Medir el universo al ritmo de las cefeidas

Para medir el universo hay que seguir el ritmo de las cefeidas.

para medir el universo, hay que seguir el ritmo de las cefeidas.

La astronomía es una de las ciencias más limitadas que existen. No me mal interpreten, pero así pasa cuando sólo se tiene una herramienta directa para comprobar que los modelos y las hipótesis se acercan a la instantánea que presenciamos allá arriba. Hace ya varios años en una charla para el público en general le escuché decir a Julieta Fierro, divulgadora y astrónoma: “Esta gente que se dedica a estudiar el universo son los mejores detectives del mundo”. Tiene toda la razón.

Los astrónomos no sólo están imposibilitados para hacer experimentos de laboratorio y reproducir la gran mayoría de los fenómenos del universo (qué más quisieran ellos que crear una estrella en dos horas y agitarla en un matraz para ver qué sucede), sino que además todos sus estudios se basan en una sola cosa: la luz. Desde luego cuentan con varios tipos: la luz del Sol, la de la Luna, de las estrellas, la emitida por el gas que las forma a estas, la que es reflejada por el polvo y gas en la galaxia, la infrarroja, ultravioleta, etcétera. La luz, sea cual sea su taxonomía, es la principal herramienta que les permite entender el universo, estimar la composición química de los astros, su edad, tamaño, temperatura y, algo muy importante, medir sus distancias.

Desde siempre una de las grandes incógnitas para el ser humano ha sido qué tan lejos están los objetos celestes. Es, como dicen los expertos, un problema fundamental de la astronomía. Por ejemplo, todos hemos visto una luna llena o el Sol, o mejor aún, un eclipse, y notamos que ambos cuerpos tienen casi el mismo tamaño. Claro, sólo en apariencia, porque el Sol está mucho más lejos. ¿Pero cuánto? Lo mismo se puede preguntar de la multitud de objetos regados por todo el universo.

Conocer con certeza las distancias es tan importante en astronomía que muchos instrumentos modernos, entre ellos el Telescopio Espacial Hubble, fueron construidos con la idea de realizar proyectos específicos para responder esta pregunta.

Calcular distancias involucra varios métodos, pero el de las estrellas cefeidas es uno de los más interesantes que se han desarrollado. Estos astros tienen la particularidad de cambiar su brillo periódicamente, su luz es un sube y baja de intensidad que cuando se registra sobre el papel se parece a los dientes del serrucho viejo en el garaje. Y por cierto, deben su nombre a la estrella prototipo, Delta Cephei, que se ubica en la constelación de Cefeo, en el cielo norte.

Las cefeidas existen por doquier en muchas galaxias, principalmente en aquellas con forma espiral como nuestra Vía Láctea y en otras que son muy jóvenes. La primera detección y medición del cambio de brillo en una de estas estrellas la hizo John

Goodicke allá por 1786 y encontró, como mencionamos antes, que el ritmo de cambio era bastante regular, de varios días en la mayoría de los casos. Hasta aquí, Delta Cephei no pasó de ser una más de las llamadas curiosidades celestes.

Pero en 1908 la estadounidense Henrietta Swan Leavitt, una de las primeras mujeres astrónomas, detectó algunas estrellas variables en la pequeña nube de Magallanes, una joven galaxia en el cielo sur, en donde actualmente nacen astros a una tasa muy grande. De las casi 12,000 estrellas que estudió, unas 16 presentaban el ritmo característico de las cefeidas. Y no solo eso, Henrietta encontró que cuanto más largos eran los ciclos entre los máximos, más brillantes eran las estrellas. En otras palabras, si el sube y baja en la luz era más lento, la estrella llegaba a ser más luminosa.

Para poder realizar estos cálculos y ajustarlos lo más exactamente posible, los astrónomos tienen que ajustar las distancias basándose en una propiedad de la luz. Por ejemplo, si tomamos miles de focos de 100 Watts y los ponemos igual de lejos de nosotros entonces cada uno se ve igual de brillante. Lógico. Pero, si los ponemos a lo largo de una carretera, el primero no se verá igual que el último. Dado que el brillo de cada foco disminuye con la distancia al observador, al medir la luz de cualquiera en la carretera podemos calcular qué tan lejos se encuentra. Sólo por precisar, el brillo de los focos y el de las estrellas disminuye con el cuadrado de la distancia.

Trabajando por cuatro años más en ese proyecto, Henrietta pudo recopilar mejores datos de sus estrellas variables y descubrió que había una relación matemática lineal entre la duración del ciclo y el brillo de estas, la llamada relación periodo-luminosidad de las variables cefeidas.

Leavitt encontró que si medimos el periodo de tiempo entre pico y pico y lo graficamos contra el brillo que alcanza cada una, obtenemos muchos puntos que forman casi una línea recta. Esto le permitió encontrar, de manera muy simple, la distancia a cualquiera de esas estrellas y por lo tanto a la o las galaxias que las hospedan. En palabras simples, Henrietta descubrió que las cefeidas funcionaban como cintas métricas bien calibradas y que con ellas es posible medir el cosmos.

Años más tarde las variables de Leavitt ayudaron a Edwin Hubble a medir la distancia real entre la Vía Láctea y otras galaxias. Este fue uno de los descubrimientos más importantes de la historia: nuestra galaxia es sólo una entre millones y cada una se ubica a distancias tan grandes que llegar hasta ellas nos tomaría cientos de millones de años viajando a la velocidad de la luz.

La moraleja de los “detectives” Goodicke, Leavitt y Hubble es que para medir el universo, hay que seguir el ritmo de las cefeidas. Iconofinaltexto copy

Extra

A continuación compartimos una grabación de la obra “El honor perdido de Henrietta Leavitt” que en el contexto del Año Internacional de la Astronomía 2009 y el marco de la Semana Europea de la Ciencia, el Museo de la Ciencia y el Cosmos, del Organismo Autónomo de Museos y Centros del Cabildo de Tenerife puso en escena.

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Vicente Hernández

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