Si he visto más, es sobre los hombros de gigantes – Isaac Newton
El tamaño asombrosamente vasto de las galaxias (aparte de nuestra vía láctea) se resolvió en una serie de pasos lentos durante muchas generaciones.
Lo que llamamos una “galaxia” se observó por primera vez en la antigüedad como una pequeña y débil mancha de luz nebulosa, visible a simple vista, en la constelación de Andrómeda. La primera referencia conocida a este objeto fue en el trabajo de AD 984 “El libro de las estrellas fijas” del astrónomo persa Al-Sufi. No tenía idea de qué era, y simplemente se refería a ella como la “pequeña nube” o, a veces, el “pequeño pez”.
Dibujo de Al-Sufi de la constelación de Andrómeda, con un “pececito” fantasioso donde residía la Nebulosa de Andrómeda:
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En ese momento no había indicios de su inmensidad, ya que la mayoría de los filósofos naturales consideraban que los cielos estaban fijados en una gran esfera distante alrededor de la Tierra. Todas las estrellas, y las nebulosas, estaban a la misma distancia.
Durante la era telescópica, los observadores comenzaron a observar una gran cantidad de estos parches nebulosos dispersos por el cielo. Al observar que algunos parches nebulosos se convirtieron en cúmulos de estrellas cuando se observaron con telescopios de mayor tamaño, algunos supusieron que la Nebulosa de Andrómeda era simplemente otro de estos cúmulos, demasiado lejos para ser resuelto en estrellas.
Otros astrónomos no estuvieron de acuerdo y supusieron que las “nebulosas sin resolver” eran grandes nubes de gas y polvo. William Herschel, por ejemplo, pensó que la Nebulosa de Andrómeda (también conocida como M31) era una gran nube gaseosa “no más de 2000 veces la distancia a Sirius”, una distancia que ahora se calcularía como 16,000 años luz, bien dentro de nuestra propia vía Láctea . Se pensó, tal vez, que las muchas nebulosas con forma de lente que vio, como la M31, eran nuevos sistemas estelares en proceso de formación.
Esto dio un límite inferior a gran tamaño.
Otros observadores, al ver cómo las nebulosas con forma de lente parecían agruparse en regiones alejadas de la Vía Láctea, sugirieron que muchas de ellas podrían estar realmente fuera de nuestra propia galaxia. Observadores como Lord Rosse, quien construyó y usó el telescopio más grande de su tiempo, el gran “Leviatán de Parsontown”, notó la naturaleza espiral de algunas de las nebulosas.
Sin embargo, nadie podría hacer una distinción entre las nebulosas gaseosas reales y los cúmulos de estrellas sin resolver (que son abundantes en nuestra galaxia) y las otras “nebulosas” que ahora conocemos como galaxias.
A lo largo del siglo XIX y hasta comienzos del XX, hubo un debate entre quienes pensaban que las nebulosas formaban parte de nuestra propia vía láctea y quienes sugirieron que la posibilidad de que existieran otros universos isleños fue acalorada.
Por el lado de las nebulosas que forman parte de la vía láctea estaban aquellos que consideraban que la extraña falta de nebulosas alrededor del plano de la vía láctea era una coincidencia demasiado grande para que las nebulosas fueran universos isleños separados. ¿Cómo podrían ser, preguntaron, que estas nebulosas “sabrían” la orientación de nuestra mísera galaxia?
Del lado de las nebulosas, siendo galaxias propias, estaban las que notaron las similitudes físicas entre la Nebulosa de Andrómeda (y otras Nebulosas) y la aparición de nuestra propia vía láctea. Notaron, por ejemplo, el hecho de que algunas de las nebulosas parecían tener carriles de polvo, muy parecidos a los de nuestra propia galaxia. Además, de vez en cuando se observaron algunas estrellas brillantes “nuevas” en estas otras galaxias. Se suponía que estas novas, como se las llamaba, eran bastante brillantes y, por lo tanto, su distancia podía suponerse aproximadamente, ubicándolas fuera de la galaxia.
Sin embargo, no se sabía si había o no un tipo especial de nebulosa tenue que solo aparecía dentro de la nebulosa, dejando la verdadera distancia incierta.
Cerca de finales del siglo XX, la astrónoma Henrietta Swan Leavitt, estudiando las estrellas variables dentro de los cúmulos de estrellas, hizo una observación que, para un observador casual, parece no tener relación con la cuestión de la distancia a las grandes nebulosas. Señaló que una cierta clase de estrella variable, conocida como Variables Cefeidas (después del miembro más conocido de esta clase, Delta Cepheii), pulsaba con un período que estaba directamente relacionado con su luminosidad general. En otras palabras, descubrió que si medías el período de una de las Cefeidas, podías discernir su distancia.
Felizmente, las Cefeidas son estrellas extremadamente brillantes y, por lo tanto, pueden verse a grandes distancias.
Usando este conocimiento, el astrónomo Edwin Hubble (después de quien recibió su nombre del Telescopio Espacial Hubble) fue a buscar estrellas variables en la Galaxia de Andrómeda usando el gran telescopio “Hooker” de 100 pulgadas en el Monte Wilson.
En 1925, descubrió un pequeño número de variables Cefeidas dentro de la Nebulosa de Andrómeda. Para buscar estrellas variables, los astrónomos “parpadearían para comparar”, es decir, destellarían rápidamente entre dos o más placas para buscar estrellas que cambiaran de brillo. En una de las placas fotográficas que tomó de M31, marcó con entusiasmo su hallazgo de una Cepheid con la anotación “¡Var!”
El hallazgo de una variable Cefeida dentro de M31 colocó a la Nebulosa de Andrómeda a muchos cientos de miles de años luz de distancia. Hubble hizo un estimado de 500,000 años luz para la Galaxia de Andrómeda .
Una buena idea de la escala de las galaxias comenzaba finalmente a formarse.
Lo que Hubble no sabía, y lo que Leavitt no pudo apreciar, fue que, de hecho, había dos tipos diferentes de estrellas variables Cefeidas, una más brillante que la otra. Se discernió que las Variables que el Hubble detectó eran del tipo más brillante, lo que puso a la galaxia de Andrómeda aún más lejos.
Desde entonces, las mejoras en las estimaciones de distancia han colocado a la Galaxia de Andrómeda a unos 2,5 millones de años luz de distancia. El tamaño se determina tomando fotografías profundas de la galaxia y determinando qué tan lejos llegan las estrellas. Andrómeda parece tener aproximadamente el doble de ancho que nuestra propia Vía Láctea, alrededor de 220,000 años luz de diámetro.
Su combinación de masa, tanto invisible como “oscura”, se puede deducir estudiando el movimiento de las estrellas alrededor de su centro y calculando sus velocidades. Cuanta más masa, más gravedad, las estrellas más rápidas en las afueras de la galaxia orbitan alrededor del centro.
En la ciencia, una cosa se construye sobre otra. Los grandes descubrimientos se construyen sobre otros grandes descubrimientos.