Capítulo 3: El universo era más grande de lo que nadie pensaba

Noche 19: Lechugas bajo una luz rosa

En su decimonoveno día, Noor pasó la mañana como jardinera. En un rincón de la estación hay una pequeña cámara de cultivo, del tamaño de un armario de cocina, donde se cultivan plantas bajo luces de colores. La luz es una mezcla de rojo y azul, que hace que la cámara brille de color rosa. El rojo y el azul son los colores que las hojas más usan para crecer, así que no hace falta gastar energía en los demás. Dentro, una fila de lechugas jóvenes asomaba desde pequeñas almohadillas de tela rellenas de un material de cultivo parecido a la arcilla y de fertilizante.

Su tarea consistía en revisar cada planta, hacer fotografías, medir las hojas y añadir una cantidad cuidadosa de agua por un tubo fino. En ingravidez, el agua no se filtra hacia abajo como lo hace en la tierra de un huerto. Puede formar una bola y quedarse encima, o avanzar por el costado de la almohadilla, así que hay que darla despacio. Las raíces también tienen un problema extraño. En la Tierra, las raíces crecen hacia abajo porque perciben la atracción de la gravedad. Aquí no hay un «abajo» que puedan notar, así que las plantas se guían sobre todo por la dirección de la luz. Las hojas se estiran hacia las lámparas, y las raíces crecen sobre todo en sentido contrario, hacia el material de cultivo húmedo.

A Noor le gustaba este trabajo. Se parecía a la vida corriente, como cuidar un pequeño huerto en un balcón. Los científicos de tierra estudiarían sus fotografías y mediciones para saber cómo las plantas podrían algún día alimentar a tripulaciones en viajes largos, y dentro de unas semanas la tripulación podría comerse algunas de las hojas. Ade ya había anunciado que él pondría la sal.

Por la tarde, Tomás le pidió ayuda con otra tarea: cargar equipo usado y basura en una nave de carga que más adelante dejaría la estación y se quemaría sin causar daño en la parte alta de la atmósfera. Era el tipo de trabajo que existe en cualquier lugar de trabajo, el que nadie fotografía. Cada bolsa tenía que etiquetarse, pesarse en un aparato especial y sujetarse en su sitio, para que nada se moviera cuando se encendieran los motores de la nave. Cuando terminaron, la pequeña cabina de la nave de carga parecía una furgoneta de mudanzas bien cargada, y Noor tenía los brazos cansados de empujar bolsas pesadas que no pesaban nada.

Esa noche, después de terminar la última lista de comprobación, Noor fue a la ventana. La estación entró en la oscuridad sobre un océano, donde no había ninguna luz de ciudad. Cuando sus ojos se acostumbraron, vio una franja pálida de luz que cruzaba el cielo, irregular y suave, como un rastro de niebla. Era la Vía Láctea. En la Tierra solo la había visto unas pocas veces, lejos de los pueblos, pero aquí se veía nítida y ancha. Recordó que hace solo unos cien años muchos astrónomos creían que esa franja, y las estrellas que la rodean, formaban todo el universo.

Cuando escribió a Sami esa noche, empezó con una pregunta suya: «¿Sabes lo grande que era el universo en 1900? No el universo real. El universo en el que creía la gente».

Un universo de una sola galaxia

La franja pálida de la Vía Láctea es nuestra propia galaxia, vista desde dentro. Una galaxia es una enorme familia de estrellas, gas y polvo que la gravedad mantiene unida. Nuestra galaxia tiene más o menos la forma de un disco plano con un abultamiento en el centro. El Sol es una estrella de ese disco, lejos del centro, aproximadamente a medio camino del borde. Cuando miramos a lo largo del disco, vemos tantas estrellas lejanas apiñadas que se difuminan en una franja suave. Cuando miramos hacia fuera del disco, vemos menos estrellas y más oscuridad.

Una imagen sencilla puede ayudar. Imagina que estás en medio de un bosque grande y llano. Si miras al frente, en cualquier dirección a ras de suelo, los árboles se superponen tan densamente que ves una pared de troncos. Si miras directamente hacia arriba, solo ves unas pocas ramas y luego el cielo abierto. Vivimos dentro del disco de nuestra galaxia como una persona dentro de ese bosque. Mirando a lo largo del disco, vemos una pared apiñada de estrellas, la franja pálida. Mirando hacia arriba, fuera del disco, vemos el espacio abierto.

Hoy sabemos que la Vía Láctea mide unos 100 000 años luz de un lado a otro y contiene cientos de miles de millones de estrellas. Eso ya es un tamaño casi imposible de imaginar. La luz, la mensajera más rápida, necesita unos 100 000 años solo para cruzarla de un extremo a otro. Sin embargo, a comienzos del siglo XX, muchos astrónomos pensaban que eso era todo. En su imagen, el universo era una gran isla de estrellas que flotaba en un mar oscuro e infinito, sin nada más allá.

En esa imagen había un enigma. Con los telescopios, los astrónomos habían encontrado muchas manchas de luz débiles y difusas repartidas por el cielo. Las llamaron nebulosas, de una antigua palabra que significa nubes o niebla. Algunas de estas nebulosas eran claramente nubes de gas brillante entre las estrellas. Pero otras eran distintas. Muchas tenían una bonita forma de espiral, como el agua que gira al irse por un desagüe, y parecían hechas de una luz suave que ningún telescopio de la época podía separar en estrellas individuales. Se las llamó nebulosas espirales.

¿Qué eran? Algunos astrónomos pensaban que eran pequeñas nubes dentro de nuestra propia galaxia, quizá nuevos sistemas de estrellas en formación. Otros pensaban que podían ser galaxias completas, tan lejanas que sus miles de millones de estrellas se difuminaban en una niebla, igual que nos ocurre con la Vía Láctea. La idea de que pudiera haber otras galaxias, otros «universos isla», no era nueva. Algunos pensadores la habían propuesto más de un siglo antes. Pero nadie podía demostrarla ni refutarla, porque nadie podía medir a qué distancia estaban las nebulosas espirales.

Esta es la dificultad central de la astronomía. Cuando miras una luz en el cielo, no es fácil saber si es una luz tenue y cercana o una luz brillante y lejana. Una vela al otro lado de una habitación y un faro en una costa lejana pueden parecer igual de brillantes. Para medir el tamaño del universo, los astrónomos necesitaban una forma de saber cuánto brilla de verdad una luz. Necesitaban lo que a veces se llama una candela estándar: un tipo de luz cuyo brillo real se conoce, de modo que su distancia pueda calcularse a partir de lo brillante que parece.

La mujer que medía las estrellas

La clave llegó de una mujer llamada Henrietta Leavitt. A principios del siglo XX trabajaba en un observatorio, en un equipo de mujeres contratadas para estudiar placas fotográficas. Eran láminas de vidrio recubiertas de una capa sensible a la luz que se colocaban en el extremo de un telescopio para registrar las estrellas. Noche tras noche, el telescopio tomaba imágenes. Día tras día, las mujeres las examinaban con lupas, medían el brillo de las estrellas, comparaban placas tomadas en noches distintas y lo anotaban todo con cuidado.

Era un trabajo lento y paciente, y no estaba bien pagado. A aquellas mujeres se las llamaba a menudo «computadoras», porque su trabajo consistía en calcular, en una época en que las máquinas aún no lo hacían. Muchas de ellas eran astrónomas muy capaces, aunque en aquel tiempo rara vez se les daba ese título. La tarea de Leavitt era encontrar estrellas cuyo brillo cambiaba con el tiempo. Estudió placas de dos pequeñas galaxias con aspecto de nube que se ven desde la mitad sur de la Tierra. En ellas encontró más de mil estrellas así, de brillo cambiante.

Entre ellas había un tipo especial de estrella que se vuelve más brillante y más tenue con un ritmo regular, como un latido lento, a lo largo de un periodo de entre un día y varias semanas. Estas estrellas se llaman cefeidas. Leavitt se dio cuenta de algo notable en ellas. Las cefeidas más brillantes tardaban más en completar su ritmo. Las más tenues latían más deprisa. Y como todas las estrellas de una de esas pequeñas galaxias están más o menos a la misma distancia de nosotros, la diferencia de brillo tenía que ser real, y no solo un efecto de que algunas estrellas estuvieran más cerca.

Publicó este resultado en 1912. Significaba que el ritmo de una cefeida revela su brillo real. Si mides cuánto tarda la estrella en latir, sabes cuánto brilla de verdad. Si lo comparas con lo brillante que parece, puedes calcular a qué distancia está. Una cefeida era justo la candela estándar que les faltaba a los astrónomos. En cuanto se midieron unas cuantas cefeidas cercanas por otros métodos, la regla de Leavitt pudo usarse como una cinta métrica a través del cielo.

Henrietta Leavitt no vivió para ver lo importante que llegó a ser su descubrimiento. Murió en 1921, tras muchos años de trabajo discreto, unos años antes de que su regla se usara para responder a una de las mayores preguntas de la astronomía. Su historia es un buen recordatorio de que los grandes resultados nacen a menudo de un trabajo cuidadoso y poco vistoso, hecho por personas cuyos nombres no siempre se recuerdan.

Una discusión sin respuesta

Hacia 1920, la cuestión de las nebulosas espirales se había vuelto tan importante que dos destacados astrónomos presentaron sus puntos de vista opuestos en una reunión científica. Este acontecimiento suele recordarse como el Gran Debate. Uno de los astrónomos sostenía que nuestra galaxia era enorme, mucho más grande de lo que se había pensado, y que las nebulosas espirales eran objetos pequeños dentro de ella o cerca de ella. El otro sostenía que nuestra galaxia era más pequeña y que las nebulosas espirales eran galaxias lejanas por derecho propio.

Lo interesante del debate es que cada parte tenía en parte razón y en parte no. El primer astrónomo había usado cefeidas y otras pistas para demostrar, con acierto, que nuestra galaxia era muy grande y que el Sol no estaba en su centro. Fue un paso importante. El segundo astrónomo acertaba en que las nebulosas espirales eran galaxias separadas, pero pensaba que nuestra propia galaxia era más pequeña de lo que es en realidad. Ninguno de los dos tenía pruebas suficientes para resolver la cuestión.

El debate no fue una competición con un ganador anunciado al final. Cada astrónomo presentó sus pruebas, y después los dos escribieron artículos más largos explicando sus razones. Otros astrónomos los leyeron, discutieron sobre ellos en cartas y en reuniones y volvieron a sus telescopios. Al final, la cuestión no se resolvió según quién habló de forma más convincente. Se resolvió, unos años después, con una medición. Así es como debe ser en la ciencia, aunque no siempre ocurra tan deprisa.

Esto pasa a menudo en la ciencia. Dos personas cuidadosas miran unas pruebas incompletas y sacan conclusiones distintas. Ninguna es tonta. Las dos hacen lo que pueden con lo que tienen. La discusión en sí es útil, porque deja claro qué pruebas hacen falta. En este caso, todos estaban de acuerdo en lo que la resolvería: una medición fiable de la distancia a al menos una nebulosa espiral. Si alguien lograba encontrar una cefeida en una de ellas, la regla de Leavitt daría la respuesta.

La dificultad era práctica. Una cefeida en una nebulosa espiral lejana sería extremadamente débil, demasiado débil para que la mayoría de los telescopios de la época pudieran distinguirla como una estrella aislada. Para verla, un astrónomo necesitaría uno de los telescopios más grandes del mundo, muchísima paciencia y muchas noches frías de trabajo.

Una estrella en Andrómeda

Ese astrónomo fue Edwin Hubble. En 1923 y 1924, trabajando noche tras noche en uno de los telescopios más grandes de la época, en una montaña lejos de las luces de las ciudades, fotografió la mayor y más brillante de las nebulosas espirales, la de la constelación de Andrómeda. Al comparar sus placas fotográficas, encontró una estrella cuyo brillo subía y bajaba con un ritmo regular. Era una cefeida. Pronto encontró otras.

Se ha conservado un pequeño detalle de esta historia. Cuando Hubble vio por primera vez la estrella en una de sus placas de vidrio, la marcó como una posible estrella nueva, de las que se encienden de golpe una vez y luego se apagan. Cuando la comparó con placas más antiguas del mismo trozo de cielo y vio que su luz subía y bajaba con un ritmo que se repetía, tachó su primera marca y escribió una nota breve que decía que era una estrella variable, una estrella que cambia de brillo. Esa placa, con su nota corregida, todavía se conserva. Es un bonito recordatorio de que incluso los grandes descubrimientos empiezan con una persona que corrige su primera suposición.

Con la regla de Leavitt, Hubble calculó a qué distancia estaban esas estrellas. La respuesta era mucho mayor que el tamaño de nuestra propia galaxia, incluso según las estimaciones más grandes de la época. La nebulosa de Andrómeda no era una pequeña nube dentro de la Vía Láctea. Era otra galaxia, muy lejos de la nuestra, formada por un número enorme de estrellas propias. Su resultado se anunció hacia comienzos de 1925.

La primera estimación de Hubble de la distancia era menos de la mitad del valor actual, por errores en la cinta métrica que se corrigieron más tarde. Hoy se sabe que la galaxia de Andrómeda está a unos 2,5 millones de años luz. Pero incluso su primera cifra bastaba. En poco tiempo, el universo había pasado de una sola galaxia a incontables galaxias, repartidas por el espacio en todas las direcciones. La Vía Láctea ya no era el universo. Era una isla entre muchísimas.

Es difícil exagerar lo grande que fue este cambio. En la vida laboral de una sola generación, el universo conocido se hizo tanto más grande que la imagen antigua parecía diminuta. Y eso era solo el principio. Hubble y otros empezaron pronto a mirar con más atención la luz de esas galaxias, y encontraron algo todavía más extraño, que es la historia de la próxima noche de este libro.

Antes de dormir

Noor se quedó en la ventana hasta que la estación volvió a la luz del día. Luego escribió a Sami: «En 1900, muchos astrónomos pensaban que nuestra galaxia era todo el universo. Después, una mujer que medía estrellas en placas de vidrio encontró una forma de medir distancias, y un hombre en un gran telescopio la usó para demostrar que la nebulosa de Andrómeda es una galaxia aparte. De repente había incontables galaxias. Deberes de hoy: si tienes una noche oscura, busca una franja pálida que cruce el cielo. Es nuestra galaxia, vista desde dentro».

Sami respondió a la mañana siguiente, antes de acostarse después del turno. Escribió que una vez había visto la Vía Láctea, hacía años, en una ruta de reparto por el campo, cuando se había parado al borde de una carretera sin luces. Había pensado que era una nube fina. «Ahora sé que eran unos cuantos cientos de miles de millones de estrellas», escribió. «Volveré a mirar».

Noor leyó su mensaje durante el desayuno, flotando junto a Ade, que comía fruta seca de un sobre. Se lo enseñó. Ade dijo que le gustaba la idea de un camionero al borde de una carretera oscura, mirando unos cuantos cientos de miles de millones de estrellas y pensando que eran una nube. «La mayoría de las personas que han vivido pensaban lo mismo», dijo. «Tu hermano está en buena compañía».

Si vives en un pueblo o en una ciudad, puede que rara vez veas la Vía Láctea, porque las farolas y las ventanas iluminadas aclaran el cielo. No es motivo para ponerse triste. Es simplemente una razón para que, si alguna vez viajas lejos de las luces en una noche despejada, mires hacia arriba un rato. La franja pálida estará ahí, como ha estado cada noche de la historia humana, esperando a quien tenga un momento para fijarse en ella.

Malentendidos frecuentes

Mucha gente cree que la Vía Láctea es lo mismo que el universo, o que las dos palabras significan casi lo mismo. Como hemos visto, eso es lo que creían muchos astrónomos hace solo un siglo. Pero hoy sabemos que la Vía Láctea es una galaxia entre un número inmenso de galaxias, demasiadas para contarlas una a una. La Vía Láctea es nuestra galaxia, aquella en la que vivimos. El universo es todo: todas las galaxias, todo el espacio que hay entre ellas y todo lo demás que existe.

Algunas personas creen que las otras galaxias solo pueden verse con grandes telescopios. Es cierto que la mayoría son demasiado débiles para el ojo. Pero unas pocas pueden verse sin ningún instrumento. La galaxia de Andrómeda, en una noche despejada y oscura lejos de las luces, aparece como una pequeña mancha débil, un pequeño óvalo de luz suave. No se parece a las fotografías de espirales de los libros, porque el ojo solo ve su centro brillante. Aun así, si la encuentras, estás viendo con tus propios ojos una luz que salió de otra galaxia hace unos 2,5 millones de años. Desde la mitad sur de la Tierra, las dos pequeñas galaxias que estudió Henrietta Leavitt también se ven como dos nubes pálidas en un cielo oscuro.

Un tercer malentendido tiene que ver con la palabra nebulosa. Hoy, los astrónomos la usan para las nubes de gas y polvo del espacio, como los lugares brillantes donde nacen estrellas nuevas. En el pasado, la misma palabra se usaba para cualquier mancha débil y difusa vista en un telescopio, incluidas las nebulosas espirales que resultaron ser galaxias. Por eso los libros antiguos hablan de la nebulosa de Andrómeda, mientras que los modernos hablan de la galaxia de Andrómeda. Son el mismo objeto. Solo ha cambiado lo que entendemos. Cambios como este, en los que el nombre se queda pero el conocimiento crece, forman parte de la historia de la ciencia, y en la próxima noche veremos cómo una mirada atenta a los colores de las galaxias volvió a cambiar nuestra imagen del universo.