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En la década de 1970, la NASA empezó a trabajar en el Telescopio Espacial Hubble (HST), que finalmente se lanzó en 1990. El HST sigue funcionando hoy en día, captando magníficas imágenes y datos fundamentales del espacio profundo para nosotros. Pero, ¿de dónde procede el nombre del HST? Pues del astrónomo estadounidense Edwin Hubble, ¡por supuesto!
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Regístrate gratis¿Qué es la ley de Hubble?
Nombra al científico que descubrió el desplazamiento al rojo de las galaxias lejanas.
¿Cuál era el nombre original de los objetos estudiados por Hubble?
¿Qué es un desplazamiento al rojo?
¿Cuál es el valor de la constante de Hubble por megaparsec?
¿Qué es un parsec?
¿Es la ley de Hubble una piedra angular de la teoría del universo en expansión?
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Enviar comentariosEdwin Hubble hizo importantes contribuciones a la ciencia. Observó un cambio en la frecuencia luminosa de las galaxias y aportó pruebas decisivas sobre la velocidad de recesión de las galaxias. Esta observación condujo a la formación de la ley de Hubble, que examinamos en detalle en esta explicación.
La velocidad de recesión o velocidad de recesión es la velocidad a la que los objetos se alejan de un observador debido a la expansión del universo.
Edwin Hubble estudió objetos conocidos como nebulosas, y sus estudios de doctorado se centraron en las observaciones de nebulosas con forma de espiral. En aquella época, había dos teorías sobre lo que eran las nebulosas espirales:
Tras observar la luz emitida por las nebulosas espirales, Hubble empezó a notar un patrón: cuanto más alejadas estaban las nebulosas de la Tierra, más se desplazaba la luz (desplazamiento Doppler) hacia la parte roja del espectro. Al medir el desplazamiento al rojo de 20 nebulosas espirales, Hubble llegó a la conclusión de que las galaxias se alejan de nosotros a velocidades proporcionales a su distancia. Esto significa que cuanto más lejos está una galaxia de la Tierra, más rápidamente se aleja de nosotros. En otras palabras, la velocidad de una galaxia aumenta cuanto más se aleja de la Tierra. Esto se conoce como la ley de Hubble.
La ley de Hubble es la observación de que las galaxias se alejan de nosotros con una velocidad que es proporcional a su distancia a nosotros. En otras palabras, las galaxias más lejanas se alejan más rápidamente que las galaxias más cercanas.
Para comprender la ley de Hubble, debemos entender el efecto Doppler. En el efecto Doppler, un emisor de ondas se mueve con una determinada velocidad, y un observador recibe esta onda (en este caso, la luz).
Si el objeto se acerca al observador, la luz emitida se desplaza hacia el azul, lo que indica una disminución de la longitud de onda de la luz. Si el objeto se aleja del observador, la luz emitida se desplaza hacia el rojo, lo que indica un aumento de la longitud de onda de la luz.
Según las mediciones, el valor aceptado de la constante de Hubble es de 73,8 km/s/Mpc (kilómetros por segundo por megaparsec). Esta velocidad puede parecernos alta, pero no es ni el 0,1% de la velocidad de la luz.
El aumento de esta velocidad con la distancia y el tiempo predice que las galaxias podrían desaparecer de nuestro rango de visión en algún momento.
Para encontrar la relación entre la velocidad de recesión y la distancia, Hubble analizó más de 20 galaxias. En su análisis, trazó su distancia a la Tierra en pársecs frente a su velocidad. A continuación puedes ver los resultados de este gráfico:
A partir de ahí, Hubble llegó a la conclusión de que existe una relación lineal creciente entre la distancia y la velocidad.
Un pársec (pc) es una unidad de longitud utilizada para medir distancias más considerables fuera del Sistema Solar (distancias extrasolares). Un parsec equivale a la distancia recorrida por la luz en el espacio durante 3,26 años. Utilizando esta definición, Sirio, que es la estrella más brillante del Hemisferio Norte, está a 2,64 pársecs de la Tierra.
La relación lineal obtenida por Hubble puede resumirse con esta sencilla ecuación:
\[v = H_0 \cdot D\]
Aquí, v es la velocidad de recesión en km/s, H0 es la pendiente de la línea (también conocida como constante de Hubble), y D es la distancia de la galaxia a la Tierra medida en Mpc.
Si te interesa, deberías visitar el sitio del Hubble de la NASA para informarte sobre cómo los astrónomos son capaces de medir con precisión la velocidad de expansión del universo (incluyendo el uso de una herramienta básica de la geometría conocida como paralaje).
Utilizando la ecuación anterior, podemos obtener la velocidad de las galaxias que se alejan.
Calcula la velocidad de la galaxia NGC 55 si se encuentra a una distancia de dos megaparsecs de la Tierra.
En primer lugar, tenemos que calcular la distancia, y para ello debemos convertir de pársecs a kilómetros. Sabemos que un pársec es una distancia recorrida por la luz en 3,26 años luz. Si la distancia recorrida por la luz en el vacío en un segundo es de 300.000.000 m, debemos multiplicar la distancia por el número de segundos de un año, que es de 31.556.926 segundos, y multiplicarlo por 3,26.
\text[\text{Distancia recorrida por la luz en un año} = 31.556.926 \cdot (3 \cdot 10^8) = 9,4671 \cdot 10^{15}m\].
\text[\text{Distancia entre Parsecs} = 3,086 \cdot 10^{16}m\]
La galaxia NGC 55 está a dos megapársecs, así que ahora tenemos que multiplicar la distancia en pársecs por el pársec a NGC 55.
\[\text{NGC} \space 55 \text{(distancia)} = 2 \cdot 10^6 \cdot (3,086 \cdot 10^{16}) = 6,17 \cdot 10^{22} m\].
Ahora podemos sustituir esta información en la ecuación de la ley de Hubble y obtener la velocidad de la galaxia. Sin embargo, primero debemos convertir la constante de Hubble a metros por segundo y por metro.
\[H_0=\frac{73,8 \cdot 10^3}{3,086 \cdot 10^{16}} = 2,39 \cdot 10^{-12} 1/s\].Y ahora utilizamos la ecuación de la ley de Hubble:
\[v = 1,476 \cdot 10^{11} m/s\]
Hubble hizo dos observaciones críticas: descubrió que las galaxias se alejan cada vez más de la nuestra y observó que cuanto más lejos están las galaxias, más se aceleran.
Casi todas las galaxias presentan un corrimiento al rojo en la luz visible, pero hay algunas que no. Estas galaxias presentan en cambio un desplazamiento azul , que es el resultado de las fuerzas gravitatorias.
El desplazamiento azul es la disminución de la longitud de onda emitida a medida que el emisor (el objeto que produce las ondas electromagnéticas) se acerca al observador.
Andrómeda es una de estas galaxias que presenta un desplazamiento azul. El desplazamiento azul de Andrómeda es producto de la atracción gravitatoria entre nuestra galaxia (la Vía Láctea) y Andrómeda, y se ha predicho que ambas colisionarán al cabo de unos millones de años.
¿Lo sabías? Como la ley de Hubble nos ayuda a calcular (aproximadamente) cuánto tiempo ha transcurrido desde que las galaxias empezaron a moverse, los investigadores pueden reunir información sobre las primeras etapas del universo y comprender mejor la teoría del Big Bang.
El descubrimiento de Hubble de galaxias que se alejaban de nuestro grupo local de galaxias sentó las bases de otras teorías sobre la expansión acelerada del universo. Las pruebas posteriores procedieron de la medición del desplazamiento al rojo de objetos estelares conocidos como supernovas. Las teorías predicen que el ritmo de expansión del universo aumentará a medida que avance el tiempo.
Una supernova de tipo 1a es una explosión resultante de la interacción de dos estrellas (más conocidas como sistema binario). En estos sistemas binarios, una estrella enana blanca y otra estrella orbitan estrechamente. La estrella enana blanca absorbe parte del gas de su compañera y, cuando alcanza una masa fija, explota.
Como la masa a la que se produce esta explosión es fija, la luminosidad es similar cada vez que ocurre. Una luminosidad casi constante puede proporcionar un flujo constante de radiación (luz), y los investigadores pueden utilizarlo para medir la distancia del sistema estelar. Las observaciones de estos sistemas binarios fueron las que ofrecieron pistas sobre la expansión del universo (las supernovas de tipo 1a se alejaban con el tiempo).
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Lily Hulatt is a Digital Content Specialist with over three years of experience in content strategy and curriculum design. She gained her PhD in English Literature from Durham University in 2022, taught in Durham University’s English Studies Department, and has contributed to a number of publications. Lily specialises in English Literature, English Language, History, and Philosophy.
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Gabriel Freitas is an AI Engineer with a solid experience in software development, machine learning algorithms, and generative AI, including large language models’ (LLMs) applications. Graduated in Electrical Engineering at the University of São Paulo, he is currently pursuing an MSc in Computer Engineering at the University of Campinas, specializing in machine learning topics. Gabriel has a strong background in software engineering and has worked on projects involving computer vision, embedded AI, and LLM applications.
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