En una galaxia lejana, muy lejana

En Agosto del año pasado, el telescopio espacial Hubble detectaba la luz procedente de las galaxias más lejanas, casi en el borde mismo del universo. Los nuevos telescopios pretenden capturar las imágenes del pasado remoto del universo. Del universo observable eso sí, hay algo más allá. Referencias: Ley de Hubble, Distancia de Hubble, Edad del Universo, Telescopio Espacial, JWST, E-ELT.

Las Galaxias más lejanas

Uno de los grandes descubrimientos del siglo XX fue la expansión del universo por Edwin Hubble en 1929.  Observó que la velocidad de las galaxias más distantes respecto la Tierra aumentaba con la distancia. Es decir, a mayor distancia (d) mayor velocidad (v) de alejamiento. Comprobó que la relación entre la distancia y la velocidad era proporcional, esto es

v = Hd

donde H es la constante de proporcionalidad, o constante de Hubble. La ecuación anterior se denomina ley de Hubble y describe la tendencia general de las galaxias a alejarse de nosotros. Hay que tener en cuenta que Andromeda, la galaxia más próxima a nuestra Galaxia se acerca y no se aleja, puesto que los movimientos locales entre galaxias cercanas pueden ser de atracción por la fuerza de la gravedad.

Sin entrar en muchos detalles la constante de Hubble mide la rapidez con que el espacio se expande. Pues bien, utilizando la ley de Hubble podemos calcular el tiempo que ha tardado el universo en llegar a la expansión actual vista por nosotros. Cuidado, es un término peligroso. La ley de Hubble nos dice que si unas galaxias se alejan a la velocidad de 1000 kilómetros por segundo, las galaxias situadas al doble de distancia se alejaran el doble, a 2000 kilómetros por segundo y así hasta que a partir de una determinada distancia, la denominada distancia de Hubble, las galaxias se alejan más deprisa que la velocidad de la luz. No pasa nada, es la velocidad a la que se expande el espacio del universo, no la velocidad a la que se mueve la galaxia respecto el espacio, por tanto no hay problemas con la relatividad especial. Algún día dedico un post a estos temas, pero por ahora solo me interesa comentar la fotografía tomada por el Hubble.

¿Cuál es la distancia de Hubble? ¿Cuánto tiempo ha necesitado el universo para llegar hasta esta distancia?. Es lo que se conoce como edad del universo, fácil de calcular si se conoce la constante de Hubble H. Las medidas realizadas durante los primeros años del siglo XXI dan un valor aproximado para la constante de Hubble de 70 km/s por Megaparsec.

1 Mpc (Megaparsec) es igual a 3,262 años luz, esto en kilómetros son

Suponiendo que la constante de Hubble es constante a lo largo de la vida del universo, el tiempo que ha tardado una galaxia en recorrer un espacio de un megaparsec es:

es decir, unos 14 mil millones de años, es la edad del universo y la distancia máxima que podemos observar actualmente.

El Hubble Space Telescope de la NASA ha conseguido capturar la luz procedente de las galaxias más distantes que casi se pueden observar. Están situadas a una distancia de aproximadamente 13,1 mil millones de años. Nunca antes se habían observado galaxias tan lejanas.La imagen se obtuvo con una nueva cámara que recoge la luz del infrarrojo cercano. Esto le permite ver mucho más lejos, ya que la expansión del universo provoca que la luz proveniente de estas galaxias lejanas se acerque al infrarrojo.

Se tomo en Agosto de 2009, durante una exposición de 173000 segundos. La luz infrarroja es invisible al ojo humano y por tanto no hay colores que observar. Estos se han añadido posteriormente según la variación en la longitud de onda del infrarrojo.

El objeto más débil es mil millones de veces menos luminoso que lo que puede detectar el ojo humano.

Se espera poder observar objetos más lejanos con el nuevo telescopio James Webb Space Telescope (JWST) con un espejo de 6,5 metros de diámetro, planeado para ser lanzado en el año 2014.

Otro telescopio que empezara a funcionar en 2019 es el E-ELT (European Extremely Large Telescope) o Telescopio Europeo Extremadamente Grande. Es un proyecto del Observatorio Europeo Austral (ESO) formado por 14 países que financiarán los 1000 millones de euros que se calcula va a costar. Se acaba de decidir que se instalará en el cerro Armazones situado en el desierto de Atacama de Chile.

Será el mayor telescopio óptico del mundo, con un espejo de 42 metros de diámetro, los más grandes actualmente están entre 8 y 10 metros. Su resolución será 15 veces superior a la del Hubble.

 

 

Para capturar los pocos fotones procedentes de las galaxias más lejanas es necesaria una gran superficie colectora, que recoja estos fotones, en esto el E-ELT va a ganar al JWST. Pero los telescopios espaciales tienen la ventaja de evitar la turbulencia atmosférica y por tanto sus imágenes tienen una enorme resolución. La idea es observar el universo con los telescopios espaciales y profundizar en los detalles mediante los grandes telescopios terrestres.

Hace 400 años, el 7 de enero de 1610 Galileo Galilei apunto su telescopio a Júpiter y descubrió sus satélites, iniciando la era moderna de la observación del universo. En la segunda década del siglo XXI llegaremos a ser capaces de observar todo el universo observable, “eppur si muove” como diría Galileo.

Les pongo para finalizar dos imagenes, el Telescopio E-ELT y el telescopio de Galileo.

Telescopio E-ELT

Telescopio de Galileo

 

Información sobre el telescopio de Galileo.

Acerca de Carles Paul

Licenciado en Ciencias Físicas por la Universidad de Barcelona, Master en Física y Matemática Aplicada por la Universidad Politécnica de Cataluña y Master en Historia de la Ciencia por la Universidad Autónoma de Barcelona. Técnico Experto Evaluador Europeo. Profesor titulado de física y matemáticas de la Politècnica de Mataró, des de 1991. Director Científico de Innovem.
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