El Gran Debat: galàxia o univers sencer?

El centre de la GalàxiaHarlow Shapley (Nashville, Missouri, 1885, Boulder, Colorado, 1972) va estudiar la distància a la que es troben els cúmuls globulars, de la Galàxia diríem ara, amb la tècnica desenvolupada per Henrietta Leawitt i la paral·laxi estadística de Hertzsprung. Suposant que els cúmuls globulars estan repartits per tota la Galàxia, va calcular on estaria situat el centre del conjunt dels cúmuls. Ell considerava que, si els cúmuls estan repartits

Harlow Shapley. Imatge de Wikimedia Commons.

uniformement, el centre del conjunt de cúmuls hauria de coincidir amb el centre de la Galàxia. Va trobar que el centre es troba a uns 50.000 anys-llum de nosaltres. Copèrnic havia tret a la Terra del centre de l’univers i havia posat el Sol, idea que s’havia mantingut almenys fins a Herschel, que consideva que la Galàxia s’estenia al voltant del Sol, o sigui al voltant nostre. Ara, el 1920, Shapley demostrava que el Sol és només una estrella que es troba ben lluny del centre, cap a les afores de la Galàxia. L’orgull de l’home respecte la seva posició a l’univers havia sofert un altre cop.

Faltava encara un pas més i era saber quin era el paper de la Galàxia a l’univers.

Gran Debat del 26 d’abril de 1920. Acadèmia Nacional de Ciències dels Estats Units, Washington D.C.

El Gran Debat Shapley-Curtis va tenir sobre tot dos grans temes: la naturalesa de les nebuloses espirals i la grandària de l’univers. La clau del debat era si les nebuloses distants eren relativament petites i es trobaven dins de la pròpia Galàxia, la nostra, o si es trobaven molt més lluny i eren en realitat galàxies independents. Shapley era partidari de que la Via Làctia era tot l’univers i per tant, contenia en el seu interior totes les nebuloses que es veien com, Andròmeda o les nebuloses espirals. Curtis era partidari de l’opció contrària.

Arguments de Shapley: (5)(6)
– Si Andròmeda no formés part de la Via Làctia, s’hauria de trobar a una distància de l’ordre de 10⁸ anys-llum, distància que molts astrònoms no acceptaven.
– Adriaan van Maanen, reputat astrònom holandès-americà havia observat la rotació interna de la galàxia del Molinet (Pinwheel Galaxy, Messier 101 o NGC 5457). Si fos una galàxia independent, situada molt lluny de la Via Làctia, la seva velocitat de rotació hauria de ser enorme, una fracció substancial de la velocitat de la llum, el que es considerava poc raonable.
– S’havia observat una nova a Andròmeda que havia eclipsat el nucli de la pròpia galàxia, presentant per tant una quantitat immensa d’energia. Si Andròmeda fos una galàxia independent i per tant, llunyana, la quantitat d’energia que s’hauria desenvolupat seria inimaginable.

Galàxia del Molinet, Messier 101, NGC 5457. Imatge de Hubble Legacy Archive, ESA, NASA.

Arguments de Curtis:  (5)(6)
– Es trobaven més noves a Andròmeda que en altres seccions de la Via Làctia. Això s’interpretava com si dins d’Andròmeda es reproduïssin fets que tenien lloc per tota la nostra galàxia.
– Andròmeda i altres possibles galàxies presentaven bandes o zones fosques similars als núvols de pols que s’observaven a la nostra.
– L’espectre de moltes estrelles dins d’Andròmeda i d’altres possibles galàxies presentaven l’efecte Doppler o desplaçament al vermell, característic d’estrelles llunyanes observades dins de la nostra galàxia.
– Per les raons anteriors, Andròmeda i altres nebuloses havien de ser galàxies separades, universos-illa com les anomenava el filòsof alemany Immanuel Kant.
– Pensava que la tècnica de les variables cefeides podia no ser del tot adequada per a la mesura de distàncies i que les suposicions de Shapley podien ser errònies
– Respecte l’observació de van Maanen va dir que no es creia les determinacions de velocitats fetes, ja que tenien en compte moments angulars més petits que les que havien estat mai observats.

Desenvolupament:
El Gran Debat va tenir lloc durant la trobada de l’Acadèmia Nacional de Ciències i va ser obert al públic. Cadascun va tenir 40 minuts per a presentar els seus arguments i després va tenir l’oportunitat de rebatre els arguments del contrari. (6)
– Shapley va parlar primer i ho va fer amb un to popular, dirigint-se a l’audiència de no astrònoms, que era majoritària. Va explicar les idees bàsiques, citant només al final les distàncies a les nebuloses espirals i va utilitzar arguments simples per a arribar a concloure que el seu model era més adient que el de Curtis.
– Curtis va fer una exposició més tècnica, traient els seus arguments més lògics de les dades. Va fer una detallada presentació de l’estat de les investigacions d’aleshores i es va centrar en les distàncies i característiques de les nebuloses espirals, arribant a la conclusió que Andròmeda i altres nebuloses havien de ser galàxies en sí mateixes.

Qui va guanyar?: (6)
No és científicament significatiu qui va guanyar el Debat. Atenent a la repercussió immediata, es pot considerar que va guanyar Shapley, que es va convertir en l’astrònom més famós d’aleshores. Però hi ha qui considera que va guanyar Curtis perquè la seva argumentació sobre les nebuloses espirals va ser encertada.
Shapley encertà en
– la posició del Sol, situant-lo allunyat del centre de la nostra Galàxia i en
– la grandària de la mateixa, considerant-la molt més gran que el càlcul realitzat prèviament per l’astrònom holandès Jacobus Cornelius Kapteyn.
– També en la validesa del mètode de les variable cefeides per a calcular distancies, que es continua utilitzant fins avui.
Curtis encertà en que
– les nebuloses espirals són en realitat galàxies externes,
– els càlculs de van Maanen de la rotació d’aquestes nebuloses eren imprecisos,
– l’univers és molt més gran que la nostra Galàxia.

Tots dos van ser grans astrònoms, però també es van equivocar en algunes coses, com ja queda patent.

Què va passar després del Gran Debat?
El 1924, Edwin Hubble descobreix variables cefeides a Andròmeda, el que permet calcular distàncies més acuradament i resoldre la discussió de les nebuloses espirals, reconeixent Shapley que estava equivocat. Però de Hubble parlarem en la propera sessió.

Fonts d’informació:
(1) El universo, Isaac Asimov, Alianza Editorial, 2007.
(2)  http://en.wikipedia.org/wiki/Harlow_Shapley
(3)  http://en.wikipedia.org/wiki/The_great_debate
(4)  http://en.wikipedia.org/wiki/Heber_D._Curtis
(5)  http://apod.nasa.gov/diamond_jubilee/debate20.html
(6)  http://apod.nasa.gov/diamond_jubilee/1920/cs_lplan.html
(7)  http://apod.nasa.gov/apod/ap110415.html
(imatge: Pinwheel Galaxy, Messier 101 o NGC 5457)

Audio de la xerrada.

Emissió de Ràdio Banyoles, dins del programa d’Astrobanyoles
“Sopa d’estrelles· del 21 de març de 2013.

Aquesta entrada ha esta publicada en cosmologia. Afegeix a les adreces d'interès l'enllaç permanent.

Deixa un comentari