T.E.L: 6 min.
A 100 años de "El Gran debate" que sentó las bases de la cosmología moderna. Del Universo Unitario al Universo Islas.
Hace un siglo, contar las galaxias era sencillo: alcanzaba con saber contar hasta 1.
Si hoy hay una rama de la astrofísica llamada cosmología es porque, en algún momento, los astrónomos se dieron cuenta de que podían investigar científicamente las etapas previas del universo y su evolución, lo que implica estudiar las galaxias. En plural.
Pero no siempre se supo que las galaxias eran más de una. Por contrario, quienes postulaban tal "universo múltiple" eran considerados casi herejes científicos.
La tensión entre una tesis y su antítesis se superaría finalmente con una síntesis. Esa tensión dio origen a "El Gran Debate", pieza clave en la fundación de la cosmología moderna, el 26 de abril de 1920.
En tal fecha, los astrónomos Harlow Shapley y Heber Curtis expusieron sus antagónicas visiones del cosmos. ¿Quién ganó el Gran Debate? Alerta spoiler: ambos ganaron y ambos perdieron, en algún sentido.
Por un lado, los astrónomos pensaban que todo el universo estaba compuesto por una sola galaxia, la Vía Láctea. Sin embargo, se lograban observar lo que entonces se llamaban "nebulosas", débiles estructuras, que desde la visión unitaria se consideraban partes de la única galaxia existente.
Por otro lado, estaban los que se basaban en el concepto de "universo-isla", concepto acuñado por el astrónomo Ormsby MacNight Mitchel a finales del siglo XIX (ver aparte). Esta visión opuesta argumentaba que esas nebulosas contenían tantas estrellas que eran comparables a la Vía Láctea y que estaban suficientemente lejos como para considerarlas objetos independientes, es decir, otras galaxias. De modo que la distancia era una cuestión crucial.
Curtis estaba afiliado al sector minoritario del universo múltiple, es decir, la existencia de otras galaxias.
En contrapartida, Shapley insistía en que las nebulosas estaban incluidas en la única galaxia. Para sostener su posición, citaba mediciones de Adriaan van Maanen del movimiento espiral de esas nebulosas que serían indetectables si tales nebulosas eran galaxias muy distantes.
En 1919, la Academia Nacional de Ciencias de EE.UU. decidió que ambos expusieran sus visiones del cosmos en su reunión de abril.
El debate era sobre "la escala de distancia del Universo". Curtis, en tal sentido, era el más conservador, al sostener una visión más tradicional de que la Vía Láctea se extendía apenas 30.000 años luz.
Shapley pensaba que la única galaxia tenía un diámetro diez veces mayor, de 300.000 años luz.
"Si, como proponía Shapley, la Galaxia era más grande de lo pensado, sería más difícil para Curtis sostener la afirmación de que las nebulosas espirales eran universos islas independientes", según analizó el historiador Michael Hoskin en un trabajo de 1976.
Aquel Gran Debate no estaría a la altura de un verdadero debate, si entendemos con ese término la posibilidad de que ambos participantes puedan hacerse preguntas y refutarse mutuamente en un intercambio de opiniones. Lejos de eso, fue tan solo la exposición de cada uno, sin intercambios y la exposición escrita posterior en un Boletín de ciencias.
Las exposiciones duraron 40 minutos. Primero fue Shapley que leyó un texto, mientras que Curtis, el mejor orador, usó diapositivas para fortalecer su punto de vista.
Shapley enumeró una cantidad de observaciones astronómicas de la época, apenas mencionando la teoría de la islas-universo, a la que consideraba casi una pseudo-ciencia, por abandonar "las bases de la astrofísica moderna". Está claro que la acusación de ser pseudocientífico es una chicana usada reiteradamente entre cosmólogos, todavía hoy en día. Sin embargo, Shapley reconocía que si la Vía Láctea fuera tan pequeña como Curtis sostenía, entonces la idea de un universo de islas podía ser correcta.
"Si el sistema galáctico es tan grande como mantengo, las nebulosas espirales difícilmente puedan ser comparables sistemas galácticos. Si fuera una décima parte de grande, entonces quizás sea una buena oportunidad para la hipótesis de que nuestro sistema galáctico es una nebulosa espiral, comparable en tamaño con otras nebulosas espirales, todas las cuales serían islas-universos de estrellas", explicaba Shapley. Al finalizar, el astrónomo abría la posibilidad de que la visión de Curtis fuera correcta si se recolectaban más datos en el futuro.
Curtis presentó datos para apoyar su antítesis, citando varios estimados de diámetro de la Vía Láctea. Señaló que los análisis de la luz de las nebulosas espirales indicaba que eran cúmulos de estrellas (con características similares en el espectro que nuestra galaxia).
Más tarde se publicarían sus exposiciones por escrito, pero no eran transcripciones de las exposiciones públicas orales, sino nuevos textos publicados con el título "La escala del Universo" en el Bulletin of the National Research Council.
Es decir que, por un lado, se llevó a cabo un debate oral, público, en la sede de Washington de la Academia Nacional de Ciencias, en abril de 1920; y más tarde hubo otro "debate" escrito en mayo de 1921. Si debe o no debe considerarse debates la mera exposición sin intercambios ha sido también motivo de otro pequeño debate que, a mi modo de ver, no es interesante.
La síntesis vendría unos años después, en parte como consecuencia de ese Gran Debate, que implicaba observaciones y cálculos sobre la composición y distancia de las nebulosas espirales. Tal síntesis llegaría como resultado de las observaciones de Edwin Hubble que demostró que la nebulosa de Andrómeda era un universo-isla, muy distante y lleno de estrellas. Debe destacarse el aporte de otros científicos, entre ellos Henrietta Leavitt, para que finalmente Hubble pudiera llegar a sus conclusiones.
SHAPLEY Y LA TRIUNFANTE DERROTA
Puede parecer que Shapley perdió aquel debate, a la luz de los conocimientos actuales. Pero la pequeña dimensión que Curtis asignaba a nuestra galaxia tenía como consecuencia que el Sol quedaba cerca del centro, tal y como se concedía en aquel entonces. En el cambio de siglo, el astrónomo Simon Newcomb ponía en duda esa idea, señalando que en el pasado existía consenso en que la Tierra era el centro del universo y ya sabían que no lo era. Shapley consideraba que Newcomb tenía razón en ser escéptico al respecto y que el Sol no estaba cerca del centro de la galaxia. En esto, Shapley tenía razón.
Harlow Shapley, nacido el 2 de noviembre de 1885, murió el 20 de octubre de 1972. Un asteroide, un cráter lunar y un supercúmulo llevan su nombre.
Heber Doust Curtis, nació el 27 de junio de 1872 y falleció el 9 de enero de 1942. Descubrió el asteroide 23400 (A913 CF) y un cráter lunar lleva su nombre.
EL INICIO DE LA COSMOLOGÍA MODERNA Y EL DEBATE ACTUAL
Podríamos iniciar otra discusión sobre cuál fue la piedra basal de la cosmología moderna. Las observaciones de Edwin Hubble son las mejores candidatas, dado que permitieron conocer no solo que existían otras galaxias, sino también su morfología y, posteriormente, se determinó la expansión del universo.
Sin embargo, la atribución a Hubble sería desconocer los motivos y recursos que permitieron al astrónomo realizar sus hallazgos. El Gran Debate y la escala del Universo eran el tópico del momento. Aun con recursos escasos (en comparación con la actualidad) los astrónomos de comienzos del siglo XX ya buscaban responder grandes preguntas y derribar tabúes. El Gran Debate fue un gran motor de la investigación. En la actualidad no pasa algo muy distinto.
Hay al menos dos tipos de grandes debates. Existen discrepancias sobre la velocidad de expansión, la constante de Hubble. Otro debate, que se considera algo menor (todavía) es sobre la masa y densidad del cosmos, donde también hay una discrepancia entre diferentes métodos usados.
Si un debate implica al menos dos interpretaciones de la realidad y si a tales interpretaciones las consideramos opiniones, entonces la ciencia ES opinión y no puede no serlo. Son, empero, opiniones científicas, no vulgares, basadas en datos relacionados de manera lógica.
Los debates actuales pueden converger en el futuro en un consenso, pero siempre habrá que tomar nuevos datos y confrontarlos con las teorías. Y si no coinciden, el proceso continúa.
Vivimos en un universo repleto de galaxias aisladas. La cuarentena es cósmica.
Tras el origen de "universos-islas"
El concepto parece haber sido usado, en forma parecida, por Alexander von Humboldt en su libro Kosmos de 1845. El título original era Kosmos – Entwurf einer physischen Weltbeschreibung. Allí se usó la palabra alemana Weltinseln para referirse a la Vía Láctea, no a las lejanas nebulosas. El traductor al inglés lo convirtió en "world island", "mundo isla".
En 1846 el astrónomo Ormsby MacKnight Mitchel publicó la revista Sidereal Messenger en la que incluyó un artículo del astrónomo Johan Heinrich von Mädler que refiere a "nuestro universo isla". El artículo era una traducción, sin dudas realizada por Mitchel, de una publicación previa del mismo año en Astronomische Nachrichten. En el alemán original, Mädler usó el término Weltinsel.
Probablemente Mädler tomó prestado el término de von Humboldt y Mitchel fue el que tradujo el término al inglés.
Fuente: The Number of the Heavens: A History of the Multiverse and the Quest to Understand the Cosmos, Por Tom Siegfried, Harvard University Press, 2019, pag 162.
El concepto parece haber sido usado, en forma parecida, por Alexander von Humboldt en su libro Kosmos de 1845. El título original era Kosmos – Entwurf einer physischen Weltbeschreibung. Allí se usó la palabra alemana Weltinseln para referirse a la Vía Láctea, no a las lejanas nebulosas. El traductor al inglés lo convirtió en "world island", "mundo isla".
En 1846 el astrónomo Ormsby MacKnight Mitchel publicó la revista Sidereal Messenger en la que incluyó un artículo del astrónomo Johan Heinrich von Mädler que refiere a "nuestro universo isla". El artículo era una traducción, sin dudas realizada por Mitchel, de una publicación previa del mismo año en Astronomische Nachrichten. En el alemán original, Mädler usó el término Weltinsel.
Probablemente Mädler tomó prestado el término de von Humboldt y Mitchel fue el que tradujo el término al inglés.
Fuente: The Number of the Heavens: A History of the Multiverse and the Quest to Understand the Cosmos, Por Tom Siegfried, Harvard University Press, 2019, pag 162.
Fuentes y enlaces relacionados
A century ago, astronomy’s Great Debate foreshadowed today’s view of the universe
https://www.sciencenews.org/article/astronomy-great-debate-island-universe-milky-way
The Scale of the Universe
https://apod.nasa.gov/diamond_jubilee/debate20.html
23400 (A913 CF)
https://ssd.jpl.nasa.gov/sbdb.cgi?sstr=23400
Sobre las imágenes
Foto de Andrómeda de ScienceNews, del libro ASTRONOMY OF TO-DAY, 1909.
Fotos Shapley-Curtis
ScienceNews. SMITHSONIAN INSTITUTION ARCHIVES, ACCESSION 90-105, SCIENCE SERVICE RECORDS, IMAGE NO. SIA2008-5931; ROCKEFELLER UNIVERSITY
Imagen inicial con fondo de NASA, ESA, and S. Beckwith (STScI) and the HUDF Team.
Telegrama de "The 1920 Shapley-Curtis Discussion: Background, Issues, And Outcome".
http://adsbit.harvard.edu/cgi-bin/nph-iarticle_query?1995PASP%2E%2E107%2E1133T
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