéndose. Para Einstein este era un resultado imposible y en un intento desesperado de salvar su teoría añadió un término a sus ecuaciones forzando la solución de un universo estático. Este término se denomina la constante cosmológica.

La idea era que la constante cosmológica actuara como una presión que tendía a expandir el universo y así equilibraba las fuerzas de gravedad que tendían a colapsarlo.

Einstein podría haber postulado que el universo no era estático sino que se estaba expandiendo, pero no lo hizo. No existía ninguna prueba observacional de esta expansión, pero la paradoja de Olbers quedaba sin resolver. Un universo infinito y estático no podía ser oscuro por la noche.

La prueba de que vivimos en un universo en expansión es sin duda alguna el mayor descubrimiento del siglo XX, desconcertó al propio Einstein y fue el inicio de la teoría del Big Bang. El reconocimiento público de este descubrimiento se atribuye a Edwin Hubble en el año 1929, pero George Lemaitre había descubierto lo mismo dos años antes. ¿Que ocurrió realmente?

Veamos el inicio. Todo empieza en febrero de 1922, cuando el astrónomo americano Vesto Slipher midió la velocidad relativa de 41 galaxias (denominadas entonces nebulosas) del hemisferio norte. Observó que la gran mayoría se alejaban de la Tierra. En 1923 Arthur Eddington consideró esta observación de gran importancia, pero nada se podía afirmar sin hacer observaciones en el hemisferio sur.

En 1927, George Lemaitre publicó en la revista Annales de la Société Scientifique de Bruxelles un artículo titulado “Un univers homogène de masse constante et de rayon croissant, rendant compte de la vitesse radiale des nebuleuses extra-galactiques”.

En este artículo Lemaitre encontraba una solución dinámica a las ecuaciones de Einsten de la relatividad general, aplicadas al modelo de universo, encontrando que este tenía que expandirse. Determinaba el ritmo de expansión del Universo a partir de las velocidades de las galaxias medidas por Slipher y publicadas en 1925 y de su distancia publicada por Hubble en 1926. El valor obtenido por Lemaitre era de 625 kilometros por segundo y por megaparsec.

Dos años después de la publicación de Lemaitre apareció el artículo de Edwin Hubble “Una relación entre la distancia y la velocidad radial entre nebulosas extra-galácticas”, realizando los mismos cálculos que Lemaitre per con datos actualizados de las distancias, ayudado por su asistente Milton Humason.

Así Hubble encontraba que el ritmo de expansión del Universo era de 500 kilometros por segundo y por megaparsec. Es la conocida, desde entonces, constante de Hubble.

Así pues, la historia nos dice que el descubridor de la expansión del Universo se debe a George Lemaitre y la constante de Hubble tendría que ser la constante de Lemaitre. Confirmada y mejorada más tarde por Hubble y Humason.

¿Puede atribuirse a Hubble un acto de piratería?…pues no. La publicación de Lemaitre no se publicó en ingles hasta el año 1931, dos años después de la publicación de Hubble. Curiosamente en esta publicación en ingles no aparecen algunos parágrafos. Justamente los que describen el que sería la ley de Hubble y el ritmo de expansión del Universo, así como también se omiten discusiones sobre errores en la estimación de las distancias.

David Block, matemático de la Universidad de Witwatersrand en Johannesburgo sugería que Hubble tuvo algo que ver en esta omisión. Para descifrar si Hubble era culpable o no Mario Livio del Space Telescope Science Institute en Baltimore ha examinado los documentos originales relacionados con las publicaciones de Lemaitre. Encontrando dos documentos esenciales para resolver el misterio. La correspondencia que mantuvo el propio Lemaitre con su editor ingles.

El resultado es que fue el propio Lemaitre quien realizo la traducción y omitió los parágrafos. Dice a su editor ingles:

“No me parece aconsejable volver a publicar la discusión provisional sobre la velocidad radial pues no tiene ningún interés actual, al igual que las anotaciones geométricas, pudiendo ser reemplazadas por una pequeña bibliografía sobre antiguos y nuevos papeles sobre el tema”.

¿Porque lo hizo? Seguramente se dio cuenta que sus datos estaban anticuados después de la corrección de Hubble y estos últimos eran más precisos. La psicología científica de la época (años 20) indicaba que la calidad de los resultados científicos prevalecía sobre la autoría de los mismos.

Curiosamente hoy en día parece que la autoría de los descubrimientos prevalece sobre la calidad de los mismos…la ciencia también está en crisis de valores…y económicos por supuesto.

…y que pasa con la Paradoja de Olbers…se lo cuento en el siguiente post.