Construïm la Catalunya independent

  El Premi Nobel de Física ha estat atorgat l’any 2011 pel descobriment de que l’expansió de l’Univers s’està accelerant. El mèrit principal dels que han estat guardonats és haver desenvolupat un nou mètode de mesurar distàncies fins a galàxies extremament llunyanes, aprofitant les explosions estel·lars anomenades supernoves. Per tal d’investigar l’expansió de l’Univers és necessari mesurar distàncies amb prou precisió.

  Aquest Premi Nobel ofereix una bona oportunitat per parlar de les primeres mesures de distàncies a galàxies veïnes que van ser cabdals per iniciar la ciència de la cosmologia. Fou Henrietta Leavitt qui, a principis del segle XX, va investigar unes estrelles variables anomenades Cefeides, que varien de brillantor d’una forma regular i periòdica. Henrietta va descobrir que les Cefeides més lluminoses varien amb un període més llarg que les menys lluminoses, seguint una relació de període-lluminositat que ella va calibrar. Gràcies al seu descobriment, Edwin Hubble va poder mesurar després les distàncies a vàries galàxies, i amb això va descobrir l’expansió de l’Univers: les galàxies s’allunyen unes de les altres amb una velocitat proporcional a la distància que les separa.

  Just a les acaballes del segle XX, els equips d’astrònoms que han estat reconeguts amb el Premi Nobel han utilitzat les supernoves anomenades de Tipus Ia per mesurar distàncies fins a galàxies molt més llunyanes, fent servir també una relació similar entre la lluminositat i la duració d’aquestes supernoves. I aquest nou mètode ha permès descobrir que l’Univers no només s’expandeix, sinó que el ritme de la seva expansió s’està accelerant.

  A la imatge d’aquest apunt hi veiem una corba de llum característica d’una variable Cefeida situada al Gran Núvol de Magallanes, com les cefeides que va investigar Henrietta Leavitt. Les cefeides varien de forma totalment periòdica i regular. Acostumen a augmentar ràpidament de brillantor, arriben a un màxim i llavors disminueixen més lentament (en astronomia la brillantor es mesura en magnituds, de manera que un estel és més brillant com més baixa és la magnitud). Quan comença el següent període repeteixen la mateixa variació seguint sempre la mateixa corba de llum.

 Les observacions que van permetre a Henrietta realitzar el seu descobriment es duien a terme en un observatori australià, car els Núvols de Magallanes només es poden observar des de l’hemisferi Sud de la Terra. Es prenien plaques fotogràfiques de les mateixes àrees del cel repetidament, les quals eren enviades cap a l’observatori de Harvard als Estats Units, on treballava Henrietta. Allà començava una ingent tasca que requeria moltíssima paciència, consistent en examinar els negatius de les plaques i identificar les variables cefeides entre la munió d’estels que quedaven registrats. La grandària de cada puntet a la placa fotogràfica, mesurat amb la màxima precisió assolible amb l’ajuda d’una lupa i un micròmetre especial, indica la brillantor de l’estel corresponent, expressada segons la magnitud. Henrietta es va dedicar durant anys a mesurar les magnituds de més de mil variables cefeides en aquestes plaques fotogràfiques i a estudiar la forma com variaven. A l’època en què no hi havia ordenadors, això evidentment implicava enormes taules de mesures minuciosament calculades i anotades amb llapis i paper per cada una de les variables cefeides incloses en l’estudi. Com que les cefeides que estudiava Henrietta eren totes dins del Gran Núvol de Magallanes, podia suposar que totes elles eren aproximadament a la mateixa distància de nosaltres, i que per tant la seva brillantor observada és directament proporcional a la lluminositat intrínseca de l’estel. Cap a l’any 1906 ja havia determinat que les cefeides més brillants variaven amb un període més llarg, i Henrietta va continuar investigant i precisant la relació període-lluminositat durant molts anys posteriors.

  Durant la vida de Henrietta, l’Univers conegut era només la nostra galàxia de la Via Làctia, i no se sabia què hi podia haver més enllà. Henrietta ja va demostrar que els Núvols de Magallanes són uns eixams d’estels a una distància força més gran que la grandària de la nostra galàxia, i que per tant, altres nebuloses de llum difosa de característiques semblants, tals com la nebulosa d’Andròmeda, podrien ser galàxies encara més llunyanes. Després de més observacions amb telescopis més grans, a l’any 1924 Edwin Hubble va poder detectar les primeres estrelles variables Cefeides a la nebulosa d’Andròmeda i mesurar-ne la distància, i va demostrar que aquesta nebulosa no és pas un petit núvol dins de la Via Làctia, sinó efectivament tota una galàxia semblant a la Via Làctia situada a una enorme distància, que ell va estimar aleshores en un milió d’anys-llum i avui sabem que és de més de 2 milions d’anys-llum. D’això se’n deduïa que vivim en un Univers de galàxies en què la Via Làctia és només una entre milions de galàxies (que s’havien conegut com “nebuloses” fins aleshores) que observem al voltant nostre distribuïdes per l’espai. I poc després, l’any 1929, Edwin Hubble demostrava que aquest univers de galàxies està en expansió, utilitzant el mateix mètode de les cefeides per mesurar distàncies.

  Durant els últims 15 anys, s’ha demostrat que les explosions supernoves de tipus Ia compleixen també una relació que, de forma semblant a les variables cefeides, ens permet mesurar la seva distància: com més lluminoses, més temps dura la seva lluminositat òptica. Un exemple de supernova Ia és la que ha explotat recentment a la galàxia M101 . Les supernoves no són pas periòdiques, com les cefeides: exploten quan un estel acaba col·lapsant al final de la seva vida. Tot i així, les de tipus Ia mostren una duració de l’emissió de llum visible després de l’explosió que és més llarga com més gran és la lluminositat.

  Les supernoves poden arribar a tenir lluminositats immenses, tan grans com la de tota una galàxia sencera semblant a la nostra Via Làctia. Per això les podem observar fins molt més lluny que no pas les variables cefeides. Les càmeres electròniques modernes de tipus CCD també ens permeten observar fonts de llum molt més febles comparat amb les plaques fotogràfiques que utilitzava Henrietta Leavitt. Per això les supernoves s’han pogut observar fins als límits de l’univers observable, fins allà on podem contemplar l’univers en el passat i podem veure si el ritme d’expansió era diferent comparat amb l’actual. Això s’ha pogut investigar després d’observar també més d’un miler de supernoves (aquesta vegada, amb els ordenadors moderns, ja no ha calgut fer els càlculs, les anotacions de les mesures i les gràfiques a base de llapis i paper). I el resultat, tan inesperat com inexplicat, és que l’expansió s’accelera.

  Henrietta Leavitt va morir l’any 1921, víctima d’un càncer quan encara era jove, i dissortadament no va poder veure tots els descobriments que les seves recerques van fer possibles i que van iniciar tot el que avui es coneix com la cosmologia. Un company seu, de nom Solon I. Bailey, li va escriure aquesta dedicatòria quan va morir, que us tradueixo al català: “Tenia l’alegra virtut d’apreciar tot allò que era valuós i bonic en els altres, i rebossava d’una natura tan esplendorosa que, per ella, tota la vida esdevenia formosa i curulla de significat”.

  Tant de bo moltes altres persones puguin seguir investigant l’Univers amb aquesta mateixa actitud de Henrietta.