El curioso caso de la ecuación 24

En 1929 Edwin Hubble publica un trabajo [Hubble 1929] en el que por primera vez se establece, a partir de observaciones, la relación entre la velocidad de recesión de galaxias lejanas y su distancia. Este trabajo dio lugar a evidencia observacional de la expansión del universo y particularmente a lo que hoy conocemos como Ley de Hubble, v=Hd, donde H es la famosísima constante de Hubble.

Linda historia, pero…

Revisando un poco los archivos, Georges Lemaitre publica, en 1927, un paper en francés en una revista no muy conocida llamada Annales de la Société Scientifique de Bruxelles, [Lemaitre 1927]. El trabajo fue titulado “Un univers homogéne de masse constante et de rayon croissant, rendant compte de la vitesse radiale des nébuleuses extra-galactiques” (“Un universo homogéneo de masa constante y radio creciente, que explica la velocidad radial de las nebulosas extragalácticas”, podríamos consultar a Johann Sebastian Mastropiero acerca de la longitud correcta del títutlo). En este trabajo muestra evidencia observacional de la expansión del universo basado en las velocidades radiales de 42 galaxias publicadas en [Strömberg 1925] basadas en las observaciones pioneras [Slipher 1912], [Slipher 1915]. Si bien estos datos eran algo imprecisos y probablemente inexactos, lo cual fue advertido y explicado por el mismo Lemaitre, estimó(1) mediante una regresión lineal lo que hoy llamamos constante de Hubble y dejó plasmado en su ecuación nro. 24 el valor de H ≈ 625 km/s/Mpc (similar a los 500 km/s/Mpc que obtendría Hubble dos años más tarde).

Dado que este trabajo había sido publicado en una revista de bajo impacto, Lema\^itre autoriza una traducción al inglés para que sea publicada en la revista ampliamente difundida Monthly Notices of the Royal Astronomical Society en 1931 [Lemaitre 1931]. Esta fue la versión del trabajo de Lemaitre (y no la original en francés) que luego entraría en las discusiones sobre el descubrimiento de la expansión del universo  posteriores a los años 30. Curiosamente en esta edición su ecuación original nro. 24 y los párrafos cruciales en los cuales explica la estimación de la constante Hubble con valores entre 575 y 670 km/s/Mpc fueron omitidos (ya notado por [Peebles 1984]). El motivo de esta omisión fue un misterio durante mucho tiempo y la especulación, la conspiración y la polémica sobre la censura al trabajo de Lemaitre en pos del prestigio de Hubble no tuvieron límites (ver [van den Bergh 2011], [Villatoro 2011a] y las referencias dentro). En noviembre de 2011, 80 años después de la publicación de la traducción, se publica un artículo [Livio 2011] (replicado en [Villatoro 2011b]) con un descubrimiento revelador: una serie de correspondencias entre Georges Lemaitre y William Smart (el entonces editor del “Monthly Notices”) en la que Lemaitre cuenta que el mismo realizó la traducción y omitió deliberadamente los párrafos relativos a la ley de Hubble porque en su opinión no tenían suficiente interés. En palabras exactas de Lemaitre -I did not find advisable to reprint the provisional discussion of radial velocities which is clearly of no actual interest- [Livio 2011]. Según Livio la carta de Lemaitre provee una vista de su psicología científica en aquel tiempo. Lemaitre no tenía ninguna obsesión con establecer prioridad sobre su descubrimiento original(2). Dado que los resultados de Hubble habían sido publicados en 1929, Lemaitre no entendió relevante repetir sus hallazgos, un tanto más tentativos, en 1931. En contraposición, prefirió seguir adelante y proponer, en aquella carta, la publicación de su nuevo trabajo “The expanding Universe”. Asimismo en esa carta también solicitó unirse como asociado a la “Royal Astronomical Society” lo cual fue concedido más tarde en 1939 (bien jugado Lema).
Sin duda Edwin Hubble fue pionero en la astronomía extragaláctica y la cosmología observacional. Proveyó la información precisa, contundente y necesaria para confirmar la expansión del universo. En efecto, por un lado utilizó las mediciones pioneras de las velocidades radiales de las galaxias realizadas por Vesto Slipher en 1912 [Slipher 1912], [Slipher 1915] y por otro estimó cuán distante se encuentra la galaxia a partir delestudio de las estrellas Cefeidas cuya relación clave entre la luminosidad y el período de pulsación fue descubierta por Henrietta Leavitt en 1908 [Leavitt 1908], [Leavitt 1912] y es lo que permite calcular dicha distancia.
En fin, Ley de Hubble, Ley de Lemaitre, Hubble-Lemaitre, Lemaitre-Hubble, ustedes deciden. Incluso hay quienes proponen Ley de Hubble-Lemaitre-Slipher [Elizalde 2019] o Hubble-Lemaitre-Slipher-Leavitt, nuevamente ustedes deciden :) .

 

Notas al pie

(1) Hoy en día se puede investigar mediante análisis estadísticos si la medición de Lemaitre fue concluyente o no debido a la dispersión de los datos que utilizó. De hecho acá pueden ver la diferencia entre la dispersión de los datos de Lemaitre y de Hubble y una propuesta de análisis.  No obstante, en principio este test no determinaría la relevancia histórico-científica del trabajo de Lemaitre.

(2) No obstante, es sensato mencionar que años después, en 1950, Lemaitre publica unas notas sobre su contribución de 1927 en las que expone -I calculate [in my contribution] the coefficient of expansion (575 km per sec per megaparsec, 625 with a questionable statistical correction). Of course, before the discovery and study of clusters of nebulae, there was no point to establish the Hubble law, but only to calculate its coefficient. The title of my note [1927 paper] leaves no doubt on my intentions}- (ver también [Elizalde 2019])

[Peebles 1984] Phillip James Edwin Peebles en “The Big Bang and Georges Lemaitre”, Ed. A. Berger (Dordrecht: Reidel Publ. Co.), p. 23 (1984)

 

El espacio y el tiempo, ¿absolutos o relativos?

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El ineludible éxito de la mecánica de Newton determinó las nociones de espacio y tiempo dominantes hasta el siglo XX. Dichos conceptos están ligados no sólo al desarrollo práctico de la mecánica sino al pensamiento filosófico de Isaac Newton y su interpretación del universo. Es ineludible también notar que durante el siglo XVII, y principios del XVIII, la naturaleza del espacio y el tiempo fue interpretada por dos escuelas espistemológicas confrontadas: la absolutista y la relacionista.

Por aquí dejamos unas notas en las que se discute una serie de tweets contrapuestos de Newton y de Leibniz vinculados a esta disputa, y más tarde algunos de Mach y de Einstein.

Cosmología (alumnos de licenciatura y doctorado)

Generalidades y objetivos de la materia 

La cosmología, area dedicada a la comprensión de las propiedades y evolución globales de nuestro universo, es un campo que se sitúa en la interfaz entre la física teórica, la física de partículas y la astrofísica.

En esta materia utilizaremos conocimientos básicos correspondientes a  todas las materias teóricas avanzadas de la carrera de la Licenciatura en Ciencias Físicas; en especial a las denominadas Física Teórica 1, 2 y 3, y Estructura de la materia 1 y 4, las cuales se considerarán correlativas a la misma.

El curso   involucra el estudio de los procesos principales correspondientes a aproximadamente unos 13,8 mil millones de años de evolución cósmica. Por tanto, más que llevar a cabo un estudio en profundidad de procesos particulares, se introducirán los conceptos básicos y las herramientas fundamentales. El curso apuntará, por un lado,  a que los alumnos  adquieran una formación sólida de los conceptos y las herramientas básicas, y por otro lado,   a que a partir del mismo los alumnos puedan comprender sin dificultades grandes una amplia variedad de artículos de la literatura actual pertinente.

Modalidad Virtual

Las clases se dictarán en las aulas virtuales del Departamento de Física de la plataforma ZOOM, y se utilizará el campus virtual.

Para poder acceder a toda la información, deben proceder de la siguiente manera:
1) Registrarse el campus virtual: https://campus.exactas.uba.ar/user/policy.php
2) Descargar/instalar ZOOM (https://zoom.us/) y crearse un usuario personal.
Las clases serán grabadas. Interesados en ver los videos de las teóricas/prácticas contactarse con los docentes respectivos (Teóricas: dnacir@df.uba.ar Prácticas:(nahuelmg@df.uba.ar omleize@df.uba.ar).