Andrómeda – De nebulosa a galaxia

La palabra galaxia deriva de la palabra griega galaxias que significa lechosa, que era el antiguo término griego para referirse a la Vía Láctea, esa banda indistinta de estrellas visible a través del cielo nocturno en zonas que no sufren demasiada contaminación lumínica. Hoy en día, galaxia se utiliza como término general para designar a los grandes grupos de estrellas dispersos por el universo. Las estimaciones actuales del número total de galaxias oscilan entre 2×1011 y 2×1012 o incluso más. Frente a estos números tan enormes, a menudo es fácil olvidar que hace menos de cien años todavía pensábamos que nuestra galaxia, la Vía Láctea, era todo el universo. Esto cambió el 1 de enero de 1925, cuando H.N. Russell leyó un artículo de Edwin Hubble ante la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia, en el que se establecía que las nebulosas espirales eran en realidad galaxias separadas. El camino a través de la historia de la astronomía que conduce a ese papel definidor de la época en 1925 se remonta a casi mil años y en lo que sigue voy a esbozar brevemente algunas de las estaciones importantes, casi todas las cuales se refieren a nuestro vecino galáctico más cercano, Andrómeda, a lo largo de ese camino.

La palabra nebulosa viene del latín y significa una nube, niebla, neblina, humo, vapor, exhalación, como se puede ver la definición es bastante nebulosa. En astronomía se remonta a la Mathēmatikē Syntaxis de Ptolomeo o como es más conocido El Almagesto. En esta obra fundacional de la astronomía occidental, Ptolomeo enumera un total de seis nebulosas astronómicas sin prestarles mayor atención. Todas las nebulosas de Ptolomeo eran, de hecho, cúmulos estelares indistintos, demasiado lejanos para ser resueltos a simple vista. La primera nebulosa verdadera, la nebulosa de Andrómeda, fue registrada por el astrónomo persa Abd al-Rahman al-Sufi, normalmente llamado simplemente Al Sufi, en su Libro de las estrellas fijas (en árabe: kitab suwar al-kawakib) hacia el año 964 de la era cristiana. Describe e ilustra la nebulosa de Andrómeda como una pequeña nube ante la boca de la constelación árabe del Pez.

Entre otras de sus primeras observaciones telescópicas, Galileo demostró que las nebulosas ptolemaicas se resolvían en muchas estrellas invisibles cuando se veían a través del telescopio. Sin embargo, en 1612, fue el rival telescópico de Galileo, Simon Marius, quien dirigió por primera vez su telescopio hacia la nebulosa de Andrómeda y vio que no se resolvía en estrellas cuando se veía a través de sus lentes telescópicas. En su Mundus Iovialis (1614) Marius describió lo que vio de la siguiente manera:

Entre ellas la primera es que con el catalejo, desde el 15 de diciembre de 1612 descubrí y observé una estrella fija con cierta forma maravillosa que no puedo encontrar en todo el cielo. Está cerca de la tercera y más septentrional del cinturón de Andrómeda. Sin el instrumento la misma se ve como una especie de nubecita; y con el instrumento no se ven estrellas distintas como en la estrella nebular de Cáncer y otras estrellas nebulares, sino sólo rayos blancos, que cuanto más se acercan al centro más brillantes salen; en el centro hay una luz apagada y pálida; y su diámetro es de aproximadamente un cuarto de grado. Más o menos el mismo brillo aparece cuando se observa una vela brillante a través de una linterna clara desde una larga distancia.

La investigación de las nebulosas alcanzó su madurez primero en el siglo XVIII con los trabajos del cazador de cometas francés Charles Messier (1730-1817). Para que los cazadores de cometas pudieran distinguir más fácilmente los posibles avistamientos de cometas de otros objetos indistintos y nebulosos en el cielo nocturno, Messier comenzó a recopilar un catálogo de las posiciones y el aspecto de todos los objetos de este tipo que detectaba durante sus vigilias nocturnas. Su obra, cuya versión final se publicó en 1781 y que ahora se conoce como el Catálogo Messier, contiene una lista de 110 objetos Messier, en su momento nebulosas y cúmulos estelares. Actualmente se sabe que los objetos Messier son 39 galaxias, 5 nebulosas planetarias, 7 tipos de nebulosas y 55 cúmulos estelares. La nebulosa de Andrómeda, cuyo descubrimiento Messier, ignorante del libro de Al Sufi, atribuye falsamente a Marius, es el objeto Messier M31.

Aunque el catálogo de Messier fue compilado para ayudar a los cazadores de cometas a diferenciar los posibles cometas de otros objetos celestes débiles, suele considerarse un ejemplo temprano de la llamada astronomía de cielo profundo; es decir, el estudio de objetos muy fuera del sistema solar. El primer hombre que practicó la astronomía de cielo profundo de forma sistemática fue William Herschel, quien, junto con su hermana Caroline, cartografió metódicamente el cielo cuadrante por cuadrante registrando con su telescopio reflector de 20 pies todos los objetos no estelares que pudo encontrar. Caroline y él registraron 2400 nebulosas en tres catálogos.

Clasificaron los objetos que registraron en ocho clases: (I) nebulosas brillantes, (II) nebulosas débiles, (III) nebulosas muy débiles, (IV) nebulosas planetarias, (V) nebulosas muy grandes, (VI) cúmulos de estrellas muy comprimidos y ricos, (VII) cúmulos comprimidos de estrellas pequeñas y grandes y (VIII) cúmulos de estrellas toscamente dispersos. Ampliado por su hijo y posteriormente por John Dreyer, el catálogo de Herschel se convirtió en 1888 en el Nuevo Catálogo General (NGC) de 7840 objetos de cielo profundo. La numeración del NGC se sigue utilizando para la mayoría de los objetos registrados en él. En 1785, Herschel observó un tenue tono rojizo en la región central de Andrómeda. Creía que Andrómeda era la más cercana de todas las grandes nebulosas.

En 1750 el astrónomo inglés Thomas Wright (1711-1786) publicó su An Original Theory on New Hypothesis of the Universe (Una teoría original sobre una nueva hipótesis del universo) en la que fue el primero en describir correctamente la forma de la Vía Láctea. También especuló que las tenues nebulosas eran en realidad galaxias lejanas. Sin embargo, sus pensamientos tan perspicaces se quedaron en especulaciones que no pudo verificar.

Interesantemente, sus especulaciones fueron retomadas por el filósofo alemán Immanuel Kant (1724-1804) y desarrolladas en su Allgemeine Naturgeschichte und Theorie des Himmels (Historia Natural Universal y Teoría del Cielo), publicado anónimamente (1755). En su momento, ni las teorías de Wright ni las de Kant recibieron mucho crédito, pero en retrospectiva ambas han sido elogiadas por su capacidad de percepción.

En 1850, William Parsons, utilizando el mayor telescopio reflector construido en el siglo XIX el Leviatán de Parsonstown, pudo identificar por primera vez la estructura espiral de la nebulosa de Andrómeda. Ésta fue sólo una de una serie de nebulosas espirales, en realidad galaxias, que pudo identificar.

En 1864 William Huggins, pionero de la espectroscopia estelar, observó que el espectro de Andrómeda difiere del de una nebulosa gaseosa. El espectro, observado por Huggins, tenía las mismas características que el de las estrellas individuales, lo que le llevó a concluir que Andrómeda era de hecho de naturaleza estelar.

Ya hemos recorrido un largo camino desde el primer registro de Al Sufi de una pequeña nube. En 1887, Isaac Roberts, que pensaba que las nebulosas espirales eran sistemas solares en proceso de formación, tomó la primera fotografía de la historia de Andrómeda.

En 1912 el astrónomo estadounidense, Vesto Slipher, midió la velocidad de rotación de Andrómeda mediante espectroscopia en 300kilómetros por segundo la mayor velocidad medida hasta el momento.

En 1917 Heber Curtis observó una nova en Andrómeda y descubrió once más en el registro fotográfico. Estas eran en promedio diez magnitudes más débiles que otras observadas en los cielos. Basándose en estos datos, estimó que Andrómeda estaba a 500.000 años-luz de distancia. Curtis propuso ahora la hipótesis de los universos isla, es decir, que las nebulosas espirales son en realidad galaxias independientes.

El 26 de abril de 1920 Heber Curtis y Harlow Shapley mantuvieron el llamado gran debate en el Museo Smithsoniano de Historia Natural sobre la naturaleza de las nebulosas espirales. Curtis argumentó que eran galaxias distantes e independientes, Shapley que eran mucho más pequeñas y cercanas y, por tanto, estaban dentro de la Vía Láctea, que era el universo entero. Este debate elevó la cuestión a la pregunta prioritaria en astronomía.

En 1922 Ernst Öpik midió la distancia de Andrómeda utilizando la velocidad de las estrellas. Su estimación fue de 1.500.00 años luz.

Como dije en el párrafo inicial Edwin Hubble zanjó definitivamente la cuestión cuando midió la distancia de Andrómeda utilizando estrellas variables cefeidas y demostró de forma concluyente que Andrómeda no era una nebulosa dentro de la Vía Láctea sino una galaxia independiente. Con este resultado nació la era de la astronomía galáctica.

De interés el método de determinación de distancias mediante cefeidas fue desarrollado por Henrietta Swan Leavitt, una de las computadoras de Harvard, investigando miles de estrellas variables en las Nubes de Magallanes en 1908; publicó sus resultados en 1912.

La historia del viaje histórico de Andrómeda desde la nebulosa de Al Sufi hasta la galaxia de Curtis ilustra muy bien cómo el conocimiento científico crece a lo largo del tiempo con generaciones de investigadores con diferentes intereses y motivaciones que contribuyen directa e indirectamente a ese crecimiento.

Post modificado el 11 de enero de 2018