Océanos cósmicos.
En la orilla del océano
cósmico.
La
analogía del océano cósmico que utiliza Carl Sagan (1934-1996) para iniciar
tanto su serie televisiva de divulgación Cosmos como el libro que
publicó con el mismo título [1] no es nueva. Tiene, en realidad, miles de años
de antigüedad. En la cosmogonía egipcia se habla del Nun, las aguas primitivas: un océano ilimitado, oscuro, desconocido
e inerte que se encuentra por encima del cielo y por debajo de la Tierra [2]. Sagan,
al inicio de la serie televisiva camina por un acantilado, desde el que se
observa la inmensidad del océano y pronuncia la célebre frase en la que define
su Cosmos: "El Cosmos es todo lo que es o lo que fue o lo que será alguna
vez" para continuar con lo que va a ser el hilo conductor de su viaje
personal: la capacidad del ser humano para maravillarse con la observación y el
entendimiento del universo y afirma "Nuestras contemplaciones más tibias
del Cosmos nos conmueven: un escalofrío recorre nuestro espinazo, la voz se nos
quiebra, hay una sensación débil, como la de un recuerdo lejano, o la de caer
desde lo alto. Sabemos que nos estamos acercando al mayor de los
misterios".
El
capítulo I de Cosmos se titula «En la orilla del océano cósmico». La orilla para Sagan no es más que la
superficie de la Tierra, nuestra atalaya, como el acantilado sobre el que
camina en la primera escena de la serie televisiva: el lugar desde donde vamos
a observar la inmensidad del universo. Y ese océano cósmico nos llama, como el
inmenso mar llamaba, casi obsesivamente, a los balleneros en la novela Moby Dick de Herman Melville
(1819-1891).
Inicia
Sagan su viaje hablando de la estructura a gran escala del universo, de la
textura que forman la distribución de galaxias en el Cosmos. Algo que empezaba
a ser conocido en ese momento. No es casualidad que el libro de referencia en
esta materia haya sido, por muchos años, el que publicó el recientemente
galardonado con el premio Nobel de Física, Jim Peebles (1935), precisamente en
1980, el mismo año en que se emitió el primer episodio de Cosmos. Esa obra, The Large-Scale Structure of the Universe
[3], ha sido el libro de cabecera durante muchos años de los que nos hemos
dedicado a estudiar este campo de la Cosmología.
En
Cosmos Sagan muestra, en blanco y negro, uno de los primeros cartografiados de
la distribución de galaxias, el catalogo realizado por Donald Shane (1895-1983)
y Carl Wirtanen (1910-1990), del observatorio Lick de la Universidad de
California [4]. Ese tipo de mapas del
cielo mostraban las posiciones proyectadas sobre la esfera celeste de miles de
galaxias. En ellos se aprecia inequívocamente la tendencia al agrupamiento de
las galaxias, consecuencia de la fuerza dominante a estas escalas cómicas que
las hace sociables: la gravedad. Sagan
lo explica con elocuencia: "Son las galaxias. Algunas son viajeras
solitarias; la mayoría habitan en cúmulos comunales, apretadas las unas contra
las otras errando eternamente en la gran oscuridad cósmica". Con el paso
del tiempo, estos cartografiados crecieron en extensión e incorporaron la
tercera dimensión, a partir de medidas espectroscópicas del desplazamiento
hacia el rojo de las galaxias (el redshift).
Conocer esta cantidad permite estimar la distancia a la que se encuentra una
galaxia en el marco de un modelo cosmológico: los mapas se hicieron
tridimensionales que contienen centenares de miles e incluso millones de
galaxias hoy en día.
Los
astrónomos también han sido capaces de medir, para las galaxias de nuestro
entorno, sus velocidades peculiares, es decir,
no solo sabemos a qué velocidad se alejan las galaxias de nosotros como
consecuencia de la expansión cósmica postulada por Edwin Hubble (1889-1953),
sino que además podemos llegar a medir las velocidades que experimentan como
consecuencia de la atracción gravitatoria que ejercen unas galaxias sobre otras
y fundamentalmente, la materia oscura que las envuelve sobre cada una de
ellas. Esta información nos ha permitido
comprender las entidades más grandes de la macroestructura cósmica: los
supercúmulos.
Carl
Sagan habla del Grupo Local en este capítulo y lo define como un "cúmulo
disperso, oscuro y sin pretensiones". Se trata del pequeño grupo de
galaxias (la palabra cúmulo hoy se utiliza para agrupaciones con más de 50
miembros grandes). En el Grupo Local hay dos galaxias espirales grandes:
Andrómeda (M31) y la Vía Láctea, una tercera algo menor, también espiral, la
galaxia del Triángulo (M33) y otras 40 galaxias bastante más pequeñas,
elípticas o irregulares, muchas de ellas satélites de la Vía Láctea (como las
Nubes de Magallanes) o de Andrómeda (como M32 o NGC205). Tiene una extensión de
unos 3 millones de años luz. Sobre este
tema, Carl Sagan se extiende en el capítulo X, «Al filo de la eternidad». Allí habla del cúmulo de Virgo, a unos 60
millones de años luz de nuestra galaxia: un enjambre formado por miles de
galaxias, algunas descomunales, como M87, que recientemente ha adquirido fama
ya que un grupo internacional de radioastrónomos ha conseguido fotografiar el
agujero negro supermasivo que alberga en su centro [5]. Nombra Sagan en este
capítulo a George Smoot (1945), que más tarde obtendría el premio Nobel de
física, junto a John Mather (1946), por sus estudios de la radiación cósmica de
fondo con el satélite COBE. Dice Sagan que Smoot y sus colegas han sido capaces
de medir las velocidades de la Vía Láctea y otras galaxias de nuestro entorno
cayendo hacia el cúmulo de Virgo.
Otras
estructuras aún más grandes pero no ligadas gravitatoriamente, como lo están
los cúmulos, son los supercúmulos de galaxias. El cúmulo de Virgo y el Grupo
Local pertenecen al supercúmulo Laniakea, un término hawaiano que podríamos
traducir por «cielo inmenso». Los astrónomos R. Brent Tully (1943), Hélène Courtois
(1970), Yehuda Hoffman y Daniel Pomarède postularon su existencia (y lo
bautizaron con ese bonito nombre) en una artículo publicado en la revista Nature [5] en 2014. Midieron las
posiciones y velocidades peculiares de más de 8.000 galaxias y determinaron las
fronteras del supercúmulo, de manera similar a como se definen los límites de
una cuenca hidrográfica (la línea divisoria de aguas): cualquier punto del
supercúmulo está cayendo hacía su interior. Su extensión sería de unos 520
millones de años luz y albergaría una masa equivalente a cien mil billones de
soles (ver imagen). Seguro que Sagan, tan amante de la geografía como mi colega
Jorge Olcina (autor del epílogo de este libro-tributo a Cosmos), acabaría su
hipotético capítulo sobre estos descubrimientos diciendo algo así: Nuestra dirección cósmica es a partir de ahora: la calle en la que vivimos y el
número del portal, código postal, ciudad, país, la Tierra, Sistema Solar
(tercer planeta), Brazo de Orión, Vía Láctea, Grupo Local, Laniakea.
Mapa tridimensional centrado en nuestra galaxia en el que se muestra la distribución de supercúmulos de galaxias con Laniakea marcado en amarillo.
Crédito: Richard Powell / CC BY-SA
Crédito: Richard Powell / CC BY-SA
La
última vez que estuve en el Museo Galileo de Florencia compré una camiseta con
una frase de Galileo Galilei (1564-1642): Misuraciò
che è misurabile, e rendimisurabileciò che non lo è, o sea, mide aquello
que sea medible y haz medible lo que no lo sea. En los diferentes episodios de
la serie Cosmos, Carl Sagan explica muchas de las mediciones que han hecho los
astrónomos a lo largo de la historia para entender el universo y relata las
técnicas que se han utilizado para llevarlas a cabo. Sin duda, una de las
mediciones más potentes, por lo simple del método y lo espectacular del
resultado obtenido es la medición del perímetro de la Tierra que realizó Eratóstenes
de Cirene (276-195 a. C.). Explica Sagan que Eratóstenes era conocedor de que
un obelisco que estuviera en la ciudad de Siena (la actual Asuan), situada
aproximadamente sobre el Trópico de Cáncer, no proyectaría ninguna sombra a
mediodía del solsticio de verano (el 21 de junio), ya que el Sol culminaría en
el cenit, en cambio, ese mismo día a y la misma hora, en Alejandría sí que lo
hacía. Alejandría era la ciudad en la que vivía Eratóstenes, ya que era el
responsable de su magnífica biblioteca. Como el Sol está tan lejos, podemos
considerar que los rayos que inciden tanto en Asuan como en Alejandría son
paralelos. El ángulo que forman esos
rayos con el obelisco es de 0º en Asuan y de 7º en Alejandría. Con esta
medición y sabiendo que Asuan y Alejandría están aproximadamente en el mismo
meridiano, a 800 km de distancia una de la otra, Eratóstenes dedujo que la
circunferencia completa de la Tierra, mediría 40.000 km, un valor
extraordinariamente preciso. La Unesco declaró que 2009 fuese el año
internacional de la astronomía para conmemorar el 400 aniversario de las
observaciones telescópicas de Galileo. Aquel año el experimento de Eratóstenes
se repitió en decenas de escuelas, institutos y universidades de todo el mundo
con las mismas técnicas que tan ilustrativamente describe Sagan: "Las
únicas herramientas de Eratóstenes fueron palos, ojos, pies y cerebros, y
además el gusto por la experimentación".
La
admiración que siente Sagan por el periodo helenístico y en particular por
Alejandría aparece en toda la obra de Cosmos.
Es curioso que el año en que murió Carl Sagan, 1996, se publicó un libro
en Italia que habría sido muy de su agrado: La
rivoluzione dimenticata (La revolución olvidada) del físico teórico Lucio
Russo (1944). En 2004, se tradujo al
inglés [7]. Russo defiende que el conocimiento adquirido en esta época de la
mano de sabios como Eratóstenes, Euclides de Alejandría (325-265 a.C.),
Aristarco de Samos (310-230 a.C.), Apolonio de Pérgamo (262-190 a.C.), Hiparco
de Nicea (194-120 a.C.), Ptolomeo de Alejandría (85-165 d.C.) y que se fue
acumulando durante varios siglos constituyó una auténtica revolución científica
y tecnológica, pensemos por ejemplo en la precisión de los engranajes en el
misterioso mecanismo de Anticitera [8], datado en esta época. El fin de este
periodo y su olvido coincidiría con la muerte de Hypatia de Alejandría (370-415
d.C.) y la destrucción de la famosa biblioteca de su ciudad natal. Russo recoge
la antorcha de Sagan y plantea que el nacimiento del pensamiento científico fue
consecuencia de la encrucijada de culturas producida por la expansión del
imperio de Alejandro Magno (356-323 a.C.), dominando las civilizaciones de
Egipto y Mesopotamia que disponían de tecnologías y economías superiores a las
de los propios conquistadores.
Referencias:
[1]
Sagan C., Cosmos, traducción de
Miquel Muntaner i Pascual y Maria del Mar Moya Tasis, Editorial Planeta,
Barcelona, 1980.
[2] Martínez V.J. & Martínez
Artero, A., «The Never-ending Story of the Infinite Cosmos», Mediterranean Archaeology
and Archaeometry, Vol. 18, No 4, pp.
327-334, 2018.
[3] Peebles P.J.E., The Large-Scale Structure, Princeton
University Press, Princeton, 1980.
[4] Jones, B.J.T, Martínez, V.J.,
Saar, E. & Trimble, V., «Scaling Laws in The Distribution of Galaxies»,
Reviews of Modern Physics, 76, pp. 1211-1266, 2005.
[5] Akiyama, K. et al., «First M87 Event Horizon Telescope Results. I.
The Shadow of the Supermassive Black Hole», The Astrophysical Journal Letters,
875, 1, 2019.
[6] Tully, R.B., Courtois, H., Hoffman, Y. & Pomarède, D. «The Laniakea supercluster of galaxies»,
Nature513 (7516), pp 71–3,
2014.
[7] Russo, Lucio (2004), The Forgotten Revolution. How Science Was Born
in 300 BC and Why it Had to Be Reborn, Springer-Verlag, Berlin.
[8]
Martínez-Artero, A., «El mecanismo de Anticitera», 2017, http://www.conec.es/astronomia/el-mecanismo-de-anticitera/
Vicent J. Martínez.
Catedrático de
Astronomía y Astrofísica en la Universitat de València.
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