Edwin Hubble
gigatos | noviembre 14, 2021
Resumen
Edwin Powell Hubble (20 de noviembre de 1889 – 28 de septiembre de 1953) fue un astrónomo estadounidense. Desempeñó un papel crucial en el establecimiento de los campos de la astronomía extragaláctica y la cosmología observacional.
Hubble demostró que muchos objetos que antes se consideraban nubes de polvo y gas y se clasificaban como «nebulosas» eran en realidad galaxias más allá de la Vía Láctea. Utilizó la fuerte relación directa entre la luminosidad de una variable cefeida clásica y el periodo de pulsación (descubierto en 1908 por Henrietta Swan Leavitt) para escalar las distancias galácticas y extragalácticas.
Hubble demostró que la velocidad de recesión de una galaxia aumenta con su distancia a la Tierra, una propiedad que ahora se conoce como «ley de Hubble», a pesar de que Georges Lemaître la había propuesto y demostrado observacionalmente dos años antes. La ley de Hubble-Lemaître implica que el universo está en expansión. Una década antes, el astrónomo estadounidense Vesto Slipher había aportado las primeras pruebas de que la luz de muchas de estas nebulosas estaba fuertemente desplazada hacia el rojo, lo que indicaba la existencia de altas velocidades de recesión.
El nombre de Hubble es más conocido por el Telescopio Espacial Hubble, que fue bautizado en su honor, con un modelo expuesto de forma destacada en su ciudad natal de Marshfield, Missouri.
Edwin Hubble nació de Virginia Lee Hubble (de soltera James) (1864-1934) y John Powell Hubble, un ejecutivo de seguros, en Marshfield, Missouri, y se trasladó a Wheaton, Illinois, en 1900. En su juventud, destacaba más por sus proezas deportivas que por sus habilidades intelectuales, aunque sacaba buenas notas en todas las asignaturas excepto en ortografía. Edwin era un atleta dotado, que jugaba al béisbol, al fútbol americano y corría en pista tanto en el instituto como en la universidad. Jugó en varias posiciones en la cancha de baloncesto, desde pívot hasta escolta. De hecho, Hubble llegó a liderar el equipo de baloncesto de la Universidad de Chicago hasta su primer título de conferencia en 1907. Consiguió siete primeros puestos y un tercero en una sola competición de atletismo en el instituto en 1906.
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Estudios de grado
Los estudios de Hubble en la Universidad de Chicago se centraron en el derecho, lo que le permitió obtener una licenciatura en ciencias en 1910. Hubble también se hizo miembro de la fraternidad Kappa Sigma. Después de obtener su licenciatura, pasó tres años en el Queen»s College de Oxford como uno de los primeros becarios Rhodes de la universidad, estudiando inicialmente jurisprudencia en lugar de ciencias (como promesa a su padre moribundo), y más tarde añadió literatura y español, obteniendo finalmente su maestría.
En 1909, el padre de Hubble trasladó a su familia de Chicago a Shelbyville, Kentucky, para que la familia pudiera vivir en una pequeña ciudad, y finalmente se estableció en la cercana Louisville. Su padre murió en el invierno de 1913, cuando Edwin aún estaba en Inglaterra. En el verano siguiente, Edwin regresó a casa para cuidar de su madre, sus dos hermanas y su hermano menor, junto con su hermano William. La familia se trasladó una vez más a Everett Avenue, en el barrio de Highlands de Louisville, para acoger a Edwin y William.
Hubble fue también un hijo obediente, que a pesar de su intenso interés por la astronomía desde la infancia, accedió a la petición de su padre de estudiar Derecho, primero en la Universidad de Chicago y después en Oxford. En este tiempo, también tomó algunos cursos de matemáticas y ciencias. Tras la muerte de su padre en 1913, Edwin regresó al Medio Oeste desde Oxford, pero no tuvo la motivación de ejercer la abogacía. En su lugar, procedió a enseñar español, física y matemáticas en la escuela secundaria de New Albany, Indiana, donde también entrenó al equipo de baloncesto masculino. Después de un año de enseñanza en el instituto, entró en la escuela de posgrado con la ayuda de su antiguo profesor de la Universidad de Chicago para estudiar astronomía en el Observatorio Yerkes de la universidad, donde se doctoró en 1917. Su disertación se tituló «Investigaciones fotográficas de nebulosas débiles». En Yerkes tuvo acceso a uno de los telescopios más potentes del mundo en aquella época, que contaba con un innovador reflector de 24 pulgadas (61 cm).
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Estudios de doctorado
Después de que Estados Unidos declarara la guerra a Alemania en 1917, Hubble se apresuró a terminar su tesis doctoral para poder alistarse en el ejército. Hubble se alistó como voluntario en el Ejército de los Estados Unidos y fue asignado a la recién creada 86ª División, donde sirvió en el 2º Batallón del Regimiento de Infantería 343. Ascendió al rango de comandante y fue declarado apto para el servicio en el extranjero el 9 de julio de 1918, pero la 86ª División nunca entró en combate. Tras el final de la Primera Guerra Mundial, Hubble pasó un año en la Universidad de Cambridge, donde renovó sus estudios de astronomía.
En 1919, George Ellery Hale, fundador y director del Observatorio del Monte Wilson de la Institución Carnegie para la Ciencia, cerca de Pasadena (California), le ofreció un puesto en su plantilla. Hubble permaneció en la plantilla del Monte Wilson hasta su muerte en 1953. Poco antes de su muerte, Hubble se convirtió en el primer astrónomo que utilizó el gigantesco telescopio reflector de 200 pulgadas (5,1 m) recién terminado en el Observatorio Palomar, cerca de San Diego, California.
Hubble también trabajó como civil para el Ejército de los Estados Unidos en el Campo de Pruebas de Aberdeen (Maryland) durante la Segunda Guerra Mundial como Jefe de la Rama de Balística Exterior del Laboratorio de Investigación Balística, durante la cual dirigió un gran volumen de investigación en balística exterior que aumentó la potencia de fuego efectiva de las bombas y los proyectiles. Su trabajo se vio facilitado por el desarrollo personal de varios equipos para la instrumentación utilizada en balística exterior, siendo el desarrollo más destacado la cámara de reloj de alta velocidad, que hizo posible el estudio de las características de las bombas y los proyectiles de baja velocidad en vuelo. Los resultados de sus estudios permitieron mejorar considerablemente el diseño, el rendimiento y la eficacia militar de las bombas y los cohetes. Por su trabajo, recibió la distinción de la Legión del Mérito.
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El universo va más allá de la Vía Láctea
La llegada de Edwin Hubble al Observatorio del Monte Wilson, en California, en 1919, coincidió aproximadamente con la finalización del telescopio Hooker de 100 pulgadas (2,5 m), entonces el más grande del mundo. En aquella época, la visión predominante del cosmos era que el universo estaba formado en su totalidad por la Vía Láctea. Utilizando el telescopio Hooker del Monte Wilson, Hubble identificó variables cefeidas (un tipo de estrella que se utiliza como medio para determinar la distancia de la galaxia – véase también vela estándar) en varias nebulosas espirales, entre ellas la nebulosa de Andrómeda y Triángulo. Sus observaciones, realizadas en 1924, demostraron de forma concluyente que estas nebulosas estaban demasiado lejos para formar parte de la Vía Láctea y que, de hecho, eran galaxias enteras fuera de la nuestra, algo que los investigadores sospechaban al menos desde 1755, cuando apareció la Historia general de la naturaleza y la teoría de los cielos de Immanuel Kant. Esta idea fue rechazada por muchos miembros de la clase dirigente de la astronomía de la época, en particular por Harlow Shapley, de la Universidad de Harvard. A pesar de la oposición, Hubble, que entonces era un científico de treinta y cinco años, publicó sus hallazgos por primera vez en The New York Times el 23 de noviembre de 1924, y luego los presentó a otros astrónomos en la reunión del 1 de enero de 1925 de la Sociedad Astronómica Americana. Los resultados de Hubble sobre Andrómeda no se publicaron formalmente en una revista científica revisada por expertos hasta 1929.
Los descubrimientos de Hubble cambiaron fundamentalmente la visión científica del universo. Sus defensores afirman que el descubrimiento por parte de Hubble de nebulosas fuera de nuestra galaxia ayudó a allanar el camino a los futuros astrónomos. Aunque algunos de sus colegas más reputados se burlaron de sus resultados, Hubble acabó publicando sus hallazgos sobre las nebulosas. Este trabajo publicado le valió el premio de la Asociación Americana y quinientos dólares de Burton E. Livingston, del Comité de Premios.
Hubble también ideó el sistema más utilizado para clasificar las galaxias, agrupándolas según su aspecto en las imágenes fotográficas. Organizó los diferentes grupos de galaxias en lo que se conoce como la secuencia de Hubble.
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El corrimiento al rojo aumenta con la distancia
Hubble pasó a estimar las distancias a 24 nebulosas extragalácticas, utilizando diversos métodos. En 1929, Hubble examinó la relación entre estas distancias y sus velocidades radiales, determinadas a partir de sus corrimientos al rojo. Ahora se sabe que todas sus distancias estimadas son demasiado pequeñas, hasta un factor de aproximadamente 7. Esto se debió a factores como el hecho de que hay dos tipos de variables cefeidas o a que confundió nubes de gas brillantes con estrellas brillantes. Sin embargo, sus distancias eran más o menos proporcionales a las verdaderas, y combinando sus distancias con las mediciones de los corrimientos al rojo de las galaxias realizadas por Vesto Slipher, y por su ayudante Milton L. Humason, encontró una relación aproximadamente lineal entre las distancias de las galaxias y sus velocidades radiales (corregidas por el movimiento solar), un descubrimiento que más tarde se conoció como la ley de Hubble.
Esto significa que cuanto mayor sea la distancia entre dos galaxias cualesquiera, mayor será su velocidad relativa de separación. Si se interpretan así, las mediciones de Hubble en 46 galaxias conducen a un valor de la constante de Hubble de 500 kmsMpc, que es mucho más alto que los valores actualmente aceptados de 74 kmsMpc (método de la escalera de distancias cósmicas) o 68 kmsMpc (método del CMB) debido a los errores en sus calibraciones de distancia.
Sin embargo, la razón del corrimiento al rojo seguía sin estar clara. Georges Lemaître, físico y sacerdote católico belga, predijo con fundamentos teóricos basados en las ecuaciones de Einstein para la relatividad general la relación entre el desplazamiento y la distancia, y publicó un apoyo observacional para ello, dos años antes del descubrimiento de la ley de Hubble. Sin embargo, muchos cosmólogos y astrónomos (Hubble siguió dudando de la interpretación de Lemaître durante toda su vida. Aunque utilizó el término «velocidades» en su artículo (y «velocidades radiales aparentes» en la introducción), posteriormente expresó sus dudas sobre la interpretación de éstas como velocidades reales. En 1931 escribió una carta al cosmólogo holandés Willem de Sitter en la que expresaba su opinión sobre la interpretación teórica de la relación entre el desplazamiento al rojo y la distancia:
«El Sr. Humason y yo somos muy sensibles a su amable apreciación de los artículos sobre las velocidades y las distancias de las nebulosas. Utilizamos el término velocidades «aparentes» para enfatizar las características empíricas de la correlación. La interpretación, creemos, debe dejarse a usted y a los pocos que son competentes para discutir el asunto con autoridad.»
En la actualidad, las «velocidades aparentes» en cuestión suelen considerarse como un aumento de la distancia propia que se produce debido a la expansión del universo. La luz que viaja a través de una métrica en expansión experimentará un corrimiento al rojo de tipo Hubble, un mecanismo algo diferente del efecto Doppler (aunque los dos mecanismos se convierten en descripciones equivalentes relacionadas por una transformación de coordenadas para las galaxias cercanas).
En la década de 1930, Hubble se dedicó a determinar la distribución de las galaxias y la curvatura espacial. Estos datos parecían indicar que el universo era plano y homogéneo, pero había una desviación de la planitud a grandes desplazamientos al rojo. Según Allan Sandage
«Hubble creía que sus datos de recuento daban un resultado más razonable respecto a la curvatura espacial si la corrección del corrimiento al rojo se hacía suponiendo que no había recesión. Hasta el final de sus escritos, mantuvo esta posición, favoreciendo (o al menos manteniendo abierto) el modelo en el que no existe una verdadera expansión, y por tanto que el corrimiento al rojo «representa un principio de la naturaleza no reconocido hasta ahora».
La técnica de estudio de Hubble presentaba problemas metodológicos que mostraban una desviación de la planitud a grandes desplazamientos al rojo. En particular, la técnica no tenía en cuenta los cambios en la luminosidad de las galaxias debidos a la evolución de las mismas.Anteriormente, en 1917, Albert Einstein había descubierto que su recién desarrollada teoría de la relatividad general indicaba que el universo debía estar en expansión o en contracción. Incapaz de creer lo que sus propias ecuaciones le decían, Einstein introdujo una constante cosmológica (un «factor de manipulación») en las ecuaciones para evitar este «problema». Cuando Einstein se enteró de los corrimientos al rojo de Hubble, se dio cuenta inmediatamente de que la expansión predicha por la relatividad general debía ser real, y en su vida posterior, dijo que cambiar sus ecuaciones fue «el mayor error de su vida». De hecho, parece que Einstein visitó una vez a Hubble e intentó convencerle de que el universo se estaba expandiendo.
Hubble también descubrió el asteroide 1373 Cincinnati el 30 de agosto de 1935. En 1936 escribió The Observational Approach to Cosmology (El enfoque observacional de la cosmología) y The Realm of the Nebulae (El reino de las nebulosas), que explican sus enfoques de la astronomía extragaláctica y su visión de la historia del tema.
En diciembre de 1941, Hubble informó a la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia que los resultados de un estudio de seis años con el telescopio del Monte Wilson no apoyaban la teoría del universo en expansión. Según un artículo de Los Angeles Times que informaba de las observaciones de Hubble, «las nebulosas no podían estar distribuidas uniformemente, como muestra el telescopio, y seguir encajando en la idea de la explosión. Las explicaciones que tratan de eludir lo que ve el gran telescopio, dijo, no se sostienen. La explosión, por ejemplo, tendría que haber comenzado mucho después de la creación de la Tierra, y posiblemente incluso después de la aparición de la primera vida aquí». (La estimación de Hubble de lo que ahora llamamos la constante de Hubble situaría el Big Bang hace sólo 2.000 millones de años).
Hubble se casó con Grace Lillian (Burke) Leib (1889-1980), hija de John Patrick y Luella (Kepford) Burke, el 26 de febrero de 1924.
Hubble fue educado como cristiano, pero algunas de sus declaraciones posteriores sugieren incertidumbre.
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Problemas de salud y muerte
Hubble sufrió un ataque al corazón en julio de 1949 mientras estaba de vacaciones en Colorado. Fue atendido por su esposa y continuó con una dieta y un horario de trabajo modificados. Murió de trombosis cerebral (un coágulo de sangre en el cerebro) el 28 de septiembre de 1953 en San Marino, California. No se celebró ningún funeral y su esposa nunca reveló el lugar de su entierro.
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Acusaciones sobre la prioridad de Lemaître
En 2011, la revista Nature informó de que Hubble había desempeñado un papel en la redacción de partes clave de la traducción del artículo de Lemaître de 1927, en el que se exponía lo que ahora se denomina la ley de Hubble y también se daban pruebas observacionales de la misma. Los historiadores citados en el artículo se mostraron escépticos de que las redacciones formaran parte de una campaña para asegurar que Hubble mantuviera la prioridad. Sin embargo, el astrónomo observacional Sidney van den Bergh publicó un artículo en el que sugería que, si bien las omisiones podían haber sido realizadas por un traductor, también podían haber sido deliberadas.
En noviembre de 2011, el astrónomo Mario Livio informó en Nature de que los documentos del archivo de Lemaître demostraban que la redacción había sido efectivamente llevada a cabo por el propio Lemaître, quien aparentemente vio poco sentido en incluir contenido científico que ya había sido reportado por Hubble. Esto, sin embargo, no quita que Lemaître publicara en francés, sin tales omisiones, dos años (1927) antes que Hubble (1929).
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Intento de obtener el Premio Nobel
En aquella época, el Premio Nobel de Física no reconocía los trabajos realizados en astronomía. Hubble pasó gran parte de la última parte de su carrera intentando que la astronomía fuera considerada un área de la física, en lugar de ser una ciencia propia. Lo hizo en gran medida para que los astrónomos -incluido él mismo- pudieran ser reconocidos por el Comité del Premio Nobel por sus valiosas contribuciones a la astrofísica. Esta campaña no tuvo éxito en vida de Hubble, pero poco después de su muerte, el Comité del Premio Nobel decidió que los trabajos astronómicos podrían optar al premio de física. Sin embargo, el premio no puede concederse a título póstumo.
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Sello
El 6 de marzo de 2008, el Servicio Postal de los Estados Unidos puso a la venta un sello de 41 centavos en honor a Hubble en una hoja titulada «Científicos americanos» diseñada por el artista Victor Stabin.
El astrónomo Edwin Hubble (1889-1953), a menudo llamado «pionero de las estrellas lejanas», desempeñó un papel fundamental en el desciframiento de la vasta y compleja naturaleza del universo. Sus meticulosos estudios de las nebulosas espirales demostraron la existencia de otras galaxias además de nuestra Vía Láctea. Si no hubiera muerto repentinamente en 1953, Hubble habría ganado el Premio Nobel de Física de ese año.
(Obsérvese que la afirmación de que habría ganado el Premio Nobel en 1953 es probablemente falsa, aunque fue nominado para el premio ese año).
Los otros científicos de la hoja «Científicos americanos» son Gerty Cori, bioquímica; Linus Pauling, químico, y John Bardeen, físico.
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Otras apariciones destacadas
En el documental de 1980 Cosmos: A Personal Voyage, del astrónomo Carl Sagan, la vida y el trabajo de Hubble son retratados en la pantalla en el episodio 10: «The Edge of Forever».
La obra Creation»s Birthday, escrita por el físico de Cornell Hasan Padamsee, cuenta la vida de Hubble.
Fuentes
