Ley de Hubble-Lemaître para niños
La ley de Hubble-Lemaître, antes conocida como ley de Hubble, es una regla muy importante en la física y la astronomía. Fue descubierta por el científico belga Georges Lemaître en 1927 y luego confirmada por el astrónomo estadounidense Edwin Hubble en 1929. Esta ley nos dice que las galaxias se están alejando unas de otras, y cuanto más lejos están, más rápido parecen moverse. Es como si el Universo se estuviera estirando o inflando.
Esta ley es una de las pruebas más fuertes de que el Universo está en expansión. También apoya la teoría de la Gran Explosión, que explica cómo comenzó nuestro Universo. La velocidad a la que el Universo se expande se mide con un valor llamado la constante de Hubble.
Según esta ley, las galaxias se separan unas de otras a una velocidad que es proporcional a su distancia. Esto significa que si una galaxia está el doble de lejos, se aleja el doble de rápido. Es importante entender que esto no significa que una galaxia acelere a medida que se aleja. Más bien, en cualquier momento, las galaxias que ya están más lejos de nosotros se están moviendo más rápido que las que están más cerca.
Los estudios más recientes, usando datos de satélites como el WMAP, han ayudado a calcular el valor de la constante de Hubble con mucha precisión. Esto nos permite estimar la edad del universo, que se calcula en unos 13.800 millones de años.
Para entender las distancias en el espacio, usamos unidades muy grandes. Un megaparsec (Mpc) es una unidad de distancia que equivale a 3.2616 millones de años luz. Esto es una distancia enorme, ¡más de 30 trillones de kilómetros!
Actualmente, una galaxia que está a 3.26 millones de años luz de distancia (1 Mpc) se alejaría de nosotros a una velocidad de unos 70 kilómetros por segundo. Esto no incluye los movimientos propios de las galaxias causados por la gravedad de otras galaxias cercanas.
Contenido
¿Cómo se descubrió la expansión del Universo?
Primeras ideas sobre el Universo
Antes de que se descubriera la ley de Hubble-Lemaître, muchos científicos pensaban que el Universo era estático, es decir, que no cambiaba de tamaño. Sin embargo, a principios del siglo XX, varios físicos y matemáticos, como Albert Einstein, desarrollaron teorías que sugerían que el Universo podría estar en movimiento.
En 1922, el científico ruso Alexander Friedmann encontró unas ecuaciones que mostraban que el Universo podía expandirse a una velocidad que se podía calcular. Poco después, en 1927, el sacerdote y científico belga Georges Lemaître llegó a conclusiones similares de forma independiente. Estas ideas fueron muy importantes porque abrieron la puerta a la teoría de la Gran Explosión.
El gran debate sobre el tamaño del Universo
En 1920, hubo un famoso debate entre dos astrónomos, Harlow Shapley y Heber Doust Curtis. Shapley creía que el Universo era pequeño y que nuestra Vía Láctea era casi todo lo que existía. Curtis, en cambio, pensaba que el Universo era mucho más grande y que había muchas otras "islas de universos" fuera de la Vía Láctea.
Este debate se resolvió gracias a las observaciones de Edwin Hubble.
Las observaciones de Edwin Hubble
Edwin Hubble trabajó en el observatorio Monte Wilson, que tenía el telescopio más potente de su tiempo. Él estudió unas estrellas especiales llamadas variables cefeidas en unas "nebulosas espirales" (que hoy sabemos que son galaxias). Al medir estas estrellas, pudo calcular las distancias a estas nebulosas. Para su sorpresa, descubrió que estaban muchísimo más lejos de lo que se pensaba, ¡fuera de nuestra propia Vía Láctea! Así se confirmó que estas nebulosas eran en realidad otras galaxias, como nuestra Vía Láctea.
En la década de 1920, Hubble combinó sus medidas de distancia con las mediciones de Vesto Slipher sobre el corrimiento al rojo de las galaxias. El corrimiento al rojo es un cambio en la luz de las galaxias que indica que se están alejando de nosotros. Hubble notó que cuanto más lejos estaba una galaxia, mayor era su corrimiento al rojo. Esto significaba que las galaxias más lejanas se alejaban más rápido.
Hubble calculó un valor para la constante de proporcionalidad, que hoy llamamos la constante de Hubble. Aunque su primer cálculo fue diferente al valor actual, su descubrimiento fue una prueba clave de que el Universo se está expandiendo. Incluso Albert Einstein, que al principio creía en un universo estático, cambió de opinión después de ver las pruebas de Hubble y dijo que había sido "el mayor error de mi carrera" haber dudado de la expansión.
La constante de Hubble y la edad del Universo
¿Qué es la constante de Hubble?
La constante de Hubble es un número que nos dice qué tan rápido se expande el Universo en un momento dado. No es una constante en el sentido de que no cambia nunca, sino que puede variar lentamente a lo largo del tiempo. Por eso, a veces se le llama el "parámetro de Hubble".
Conocer el valor de la constante de Hubble es crucial porque nos permite calcular la edad del universo. Cuanto más rápido se expande el Universo, más joven es, y viceversa.
Cómo ha cambiado la medición de la constante de Hubble
Durante el siglo XX, medir la constante de Hubble con precisión fue uno de los mayores desafíos para los científicos. Los primeros cálculos de Hubble en 1929 daban un valor que sugería que el Universo tenía solo 2.000 millones de años. Esto era un problema, porque ya se sabía que la Tierra era mucho más antigua, ¡unos 4.500 millones de años!
Con el tiempo, los instrumentos mejoraron. En 1958, el astrónomo Allan Sandage obtuvo un valor mucho más cercano al actual. Sin embargo, durante décadas, diferentes métodos daban valores que variaban bastante.
Cuando se lanzó el telescopio espacial Hubble en 1990, una de sus misiones principales fue medir la constante de Hubble con la mayor precisión posible. En 2001, este telescopio dio un valor de 72 ±8 km/s por megaparsec.
Más tarde, el satélite WMAP, lanzado en 2001 para estudiar la radiación de fondo de microondas (una especie de "eco" del Big Bang), proporcionó datos aún más precisos. En 2003, WMAP calculó la constante en 71 ±4 km/s por megaparsec.
En 2014, la misión espacial Planck publicó el valor más preciso hasta la fecha: 67.3 ±1.2 km/s por megaparsec. Esto significa que por cada megaparsec de distancia, una galaxia se aleja 67.3 kilómetros por segundo.
La "Tensión de Hubble"
Aunque hemos logrado medir la constante de Hubble con mucha precisión, existe una pequeña diferencia entre los valores obtenidos por diferentes métodos. Por ejemplo, las mediciones basadas en el Universo temprano (como las de Planck) dan un valor ligeramente diferente a las mediciones basadas en el Universo actual (como las de Adam Riess usando el telescopio Hubble). Esta diferencia se conoce como la "Tensión de Hubble" y es uno de los grandes misterios que los científicos están tratando de resolver hoy en día. Podría significar que hay algo que no entendemos completamente sobre el Universo o sobre cómo se expande.
Expresión de la Ley de Hubble
La ley de Hubble se puede expresar de forma sencilla para entender cómo se relacionan la velocidad y la distancia de las galaxias.
La fórmula principal es:
Donde:
- v es la velocidad a la que una galaxia se aleja de nosotros (generalmente en kilómetros por segundo, km/s).
- H₀ es la constante de Hubble (en kilómetros por segundo por megaparsec, km/s/Mpc).
- D es la distancia a la galaxia (en megaparsecs, Mpc).
Esta fórmula nos dice que la velocidad de alejamiento de una galaxia es directamente proporcional a su distancia. Es decir, si una galaxia está el doble de lejos, su velocidad de alejamiento será el doble.
Es importante recordar que esta velocidad es la que se debe a la expansión del Universo. Las galaxias también tienen sus propios movimientos, llamados velocidades peculiares, que son causados por la gravedad de otras galaxias cercanas. Estos movimientos propios pueden hacer que una galaxia se acerque o se aleje un poco de lo que predice la ley de Hubble.
Galería de imágenes
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El destino final del Universo y la edad del Universo pueden obtenerse midiendo la constante de Hubble actual y extrapolando con el valor observado del parámetro de deceleración.
Véase también
En inglés: Hubble's law Facts for Kids
