Controversias Distancias Cosmicas y Cuasares Halton Arp FULL

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MetatemasLibros para pensar la ciencia

Colección dirigida por Jorge Wagensberg

CONTROVERSIAS SOBRELAS DISTANCIAS COSMICASY LOS CUASARESTraducción y presentación de Manuel SanromáEpílogo de José M. Martín Senovilla

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* Alef, símbolo de los números transfinitos de Cantor

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IndiceTítulo original: Quasars, Redshffts and Controversies

1.a edición: septiembre 1992I Presentación de Manuel SanromáP.

7 Prefacio9 Introducción

1. La distancia de los cuasares2. La batalla en tomo a la estadística3. Galaxias visiblemente conectadas con cuasares4. Algunas galaxias con muchos cuasares5. La distribución espacial de los cuasares6. Galaxias con exceso en su corrimiento al rojo7. Pequeños excesos en el corrimiento al rojo, el

Grupo Local de galaxias y la cuantización de loscorrimientos al rojo

8. Corrección de los corrimientos al rojo intrínse¬cos e identificación de nubes de hidrógeno en gru¬pos de galaxias cercanos

9. Eyección desde las galaxias237 10. Sociología de la controversia249 11. Interpretaciones269 12. Ultimas investigaciones

289 Epílogo de José M. Martín Senovilla293 Glosario299 Indice onomástico y de materias

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119153© 1987 by Halton Arp

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© de la traducción y presentación: Manuel Sanromá, 1992© del epílogo: José M. Martín Senovilla, 1992Diseño de la colección: Clotet-TusquetsReservados todos los derechos de esta edición paraTusquets Editores, S.A. - Iradier, 24, bajos - 08017 BarcelonaISBN: 84-7223-484-3Depósito legal: B. 6.854-1992Fotocomposición: Foinsa - Passatge Gaiolá, 13-15 - 08013 BarcelonaImpreso sobre papel Offset-F Crudo de Leizarán, S.A. - GuipúzcoaLibergraf, S.A. - Constitución, 19 - 08014 BarcelonaImpreso en España

Presentación

La ciencia es una actividad humana. Pocas veces una asercióntan evidente sintetiza en tan pocas palabras la controversia quesuscita un libro como el presente y su autor, Halton Arp. Las teo¬rías científicas elaboran modelos de la realidad construidos a par¬tir 'dFTás~evidencias observacionales y capaces de efectuar predic-cidnes~bbservables; están sujetas, por tanto, al Tamiz inapelable dela experimentación. Pero estos modelos, en principio asépticos yobjetivos, son obra de hombres y mujeres que en muchas ocasionesdedican la mejor y mayor parte de su vida y sus esfuerzos a cons¬truirlos y darles solidez. Estos científicos viven de presupuestos ajus¬tados que se les otorga en función de sus resultados; tienen alum¬nos a los que guían en sus investigaciones y cuya promocióndepende del éxito de sus maestros; tienen su ética y su estética;son seres sociales; son personas. Sus teorías, sus modelos, no sonentes matemáticosfríos y no están dispuestos a tirarlos a la pape¬lera a las primeras de cambio. Trabajan en ellos, pero también creenen ellos, a veces por conveniencia, otras veces, por razones estéticasy, las más, por una íntima convicción de seguir el camino correcto,avalado por los resultados de otros colegas; estamos ante los «pa¬radigmas» que según T.S. Kuhn mueven el progreso de la ciencia.Cuando surgen resultados o argumentaciones que parecen hacerpeligrar el paradigma, la reacción es a menudo inesperada. Astró¬logos, futurólogos, parapsicólogos y otros parecidos «ólogos» nogeneran en la comunidad científica inquietud alguna; más biensonrisas o desdén. Pero cuando alguien con una sólida formacióncientífica, autor de trabajos seminales en el campo de la astrofísicaextragaláctica, con un currículum profesional impecable y que uti¬liza concienzudamente el método científico y los canales sólidamenteestablecidos de comunicación de los resultados, como es el caso deHalton Arp, plantea objeciones al paradigma bien establecido, lacomunidad científica no siempre reacciona con el rigor y espíritucritico que sería de esperar.

El Big Bang, la teoría de que el universo (todo lo que en él

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existe, incluyendo el espacio y el tiempo) comenzó hace entre diez °¿ to

mil y veinte mil millones de años en una gran explosión, es uno_i u

de los grandes paradigmas científicos del presente siglo. La eviden- $ £ vcia en su favor es sólida y sus predicciones se han confirmado ex-perimentalmente, sobre todo en lo que concierne a la abundancia n

los elementos químicos y, especialmente, la radiación de fondo u 5 ®

de 2,7 grados Kelvin. Precisamente la observación de pequeñasflue- ° Stuaciones en la homogeneidad de esta radiación de fondo ha lie-vado recientemente al Big Bang a ser el foco de atención de losmedios de comunicación. Cabe decir que la observación de estas afluctuaciones no es, estrictamente hablando, una confirmación ex- i® 5

perimental del Big Bang, sino que más bien aleja de él (y de cual-1Sv?quier otro modelo cosmológico) el quebradero de cabeza que supo-£a|nía no poder explicar el origen de las galaxias. En cualquier caso Y »

el Big Bang goza de buena reputación como paradigma. El núme\ 5 *-

ro de «creyentes» es elevadísimo y sólo tres «herejes» de peso (y siw

escaso número de colaboradores) cuestionan, más o menos explí-jcitamente, el modelo: un reputado teórico, Fred Hoyle, un presti¬

gioso teórico-observador, Geoffrey Burbidge, y un experimentado ob¬servador, Halton Arp, el autor del libro que nos ocupa.- ~Tdecir verdad, Arp, en tanto que observador, no cuestiona ex-

\ plicitamente el Big Bang (aunque la interpretación que se despren¬de de sus observaciones si lo haga). Formado en Harvard y en el. Caltech, Arp éra hasta bien entrados los años sesenta uno de losastrónomos mejor situados en el ranking astronómico internacio¬nal. Por aquellos años se acababan de descubrir los cuasares y,

con la interpretación usual de que el corrimiento al rojo en susespectros está directamente relacionado con su distancia, se empe¬zó a pensar que los cuasares eran núcleos de galaxias extraordi¬nariamente activas y lejanas. También por entonces, Arp comenzósu trabajo en lo que después sería una pieza básica de la astrono-

17 mía extragaláctica, el Atlas de Galaxias Peculiares. En este tra¬in bajo comenzó a hallar indicios de asociaciones significativas de

y estas galaxias cercanas con cuasares que se creen lejanos; los

' corrimientos al rojo de los espectros de galaxias y cuasares aparen¬

temente relacionados resultaban ser muy diferentes. La interpreta¬

ción oficial era que la asociación era aparente; Arp creía en surealidad. Su situación en el ranking cayó espectacularmente y lo

norteamericanos. Se exilió a Europa, a una institución tan pocosospechosa de heterodoxia científica como el Max Planck Instituíalemán v ha continuado su trabajo en la misma dirección. *

~Áif es 'una piedrecita en el cómodo zapato que se fia'ido for-jando la cosmología moderna. Todo parece ir cuadrando; iñclusíTlas objeciones que parecen levanMfíds'obsmació'ñÿfifA'rp seránposibles de explicar en el marco de la ortodoxia. Pero a cualquierastrónomo que lleve años trabajando en cosmología, con docenasde artículos publicados, de tesis dirigidas, de proyectos de investi¬gación a las espaldas, le pone los pelos de punta la posibilidad deque Markarian 205 y NGC 4319 estén físicamente conectados (ca¬pitulo tercero); de que el brazo espiral que sale de NGC 7603 acaberealmente en la pequeña galaxia compañera (capitulo quinto); deque los corrimientos al rojo estén realmente cuantizados (capítuloséptimo); de que la galaxia enformación descubierta en Virgo estéen relación con el cuasar 3C 273 (capitulo duodécimo). Sea comofuere, en la ciencia debería primar el juego limpio y no la pequeñaparanoia a dos bandas que se ha generado entre la inmensa ma¬yoría partidaria del Big Bang (respaldada en el prestigio ganadopor el modelo a base de años de contrastación teórico-experimental)y una pequeña minoría que, aun utilizando las mismas herramien¬tas profesionales que sus colegas, se siente (y en realidad a veceses) perseguida por el statu quo. Cuando otros sectores de la acti¬vidad intelectual, como los artistas o filósofos, admiten y dan ca¬bida en sus círculos, medios y academias a los díscolos o hetero¬doxos, no parece hablar mucho en favor de la comunidad astronó¬mica el negarle a un ilustre colega, por obsesionado o molesto queparezca, el pan y la sal de su actividad. Aunque sólo sea por noconvertir en un Galileo a quien, o quienes, probablemente no seanmás que piedrecitas en el zapato. Por bien que a veces las piedrasacaben siendo más fuertes que el zapato. Que el lector interesadojuzgue... y disfrute.

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Manuel Sanromá

siguió haciendo a medida que continuó su trabajo en la direcciónde investigar la existencia de lo que serian corrimientos al rojo no

;| Uphidnx a la velocidad. Pese a la oposición de directores y comi-

I tés de asivnnriñn de tiempo ae observatorios, siguió observandófM peseTTíá oposición de editores y reterees. siguió publicando. A~mer~' diados de los años ochenta se le vetó en los grandes

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CorpusPC

Resaltar

Prefacio

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Este libro se propone presentar información muy importan¬te sobre la naturaleza del universo en que vivimos. El conoci¬miento de las leyes de la Naturaleza proporciona a la humani¬dad la única posibilidad de supervivencia en un entorno sujetoa cambios constantes. Nos proporciona la capacidad de conseguirla meta evolutiva que más nos plazca. Y tal vez lo más impor¬tante es que la búsqueda de este conocimiento es la expresiónde una curiosidad básica que resulta ser la característica defini-toria más sobresaliente de los seres humanos.

La información sobre el universo físico que presentamos eneste libro es sumamente controvertida. Dado que, en mi opi¬nión, los hechos son reales e importantes, y dado también queposeo información de primera mano sobre las observaciones, hedecidido presentar el tema a través de este texto. En realidad,ésta es la única posibilidad que existe actualmente de discutirsobre la cuestión de manera significativa. Las razones son lassiguientes:

En primer lugar, las observaciones han sido publicadas envarias revistas técnicas de astronomía en un periodo que abar¬ca unos veinte años. Era necesario agrupar estos artículos y re¬lacionarlos entre sí para construir un conjunto coherente. Hastaahora siempre se ha podido criticar e ignorar hallazgos indivi¬duales y eludir así el peso de las evidencias acumuladas quehacen que unos pocos astrónomos piensen en la necesidad decambios drásticos en nuestras concepciones actuales sobre el uni¬verso. Este libro presenta estas evidencias de manera integrada,con lo que espero que establezca convincentemente la necesi¬dad de un nuevo y. radical paso adelante en nuestros conceptosastronómicos.

En segundo lugar, recientemente se han producido, por partede determinadas personas, intentos de hacer desaparecer nue¬vos resultados que no concuerdan con sus particulares puntosde vista. Se ha denegado tiempo de observación necesario para

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Introducciónproseguir la investigación en estas direcciones. Los informes delas investigaciones que han sido enviados a las revistas, han sidorechazados o modificados por científicos celosos del statu quo.

Es pues evidente que cuando se impide que los resultados cien¬tíficos aparezcan o sean discutidos en los cauces habituales noquede otra alternativa que publicar un libro. De esta manerano se le niega a nadie que esté interesado en el tema la informa¬ción sobre las evidencias. Además teniendo en cuenta que mu¬chos lectores no especialistas también se interesan por este asun¬to, he intentado escribir de una manera comprensible para unpúblico amplio. De esta forma no se le veda a nadie, sea espe¬cialista o no, el acceso a la nueva información, por si quierehacer uso de ella.

Creo que, para un conocimiento realmente profundo a nues¬tro alcance, es necesario cuestionar continua y sinceramenteaquello que suponemos cierto y poner a prueba nuestras teo¬rías. En cierta manera es más importante la forma en que hace¬mos ciencia que los resultados concretos que obtenemos «n nfl

determinado momento.. En el presente libro he intentado expo¬ner mis resuitados~correctamente, pero uno siempre debe estardispuesto a aceptar la posibilidad de que sus concepciones ac¬tuales estén más o menos equivocadas. Así pues, incluso en elcaso de que mis tesis fueran erróneas —cosa que considero alta¬mente improbable en vista de las evidencias— habría sido útilpiscutir la forma en que

El corrimiento al rojo y la ley de Hubble

En 1924 Edwin Hubble demostró que las pequeñas luces ne¬bulosas que vemos en la bóveda celeste en una noche oscura—las galaxias— son en realidad enormes islas formadas por milesde millones de estrellas, tal como veríamos a nuestra Vía Lác¬tea desde una gran distancia. El estudio con grandes telescopiospuso de manifiesto que cuanto menor y menos luminosa erauna galaxia mayor era, en general, su corrimiento al rojo. Elcorrimiento al rojo describe el hecho de que las líneas caracte¬rísticas de su espectro, debidas al hidrógeno, al calcio y a otroselementos, se presentan con unas longitudes de onda más lar¬gas (más rojas) que las que aparecen en un laboratorio en laTierra. Este efecto se atribuyó simplemente a la velocidad derecesión de la fuente emisora —como cuando percibimos un tonomás grave en el pitido de un tren que se aleja de nosotros—.Así pues, quedó establecido que cuanto menor y menos lumino¬sa era una galaxia, más alejada estaba y mayor era su velocidadde recesión con respecto a nosotros. Esta interpretación, en tér¬minos de velocidad, de la relación corrimiento al rojo-brillo apa¬rente, constituye la interpretación estándar conocida como leyde Hubble.

Por esos mismos años, Einstein estaba elaborando unas ecua¬ciones que permitieran describir el comportamiento del univer¬so en su conjunto, la totalidad de lo que existe. Sus ecuacionesapuntaban hacia el hecho de que no parecía ser estable. La gra¬vedad era, o bien suficientemente fuerte como para provocar queel universo estuviera en contracción, o demasiado débil comopara impedir su expansión. En vista de las conclusiones antesmencionadas sobre las velocidades de recesión de las galaxias,era natural interpretar estas velocidades como debidas a la ex¬pansión del universo. Extrapolando estas velocidades hacia atrásen el tiempo, se originó el concepto del nacimiento del univer-

s actualidad-ios des¬icos. Oiiizájtwnás importante que Saya'

suque nesracar .es ai

voluntad de poner a prueba cualquier suposición, y no al con¬trario. Esta es la única ética que nos ha de llevar por el caminode un conocimiento nuevo y más profundo.

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so en una explosión, lo cual constituye la base de la denominadacosmología del Big Bang (o gran explosión).

Si con esta teoría se pudieran explicar todas las observacio¬nes, como pareció ocurrir durante muchos años, se trataría exac¬tamente de lo que andábamos buscando: una solución elegante.Pero la tesis que presento en este libro es que desde 1966 sehan ido acumulando una serie de observaciones que no encuen¬tran explicación en el marco convencional de esta teoría. Algunosobjetos extragalácticos presentan corrimientos al rojo que noson debidos a la velocidad de recesión.

Parecería que, como mínimo, la teoría aceptada debería mo¬dificarse de alguna forma. Entre algunos influyentes especialistasla reacción contra estas observaciones discordantes fue muy dura:se dijo que «violaban las leyes de la física» y que por lo tantodebían de ser incorrectas. Por lo visto, en estos años lo que erauna hipótesis de trabajo se ha convertido en un dogma estable¬cido.

embargo, en este proceso lo fundamental es evitar la mala in¬terpretación de sucesos que se producen fortuitamente. (Esa ac¬tividad tan popular ha recibido históricamente el nombre de su¬perstición.) Por lo tanto, en cada uno de los múltiples ejemplosque discutiremos, intentaré en primer lugar establecer que, si laobservación no es un suceso fortuito, entonces se ha roto unade las «leyes» fundamentales. Por ejemplo, si un objeto_de ele-vado corrimiento al rojo aparece espacialmente cerca de otrode bajo corrimiento al rojo, entonces se habrá violado la relacióncorrimiento al rojo-distancia. Esto reduce la prueba a una elec¬ción entre dos opciones. O bierTTa cercanía espacial se debe auna proyección accidental de objetos intrínsecamente distantes,cTEíen hay una proximidad real. Entonces podemos concentrar¬nos en determinarlo pequeña que es la probabilidad de que laobservación sea accidental. O lo que es aún más importante, po¬demos determinar si hay otras observaciones independientes queapoyen y confirmen la realidad de este resultado. En último ex¬tremo cada lector deberá decidir por sí mismo sobre si se haviolado la ley convencional. Pero si podemos reunir una varie¬dad suficientemente extensa de ejemplos de diferentes tipos, que

es el objetivo último de este libro, entonces quizá lleguemosa estar de acuerdo en que estos fenómenos son reales. En esecaso tal vez podamos comenzar a vislumbrar esquemas que serepiten o algún tipo de semejanzas en todas estas evidencias, loque puede utilizarse para predecir más ejemplos y dar origen anuevas hipótesis que quizás expliquen estos fenómenos. Habre¬mos entrado en una nueva era.

_La primera conmoción que sufrió la teoría convencional se i

produjo con el advenimiento de la radioastronomía y el descu- Jbrimiento de los cuasares. Así pues, definiremos en primer lugar Jdiversos términos relacionados con estos temas. —"

Expresado en pocas palabras este dogma dice lo siguiente:«En esta época dorada de la historia de la humanidad ya cono¬cemos todos los aspectos importantes de la Naturaleza y no nosqueda ninguno por descubrir. La larga lista de revoluciones fun¬damentales del pensamiento humano ha terminado, ya no haysorpresas, hemos llegado al final de esta historia». Está claro queesto es absurdo. De hecho, como la mayoría de la gente, tengoinstintivamente una especie de visión copernicana en el tiem¬po que me dice que no hay ninguna época que sea especial.Creo que, si la raza humana perdura lo suficiente, seguirán pro¬duciéndose avances espectaculares en el conocimiento. No obs¬tante, no creo que podamos utilizar una extrapolación de la ex¬periencia del pasado como prueba de que estos avances se vayana dar en un momento determinado. Debemos tener evidenciasconcretas y específicas sobre si, actualmente, es o no es necesarioun cambio radical. De ahí que el objetivo principal de este librosea el de agrupar todas las pruebas disponibles en este momen¬to para demostrar que existen numerosas e incontrovertibles evi¬dencias sobre fenómenos y procesos importantes, tal vez nuevas.fúeizas..CÜfiy.e& que por ahora no podemos entender o explicar.

Este libro presenta observaciones detalladas con él fin últimode provocar un cambio en el paradigma actual. En contraposi¬ción a la creencia en boga, dentro de este campo del saber, segúnla cual las observaciones son aceptadas o rechazadas en fúnciónde su acuerdo o desacuerdo con una teoría, mi tesis sostieneque las observaciones son de hecho las leves conocidas de lafísica. Solamente hay que conectarlas de manera satisfactoria. Sin

Radiogalaxias y cuasares

La historia de esta nueva rama de la astronomía comienzapara mí en una colina que domina el océano en la costa este deAustralia, a finales de la segunda guerra mundial. El operadorde una estación de radar detectó una fuente de ruido radio pro¬veniente del cielo, que cada día aparecía tres minutos y cincuen¬ta y seis segundos antes que el día anterior. Un astrónomo reco¬noce inmediatamente que esta cantidad no es sino lo que lasestrellas ganan al Sol cada día (el tiempo sidéreo corre «más de¬prisa» que el tiempo solar). Este movimiento demostraba que la

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un 20 a un 40 por ciento de la velocidad de la luz, estos objetos£’ÿ de tipo estelar presentaban corrimientos al rojo de hasta un 80

y 90 por ciento de la velocidad de la luz? Por breve tiempo seconsideró la posibilidad de que algún otro 'mecanismo, que no

/i fuera la velocidad de recesión, diese origen al corrimiento al rojo

de los cuasares. Por ejemplo, el corrimiento al rojo de la luz<¿j (que equivale a una pérdida de energía de los fotones) podría

ser debido a un campo gravitatorio muy fuerte. Sin embargo0r estas explicaciones se descartaron rápidamente y se decidió que

los cuasares eran los objetos más luminosos del universo, vistosa tan grandes distancias que la expansión del universo les pro¬porcionaba esas enormes velocidades de recesión.

Casi de inmediato surgieron dificultades. En primer lugar,¿cómo podía ser tan luminoso un objeto? Constituía un proble¬ma la creación de tales cantidades de energía en los tipos degalaxias que se conocían. Además los cálculos de la densidadde partículas cargadas daban valores tan elevados para algunoscuasares que no se explicaba cómo podían salir del interior los fo¬tones por los que observamos esos objetos. Por otra parte lasmedidas muy precisas de sus posiciones realizadas con radiote¬lescopios (mediante la interferometría de muy larga base) pusie¬

ron de manifiesto el hecho sorprendente de que algunos cuasa-res parecían estar expansionándose con velocidades de hasta diezveces la de la luz. Esto constituía una flagrante violación de laconocida ley de la física einsteniana que establece que la veloci¬dad de la luz es una constante física que no puede ser supe¬rada en la naturaleza. En lugar de llevar a los cuasares a menoresdistancias, lo cual hubiera supuesto velocidades de expansiónmoderadas, los teóricos convencionales establecieron toda clasede explicaciones. Una de ellas, por ejemplo, proponía mediantemodelos extremadamente complicados, que la expansión a ve¬locidad mayor que la de la luz era una ilusión causada por con¬diciones muy especiales que suponían una eyección de materiaen la dirección del observador a velocidades próximas a la de laluz* Por supuesto la evidencia directa de que los cuasares esta-

I ban asociados con galaxias mucho más cercanas a nosotros en| el espacio fue ignorada.

Una vez se hubo identificado un número suficientemente ele¬vado de cuasares en el cielo, se hizo también evidente la anoma¬lía que existía en la dependencia de este número con la mag¬nitud aparente. Para una densidad espacial constante este número

fuente del ruido radio se encontraba en las estrellas o en lasgalaxias. Este primer observador, John Bolton, contribuyó po¬niendo los fundamentos de la ciencia de la radioastronomía ydirigió algunos de los primeros radioobservatorios. La fuente dela que hemos hablado se halla en la constelación del Centauro,en el hemisferio sur, y se hizo famosa con el nombre de CenA. Más tarde se descubrieron miles y miles de nuevas fuentescósmicas de radio. Muchas de ellas se identificaron con galaxiasactivas o perturbadas, como la galaxia responsable de Cen A.La emisión radio proviene de partículas cargadas que se mue¬ven en un campo magnético. Tanto la carga de las partículas(su ionización) como su movimiento son resultado de elevadastemperaturas y de procesos muy energéticos.

Estos descubrimientos han supuesto un cambio fundamen¬tal en nuestras concepciones sobre las galaxias, cambio que ami entender no ha sido lo suficientemente apreciado. Ya no esposible considerar a las galaxias como simples agrupacionesde estrellas, gas y polvo, que giran majestuosamente alrededor desu centro. Algunas se ven sacudidas por enormes explosiones.Muchas tienen núcleos cuya luminosidad varía enormemente yque emiten, de forma intermitente, grandes cantidades de mate¬ria hacia el espacio extragaláctico. De alguna manera las ga¬laxias individuales recuerdan el modelo de un universo que ex¬plota o se abre como un «huevo cósmico». En mi opinión, estosnuevos conocimientos sobre la naturaleza activa de las galaxiastodavía no han sido integrados dentro de un marco coherente so-breja creación y evolución de las galaxias.

Pero entre todas las radiofuentes que se identificaron con ob¬jetivos visibles se encontró una clase de fuentes todavía más mis¬teriosas que las radiogalaxias. Eran los cuasares. Opticamente pa¬recían fuentes puntuales de luz —como las estrellas— y de ahísu nombre de radiofuentes «cuasi-estelares», término que pron¬to se abrevió en cuasar. El primero de estos objetos fue identifi¬cado por Allan Sandage y Thomas Matthews en 1963, en unacolaboración entre un astrónomo óptico y un radioastrónomo.Poco después, Maarten Schmidt, astrónomo del Caltech,* desci¬fró su espectro mostrando que las líneas que inicialmente ha¬bían desconcertado a los observadores no eran sino las líneasde los elementos familiares desplazadas muy hacia el rojo. Estafue la sacudida. ¿Por qué, cuando las galaxias de mayor corri¬miento al rojo que se conocían tenían valores máximos de entre

* Esta sigue siendo la explicación más comúnmente aceptada para el fenó¬meno de la expansión superrelativista. (N. del T.)

* Caltech: California Institute of Technology, con sede en Pasadena, Califor¬nia. (N. del T.)

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tualidad representan un espectacular y atrayente reto. Las apues¬tas en el juego de la teoría han subido como la espuma.

En este libro hemos intentado reflejar los progresos en todasestas evidencias mencionadas. Los cinco primeros capítulos loshemos dedicado a las evidencias sobre las anomalías relaciona¬das con los cuasares. Los tres capítulos siguientes tratan sobrelas evidencias de corrimientos al rojo no originados por la velo¬cidad en galaxias. El último capítulo combina estas evidencias ytrata de explorar los diferentes tipos de explicaciones posiblesque podrían dar cuenta de los datos discordantes. Debemos des¬tacar que el lector encontrará muchos comentarios y anécdotasesparcidas por todo el libro que muestran cómo se ha desarro¬llado el debate por parte de todos los que han participado en lacontroversia. Antes de terminar dedico un capítulo a describir,bajo mi personal punto de vista, cómo se introdujo la acrituden el debate y lo que ello puede significar para la ciencia.

Una de las razones por las que he escrito este comentarioinicial es la de alertar al lector sobre el hecho de que muchosastrónomos profesionales no creen que exista ninguna necesi¬dad de cambiar la teoría convencional. Es cierto que algunosdestacados profesionales creen que son necesarios cambios im¬portantes y fundamentales. Pero otros están esperando a deci¬dirse —o a ver lo que deciden los demás—. Y un cierto númerode científicos rechaza de forma vehemente las observaciones,o las conclusiones que de ellas se extraen y que presentamosen este libro. Solamente existen dos posibilidades: una es queel saber convencional es correcto y que las observaciones sonmeros accidentes sin importancia. La otra es que el impacto deestas observaciones es verificable y que habrá que realizar cam¬bios radicales en la teoría actual.

Todo ello plantea dos preguntas por parte del lector. La pri¬mera: «¿Cuáles son los motivos de algunos astrónomos para nocreer en las evidencias y conclusiones de este libro?». Tal vezante esta pregunta no sea yo la persona más indicada para res¬ponderla. Incluso si pudiera hacerlo de forma objetiva, me to¬maría un tiempo excesivamente largo. Los argumentos en con¬tra de las evidencias que presentamos en este libro, en los pocoscasos en que se han planteado, son extremadamente complejosy oscuros y se pierden totalmente en detalles técnicos. Comodice Fred Hoyle, el establishment se defiende «complicándolo todohasta hacerlo completamente incomprensible». He intentado dis¬cutir todas las alternativas válidas a medida que se van presen¬tando, pero el lector deberá buscar los argumentos originales enlas referencias que cito en los apéndices de cada capítulo, o bien

debería ser proporcional al volumen, que se hace cada vez mayora medida que consideramos magnitudes aparentes cada vez másdébiles. Lo que se observaba era completamente diferente.Y esto dio origen a una nueva explicación del tipo «qué fantásti¬co llega a ser el universo». En este caso se llegó a la conclusiónde que a medida que miramos más profundamente en el espacio,y por lo tanto más hacia atrás en el tiempo, vamos encontran¬do una densidad de cuasares progresivamente mayor hasta quede pronto -en un punto determinado- ¡los cuasares dejan deexistir! A pesar de todo, en el presente libro no entro a discutirsi esta peculiar evolución de los cuasares es improbable a priori.He intentado concentrarme en las poderosas evidencias sobresu naturaleza y su situación en el espacio. En este procesó nosencontraremos una y otra vez con las evidencias observaciona-/les de que el corrimiento al roio no es un bugn indicador de la.fdistancia a los cuasares.

Llegados a este punto, el debate toma un giro curioso. Elsaber convencional dice que los cuasares no son más que ga¬laxias peculiares (superlumínicas y demás) y que el corrimientoal rojo de las galaxias se debe únicamente a su velocidad. Y yodigo que sí. De hecho yo mismo sugerí desde un principio queentre los cuasares y las galaxias hay una continuidad. Pero exis¬te en la actualidad un amplio abanico de evidencias que mues¬tran que también las galaxias pueden violar la relación corri¬miento al rojo-distancia. De hecho son precisamente las galaxiasmás peculiares, las que se parecen más a los cuasares, aquellaspara las cuales existen mayores evidencias de que el corrimien¬to al rojo noÿestá,originado por la velocidad.

Esto tiene dos consecuencias: en primer lugar reafirma fuer¬temente la tesis de que la relación corrimiento al rojo-distanciapuede ser violada. En realidad, con un solo caso discordante quequede claramente demostrado en un cuasar o una galaxia seríasuficiente para establecer que otro origen —que no sea la veloci¬dad— debe de ser la causa del corrimiento al rojo. En la actua¬lidad, y a través de la conexión de cuasares con galaxias, dispo¬nemos de muchas pruebas entrelazadas sobre este fenómeno.— En segundo lugar, significa que el mecanismo que originaeste corrimiento independiente de la velocidad debe de ser capazde operar sobre todo el conjunto de estrellas, gas y polvo quees la galaxia. Esto resulta mucho más difícil que encontrar unmecanismo que opere sobre los cuasares, más compactos y másdesconocidos.

Por consiguiente los avances en los conocimientos necesa¬rios para explicar estas observaciones son enormes y en la ac-

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M&c1deberá esperar la aparición de una refutación extensa del pre¬sente libro.

La segunda pregunta es la siguiente: «Supongamos por unmomento que las evidencias presentadas en este libro son correc¬tas, ¿por qué tantos astrónomos profesionales no creen en ellas?».Es una pregunta extraordinariamente importante ya que trata so¬bre el modo como los seres humanos descubrimos algo nuevo,ampliamos el conocimiento y nos deshacemos de toda mitologíaanquilosada y perjudicial. Por esta razón he incluido anécdotasy comentarios personales a lo largo de todo el libro. En casode que las tesis defendidas aquí sean correctas, queremos sabercuáles son los factores que han conducido a este largo e impla¬cable rechazo de nuevos conocimientos, a los esfuerzos perdidosy al retraso del progreso. Factores que conllevan, de manera ine¬vitable, cuestiones emocionales, personales y éticas. Todos estostemas han sido muy controvertidos en toda la historia de la hu¬manidad. No me cabe la menor duda que mis comentarios eneste libro no dejarán de agitar los ánimos.

Y voy a seguir perseverando, porque creo firmemente queel modo como se realice la investigación constituye una de lascuestiones más cruciales para la especie humana. Si esta inves¬tigación es imaginativa y cuidadosa, y las relaciones humanaspromueven y protegen este proceso, entonces no hay la menorduda de que los resultados valdrán la pena. En cambio si el pro¬ceso no es imparcial, si los que lo practican tienen una actituddemasiado hostil o competitiva con vistas al provecho personal,o si les falta una mínima dosis de deportividad, entonces losresultados acabarán demorándose o siendo distorsionados.

El lector es quien deberá decidir sobre ambos interrogantes,sobre el valor de las tesis que presentamos en este libro y tam¬bién sobre la validez de los comentarios sobre el por qué algunoshan intentado rechazar y hacer desaparecer los resultados. Cadalector deberá responder las preguntas, al igual que en muchascuestiones importantes en la vida, partiendo de la evidencia quehaya visto o escuchado.

La distancia de los cuasares UJ,U£-SA #£1/YHDAipiüS/ÿADq/NtM \ Z/fjbóctfh h'Dl

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En la siguiente página puede verse una fotografía de tres cua¬sares perfectamente agrupados alrededor de una galaxia grande.La probabilidad de que estos tres cuasares estén tan cerca de lagalaxia por mera casualidad está entre 10~5 y 10~7, es decir delorden de una entre un millón. Esta observación es extremada¬mente interesante dado que convencionalmente se supone quelos cuasares en cuestión, que tienen corrimientos al rojo eleva¬dos, están situados muy lejos de la galaxia, que tiene un corri¬miento al rojo mucho más bajo, y que no tienen ninguna rela¬ción con la misma. Sin embargo, hubo un intento de eliminarel descubrimiento y la observación de estos cuasares. Cuandose envió finalmente a The Astrophysical Journal, la publicaciónfue retenida durante un año y medio. Un refereé* anónimo es¬cribió: «Los argumentos probabilísticos son totalmente insignifi¬cantes».

¿Qué hay de cierto en todo esto? ¿Están los cuasares rela¬cionados con la galaxia o no? ¿Y a qué vienen las pasiones, in¬trigas y cruentas batallas profesionales que el asunto ha venidoprovocando en los últimos veinte años? Creo sinceramente quela respuesta a estas preguntas nos permite explorar el estado ac¬tual del saber astronómico y al mismo tiempo saca a relucir laspasiones, prejuicios y relaciones de poder que existen en la cien¬cia moderna. Al final del libro nos extenderemos sobre las con¬secuencias que todo ello tiene sobre el saber humano, pero porel momento vamos a comenzar siguiendo el hilo de una histo¬ria concreta, la de la controversia sobre la asociación de los cua¬sares con galaxias.

* En The Astrophysical Journal, la más prestigiosa revista en el campo de laastrofísica, publicada por The University of Chicago Press, el proceso de publica¬ción supone la evaluación del trabajo por uno o más referees, árbitros o evalua¬dores, generalmente anónimos, que deciden en última instancia la convenienciao no del artículo. (N. del T.)

16 17

caso tendría que darse alguna otra explicación a su corrimientoal rojo que no fuera la de la expansión del universo a grandesdistancias. En marzo de 1966 presenté esta evidencia sobre laproximidad de los cuasares en un coloquio que se desarrolló enel Caltech. Me dijeron que alguien de la audiencia, que luegosería un feroz opositor de la hipótesis local, comentó en voz altay con elocuente autosuficiencia antes de empezar la conferen¬cia: «Ya veréis qué cosas nos van a contar». Fred Hoyle, por elcontrario, se acercó al estrado tras el coloquio y me dijo: «Chip,no conocíamos tus resultados, pero Geoffrey Burbidge y yobamos de enviar un artículo en el cual llegamos a la misma con¬clusión de que los cuasares no tienen por qué ser objetos tandistantes y en cambio podrían tener su origen en galaxias próxi¬mas». Pero, mirando hacia atrás uno ve que el comentario quese hizo aquel día, incluso antes de que se hubieran presentadolas observaciones, significó el inicio de la oposición implacablepor parte de quienes habían asumido las tesis originales sobrelos cuasares.

El primer test independiente acerca de la nueva asociaciónentre radiofuentes, cuasares y ciertos tipos de galaxias se publi¬có en la revista Nature en 1966 (véase la referencia en el Apén¬dice). En él se llegaba a la~coñclusión de que la probabilidad deque la asociación observada entre galaxias peculiares y radiofuen¬tes se debiera a una disposición fortuita sobre la esfera celesteera de una entre cien. Pero curiosamente el punto de vista adop¬tado por los autores partía de que, si la probabilidad de una aso¬ciación casual era sólo de un uno por ciento, no había ningunanecesidad de aceptar esta asociación como significativa y seguircomprobando los supuestos admitidos hasta aquel momento.Esta actitud queda plasmada en el siguiente aforismo: «Para rea¬lizar cambios extraordinarios en las hipótesis científicas actual¬mente aceptadas, son necesarias evidencias observacionales ex¬traordinarias». Desgraciadamente lo que dice la experiencia esque esta expresión viene a significar en la práctica: «No hay nin¬guna evidencia que sea lo suficientemente extraordinaria comopara realizar cambios espectaculares en las hipótesis científicasactualmente aceptadas».

Evidentemente esta última actitud corta la raíz misma de laciencia. Sería muy importante constatar en las páginas que si¬guen si la evidencia es lo suficientemente fuerte, y en caso deser así, si a la astronomía extragaláctica le queda la esperanzade llegar a ser realmente una ciencia.

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Figura 1-1. Tres cuasares cerca de la galaxia NGC 3842. La probabilidad de en¬contrar esta asociación por puro accidente es aproximadamente de una entre unmillón.

En 1966, mientras comprobaba los datos sobre las galaxiasen el catálogo que acababa de completar, el Atlas of PeculiarGalaxies* me di cuenta de que cerca de algunas de las galaxiasmás perturbadas tendían a situarse radiofuentes, incluyendo al¬gunos cuasares, que presentaban incluso algunos alineamientos.Los cuasares se habían descubierto en 1963 y ya por entonces eramuy popular la tesis de que eran los objetos más distantesque se conocían en el universo. Sin embargo, si resultaban estarasociados con galaxias relativamente cercanas, como las del Atlas,deberían de ser a su vez objetos relativamente próximos. En tal

* Hasta hoy, referencia obligada en el estudio de las galaxias peculiares.(N, del T.)

1918

Asociaciones de cuasares con galaxiasir

En los años que siguieron a 1966 unos pocos astrónomosllevaron a cabo un gran número de investigaciones destinadas ademostrar con alto grado de relevancia la asociación de cuasa¬res con galaxias de pequeño corrimiento al rojo. También vie¬ron la luz unos pocos artículos que atacaban estas conclusiones,y circularon muchas opiniones particulares en el sentido de quelas asociaciones eran meras casualidades. La reacción del restode la comunidad astronómica parece que consistió no en exa¬minar qué parte de las evidencias publicadas eran correctas, sinoen ampararse más bien en los argumentos que tendían a recha¬zar la asociación. Sin embargo, entre los numerosos artículos quepretendían demostrar la asociación, cabe destacar muy particu¬larmente un notable resultado aparecido en 1979 que demostra¬ba la existencia de tres cuasares proyectados cerca del borde dela galaxia espiral NGC 1073. Este era el primer ejemplo de cua¬sares múltiples muy próximos a galaxias, hecho que, obviamen¬te, presenta una probabilidad de ocurrencia por azar muchomenor que un solo cuasar próximo a una galaxia. La figura 1-2muestra esta hermosa espiral barrada con los cuasares medidospor mi mismo y por Jack Sulentic y señalados con flechas. Cu¬riosamente la galaxia fue fotografiada originalmente por Hubbleen 1950 y aparece en el Hubble Atlas of Galaxies. Esto motivóun comentario irónico que le hice a mi amigo Alian Sandage,autor del Atlas y co-descubridor del primer cuasar, en el senti¬do de que su catálogo de galaxias cercanas parecía incluir mu¬chas imágenes de cuasares mucho antes de que éstos fueran des¬cubiertos.

La probabilidad de que tres cuasares se presenten por azartan cerca de NGC 1073 es del orden de 2 X 10”5 es decir de unaentre 50.000. Pero NGC 1073 es tan grande y brillante que formaparte de las 176 galaxias del Hubble Atlas y de las 1.246 galaxiasdel Shapley-Ames Catalog of Bright Galaxies. Evidentemente enla mayoría de ellas no se ha investigado sobre la presencia decuasares. Fue sólo por curiosidad cuando, tras descubrir una pe¬queña radiofuente cerca de la galaxia en cuestión, busqué otroscuasares en las proximidades y encontré un total de tres cercade NGC 1073. Por ello, la predicción realizada previamente,según la cual los cuasares parecían estar cerca de las galaxiascercanas, se confirmaba en este sistema con una probabilidad designificación extraordinariamente elevada. Incluso en el casode que no se encontraran más casos como éste entre las ga¬laxias brillantes, sería una confirmación significativa de la hipóte-

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Figura 1-2. Tres cuasares cerca de los brazos espirales de la galaxia NGC 1073.Fueron descubiertos por Arp y Sulentic.

sis de que algunas galaxias de pequeño corrimiento al rojo tie¬nen asociados cuasares.

Normalmente en ciencia uno esperaría que una observacióncomo ésta llevara a la aceptación de la hipótesis predictiva. Eneste caso, algunos astrónomos del Caltech que trabajaban enMonte Palomar confirmaron la realidad de los cuasares, pero lapublicación de esta confirmación fue rechazada y se ignoró elresultado. La confirmación acabó publicándose por parte de losastrónomos E. Margaret Burbidge, V.T. Junkkarinen y A.T.Koski, de la Universidad de California. Lo que consiguieron conesta observación, v otras similares, fue un escotó elaborado pordTOTTffig para la asignación dé tiempo del telescopio de MontePidomáf amenazando con recortarme ía disposición del telesco-

20 21

J

pió si no abandonaba estas observaciones. Finalmente, en 1984se me excluyó definitivamente de Monte Palomar.

Pero los cuasares están ahí' al parecer en los brazos exterio¬res de NGC 1073. ¿Cuál es su origen? ¿Qué es lo que podemosinferir sobre la naturaleza de estas fuentes de energía con unoscorrimientos al rojo tan sorprendentes, si resultan estar mezcla¬dos con los filamentos de gas y con las estrellas jóvenes de lagalaxia espiral? La manera más directa de responder a estas pre¬guntas, así como de confirmar la realidad de la asociación física,era encontrar otros ejemplos de tales asociaciones.

Fue muy afortunado por eso que, por la misma época enque se descubrían los tres cuasares en el borde de NGC 1073,se hacía lo propio con otros dos cuasares cerca de la galaxiaespiral NGC 622. La probabilidad de encontrar por azar dos cua¬sares tan cerca de una galaxia es de menos de 4 x 10-4, o menosde 2 x 10~5 si se tiene en cuenta que el segundo cuasar es muybrillante. Descubrí este sistema durante una inspección de pla¬cas que registraban objetos ultravioleta en un área de unos 100grados cuadrados del cielo. En una región como ésta deberíahaber de 10 a 50 galaxias tan brillantes como NGC 622. Era otraconfirmación significativa. Con todo, el aspecto más significati¬vo de la configuración presente en NGC 622 era un filamentode material que salía de la galaxia y llegaba al cuasar, Bl.

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Cuasares emitidos por las galaxias

En la figura 1-3 mostramos esta conexión luminosa. Se pa¬rece mucho a un brazo espiral, pero a diferencia de éstos no se

sobre el borde de la galaxia. En lugar de eso, sale dere¬cho hasta terminar en lo que parece una región H II (emisióngaseosa). Y justo al lado de esta región está el cuasar. La cues¬tión reside en que la probabilidad de que este brazo espiral tansingular acabe casi exactamente en la posición del cuasar pormera casualidad es prácticamente despreciable, a menos que seencuentren físicamente relacionados. Todo apunta a la posibleexplicación de que el cuasar se origina al ser expulsado por lagalaxia. El descubrimiento inicial del alineamiento de algunoscuasares con galaxias perturbadas y su similitud con radiofuen-tes cuyo alineamiento se debe a la expulsión de material delnúcleo sugería también un origen similar para los cuasares. Laconsecuencia lógica era que los cuasares han sido expulsadosdel núcleo de la galaxia asociada. En próximos capítulos exami¬naremos sistemáticamente las evidencias que existen sobre la ex-

r í ...

Figura 1-3. Dos cuasares cuya cercanía a la galaxia NGC 622 tiene una baja pro¬

babilidad de ser accidental. El más débil y de mayor corrimiento al rojo, Bl, estácerca del extremo de un filamento rectilíneo que emerge de la galaxia.

pulsión de material por parte de las galaxias. Esta expulsión dematerial es probablemente uno de los enigmas más importantes

relacionados con las galaxias, sólo superado por la cuestión delorigen de los corrimientos al rojo no debidos a la velocidad. Siocurren estas expulsiones en el núcleo de las galaxias activas,se plantea el interrogante de si las condiciones físicas en estasregiones centrales de las galaxias siguen las mismas leyes físicasque conocemos. Las singulares propiedades de los cuasares ¿po-jjrían tener su origen en la naturaleza particular de su material,|[cs que éste sale del núcleo de las galaxias activas?

Las asociaciones entre cuasares y galaxias que hemos mos¬trado en las figuras 1-2 y 1-3 fueron presentadas en el Texas

I Symposium de Astrofísica Relativista celebrado en Múnich en di¬

curva

22 23

i

ciembre de 1978. En mi trabajo presentaba un resumen de lasevidencias extraidas de una búsqueda sistemática en las proxi¬midades de unas decenas de galaxias en determinadas regionesdel cielo. Mostraba claramente que un cierto número de ga¬laxias asociadas a otras galaxias espirales (al parecer el tipo másactivo de galaxias) tenía en sus proximidades algún cuasar, conuna probabilidad de asociación debida al azar, para toda la mues¬tra, que estaba entre 10-6 y 10~14. Evidentemente a ello hay queañadir la confirmación claramente significativa de los cuasaresmúltiples asociados con galaxias que ya hemos discutido en re¬lación con las anteriores figuras.

La mayoría de los participantes en el Symposium quedaronimpresionados por estos resultados. Pero cuando volvíamos alhotel en el autobús, recuerdo que vi sentados cerca de mí a Wal¬ter Sullivan, periodista científico del New York Times, y al másdestacado investigador sobre cuasares por aquel entonces. Oícómo éste le explicaba a Sullivan, paciente y amablemente, quetodas las asociaciones presentadas no eran más que meras ca¬sualidades y que los cuasares no podían ser locales. En honorde Sullivan tengo que decir que la noticia sobre las asociacionesapareció en el Times, y que posteriormente y en diversas oca¬siones el mismo Times ha ido publicando informaciones sobrelas nuevas asociaciones que se han ido descubriendo. Pero laamable opinión de la autoridad astronómica ha prevalecido en

ÍTicos por encima de las ñvirienriaspnbljcádas.Dedicaremos el próximo capítulo a la incruenta batalla sin cuar¬

tel que se desarrolló en 1983 en torno al tema de la estadísticade los cuasares asociados con galaxias. Pero antes desearía ac¬tualizar el tema de las asociaciones de cuasares múltiples dandocuenta de un descubrimiento más reciente. Es el que se mues¬tra en la figura 1-4. NGC 470 es una galaxia espiral brillante delShapley-Ames Catalog of Bright Galaxies, y en el borde de sudisco se han descubierto recientemente dos cuasares. La proba¬bilidad de encontrar tan próximos a un punto dado en el cielodos cuasares similares al más débil de los dos, es del orden de2 x 10-4. Dado que uno de los cuasares es considerablementemás brillante, y por tanto menos común, la probabilidad de en¬contrar tan cerca los dos cuasares en cuestión es todavía menor.Este descubrimiento se produjo en una región donde hay cincogalaxias brillantes. Por consiguiente la probabilidad de encon¬trar esta configuración por azar en esta investigación era menorde una entre mil.

Es interesante destacar el método con el que mis colaborado¬res en esta investigación calcularon la probabilidad. Asumiendo

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Figura 1-4. Dos cuasares que se ven proyectados juntos muy cerca del borde

de NGC 470. La fotografía es de Alian Sandage. Nótese el material en el borde de

la galaxia que aparentemente está asociado con los cuasares.lós ctrc

la hipótesis de que esto es lo que les hizo reparar en esta ga¬

laxia, supusieron que el primer cuasar no existía. Entonces sepreguntaron: ¿Cuál es la probabilidad de encontrar solamente ellegundo cuasar tan cerca de la galaxia? Dado que esta probabilidad

es muy pequeña, dijeron, vamos a separar al cuasar de la galaxia

luficientemente como para que sea más probable encontrarlo por

Casualidad aunque todavía siga atrayendo nuestra atención. Así

Obtuvieron una probabilidad pequeña para su configuración pero,evidentemente, mucho mayor que la probabilidad de la asocia¬ción real. Me alegro mucho de que publicaran sus cálculos ennuestro artículo porque ello ilustra inmejorablemente el modoComo los astrónomos que defienden los puntos de vista con¬vencionales, cuando tienen dos posibilidades a elegir, creen que

|)l cálculos son más correctos cuanto más prejuicios tienen enfavor de la elección que hacen.r Evidentemente el descubrimiento más reciente es el de la

iXtruordinaria disposición de los tres cuasares alrededor de

ti galaxia que se muestra en la figura 1-1. Discutiremos más afondo este asunto en próximos capítulos.

24 25

efecto. Hubo una serie de trabajos, que yo calificaría de heroi¬cos, analizando las periodicidades en los cuasares, comenzandopor los de Burbidge y Burbidge en 1967 y siguiendo con otros as¬trónomos, en particular Karlsson en 1971, 1973 y 1977, Bamothyy Bamothy en 1976, y Depaquit, Pecker y Vigier en 1984. Laconclusión de todos ellos era más o menos la misma: si consi¬deramos todos los cuasares que se conocen, hay valores preferi¬dos del corrimiento al rojo.

Los valores obtenidos para estos valores preferidos en el úl¬timo y más completo análisis son los siguientes:

En la tabla 1-1 se resumen las propiedades de los cuatro sis¬temas en los que, hasta el presente, hemos descubierto galaxiasasociadas con cuasares múltiples. Para cada cuasar damos unaestimación de la probabilidad de que la asociación sea casual.Es de destacar que los cuasares tienen, tendencia a ser menosluminosos a mayores corrimientos al rojo. Discutiremos estehecho en próximos capítulos, donde apuntaremos la evidenciade que los cuasares de corrimiento al rojo elevado (z = 2) tie¬nen las menores luminosidades. También es de destacar en latabla 1-1 el hecho de que ciertos valores del corrimiento al rojoaparezcan más frecuentemente, y sean más preferidos de lo queuno esperaría al azar. TABLA 1-2

TABLA 1-1Galaxias con cuasares múltiples

z (Todos los cuasares) z (NGC 1073)

0,300,600,60GALAXIA CUASAR

0,96Nombre Corrimiento

al rojo1,40Nombre Dist.

(seg. arco)1,41Mag. Corrimiento Probabili-

al rojo dad 1,941,96

NGC 622 0,018 UBI 71 18,5 0,91 0,00173 20,2 1,46 0,02BSOl

En la pequeña tabla anterior, los corrimientos al rojo de loscuasares de NGC 1073 (figura 1-2) solamente se separan unainedia de 0,01 de tres de los valores mágicos. Es como una llaveque encaja en la cerradura. Pero es evidente que lo que haydetrás de la puerta cerrada es terrible para la astronomía con¬vencional.i. Los tres cuasares que rodean NGC 3842 (figura 1-1) se ajus¬tan a una periodicidad ligeramente diferente, con un periodo ca-Klcterístico de un grupo diferente de cuasares. Estas pequeñas¡diferencias en los intervalos de los periodos entre grupos de cua-

confirman la periodicidad general y al mismo tiempo tam¬bién confirman el hecho de que cada asociación individual deCuasares constituye un grupo físicamente relacionado a pesarde que los cuasares individuales tienen corrimientos al rojo dife¬rentes. En el capítulo quinto analizamos más a fondo este re-

;lUltado y presentamos evidencias sobre la realidad de diferentesgrupos de cuasares en distintas regiones del espacio. Al final delApéndice de este capítulo el lector puede encontrar las referen-Hl y comentarios adicionales sobre los análisis que se han reali-Mdo acerca de las periodicidades en los corrimientos al rojo de

cuasares.

NGC 470 0,009 68 95 19,9 1,88 0,01595 18,2 1,53 0,00268D

NGC 1073 0,004 BSOlBS02

104 19,8 1,94117 18,9 0,6084 20,0 1,40

0,010,006

RSO 0,02

NGC 3842 0,020 QSOlQS02QS03

73 19,0 0,3459 19,0 0,9573 21,0 2,20

0,0030,0020,01

Valores preferidos en el corrimiento al rojo

Esta propiedad de que los cuasares presenten unos determi¬nados valores preferidos del corrimiento al rojo tiene una historiasingular y ha seguido un desarrollo típico en nuestros círculos.Geoffrey Burbidge fue el primero que, en las medidas iniciales delcorrimiento al rojo de los cuasares, se percató de que muchasde estas medidas parecían agruparse en tomo al valor z=l,95.El mismo defendió enérgicamente la realidad de este efecto, perootros pusieron énfasis en el hecho de que se observaban cuasa¬res con otros valores del corrimiento al rojo y ridiculizaron el

2726

1

Apéndice al Capítulo 1Sumario

Probabilidades de asociaciónPara resumir este capitulo inicial, querría destacar el hechode que, conociendo las densidades con que se distribuyen sobreel cielo los cuasares de diferentes brillos aparentes, podemos cal¬cular la probabilidad de encontrar un cuasar a una cierta distan¬cia de una galaxia por azar (véase el Apéndice de este capítulo).Cuando esta probabilidad es pequeña, la probabilidad de encon¬trar un segundo o tercer cuasar a esta distancia es todavía muchomenor ya que es el producto de dos o tres cantidades peque¬ñas. Tal vez sea difícil apreciar inmediatamente lo improbableque es encontrar cuasares tan cerca por simple azar, pero cuan¬do se encuentran galaxias con dos o tres cuasares en sus proxi¬midades como las que hemos descubierto, bastan unos pocoscasos para establecer fuera de toda duda que estas asociacionesno pueden ser meras casualidades.

También me gustaria subrayar que la hipótesis de que loscuasares están más cerca de las galaxias de lo que uno esperaríaal azar ya fue formulada y demostrada mediante las evidenciasque se tenían en 1966. Mucho antes de que se escribiera estelibro, un buen número de investigaciones habían confirmado estaasociación. Pero este capítulo, que presenta las evidencias másrecientes sobre las asociaciones de cuasares múltiples, confirmade manera abrumadoramente significativa el hecho de las aso¬ciaciones.

Queda por investigar una inmensa mayoría de galaxias. Esevidente que muchas de ellas proporcionarán confirmaciones adi¬cionales y valiosos datos sobre las propiedades de los cuasaresque nos ayudarán a entender la naturaleza real de sus corrimien¬tos al rojo. Los últimos programas observacionales en este sen¬tido están actualmente bloqueados por los comités de asigna¬ción de tiempo, designados por la mayoría de los directores delos observatorios astronómicos. No obstante puedo decir, y lohago con una gran sensación de alivio, que a mi entender lasobservaciones han sido suprimidas demasiado tarde. Espero se¬guir demostrando en este libro que ya tenemos reunidas ennuestra mano las pruebas observacionales sobre este fenómenode tan extraordinaria importancia.

La magnitud básica necesaria para calcular la probabilidad de queun cuasar caiga a una distancia determinada de un punto en el cielo essimplemente la densidad media de este tipo de cuasar por unidad deárea sobre la esfera celeste. Por ejemplo, si un cuasar de magnitud apa¬rente Zil esta a ou seguncros de arco de una galaxia, decimos simple¬mente que alrededor de la galaxia y con este radio hay un área circularde 0,0009 grados cuadrados. La densidad media de cuasares de magni-

tud más brillante o igual que 2TT es de unos b a [[TpoTgfacfo cuadrado.PorTo tanto la probabilidad más generosa, en j)romedió,~3eéncoñfráruno de estos cuasares en nuestro pequeño círculo es del orden de0,001 X 10 = 0,01, es decir, una probabilidad del orden de una entre cien.

La magnitud crucial es la densidad media observada. En Arp 1983,pág. 504 (véase la lista de referencias más abajo), se hace una compa¬ración de los valores de esta magnitud obtenidos por diferentes obser¬vadores. En conjunto, los valores medidos de esta densidad están bas¬tante de acuerdo, digamos que dentro del ± 40 por ciento. Para los tiposde cuasares considerados en estos primeros capítulos esto arroja unasprobabilidades que son difícilmente cuestionables. Evidentemente, bajola hipótesis cosmológica, los cuasares de diferentes corrimientos al rojose deben proyectar sobre la esfera celeste de manera prácticamente uni¬forme. De modo que los que defienden este punto de vista difícilmentepueden objetar el concepto mismo de densidad media de fondo observadaque se utiliza para calcular las probabilidades de ocurrencia al azar.

Si bien funciona para calcular probabilidades medias de asociación1 como se hace en este capitulo, la hipótesis cosmológica de la existencia _

de un fondo uniforme de cuasares ha originado sobresaltos pará'otfasHilBSSS' de cuasares discutidos~én posteriores capítulos.

Habitualmente un astrónomo mide un determinado tipo de cuasaren una dirección y obtiene una diferencia grande o pequeña con lasmediciones previas. Entonces él argumentará que la suya es «la» buenay que los demás estaban equivocados. Rara vez considerará la posibili-

i dad de que las diferencias sean reales. Esto ha originado considerables1 mulabarismos para tratar de evitar inhomogeneidades de ciertos tipos

de cuasares en determinadas regiones. Un buen ejemplo de esto seI puede encontrar en la referencia de 1981 citada más abajo, dondeB M trata de explicar una diferencia de más de un factor 10 en cuasaresK de elevado corrimiento al rojo y magnitud aparente brillante en una di-

lección de la esfera celeste. En otro caso, que también se cita, se despre-tt dan diferencias en densidad aduciendo factores de escala, cuando, deI flocho, estas diferencias son debidas al uso de sistemas de magnitud

del continuo, que excluyen las líneas de emisión, comparados de formacon sistemas de banda ancha que sí las incluyen.

A continuación damos una lista de referencias, con los correspon¬dientes comentarios, que servirán para profundizar en los aspectos quehemos discutido en este capítulo.I 2928

1967, Arp, H., Astrophysical Journal, 148, pág. 321.Este es el primer artículo que discute en detalle las asociaciones entreradiofuentes y galaxias peculiares.

1966, Lynden-Bell, D., Cannon, R.D., Penston, M.V. y Rothman, V.C.A.,Nature, 211, pág. 838.

Primeros contrastes de hipótesis sobre las asociaciones.1968, Van der Laan, H., y Bash, F.N., Astrophys. Joum., 152, pág. 621.1968, Arp, H., Astrophys. Journ., 152, pág. 633.

Primer artículo crítico de las asociaciones y respuesta de Arp.1973, The Redshift Controversy, ed. G. Field, W.A. Benjamin, Inc., Rea¬ding, Mass.

Este libro es fruto del único debate formal que ha habido sobre estetema y hay tres cuestiones a menudo ignoradas con respecto al mis¬mo: (1) mi intención era provocar el debate con los mejores espe¬cialistas en el campo de los cuasares pero ninguno aceptó; (2) unavez que el debate ya estaba organizado, el director de mi observato¬rio se enteró de que iba a tener lugar e hizo gestiones para impedir¬lo; (3) los beneficios de la venta del libro se emplearon en la finan¬ciación de la sección D, la de astronomía, de la AAAS (AmericanAssociation for the Advancement of Science) que fue la organiza¬dora del debate. El libro resume y discute los principales avanceshasta 1972.

1979, Arp, H. y Sulentic, J.W., Astrophys. Journ., 229, pág. 496.Este es el artículo que informa sobre los tres cuasares agrupados entomo a la galaxia NGC 1073 (figura 1-2 de este capítulo).

1980, Arp, H., Annals of the New York Academy of Sciences, 336, pág. 94.Este artículo es un trabajo de revisión presentado en el noveno TexasSymposium de Astrofísica Relativista celebrado en Múnich en di¬ciembre de 1978. En él se resumen las asociaciones de cuasares ygalaxias conocidas hasta ese momento, se informa sobre las asocia¬ciones en NGC 622 y NGC 1073, y se presentan las asociaciones decuasares con la conocida galaxia perturbada o en explosión M82.

1981, Smith, M.G., Investigating the Universe, ed. F.D. Kahn, D. ReidelPublishing Co., Dordretch, Holanda, pág. 151.

Este artículo intenta explicar las diferencias en órdenes de magnitudentre densidades de cuasares en diferentes direcciones considerandolas relaciones de Hubble como «efectos de selección». Ver los si¬guientes artículos:

1983, Arp, H., Nature, 302, pág. 397.1984, Arp, H., Astrophys. Journ., 285, pág. 555.

Estos dos artículos discuten la evidencia contra la consideración delagrupamiento de cuasares y de las anomalías en la relación entre elcorrimiento al rojo y la magnitud aparente como simples efectos deselección.

1982, Veron, P. y Veron, M.P., Astronomy and Astrophysics, 105, pág. 405.Este artículo atribuye las discrepancias entre las densidades de loscuasares en diferentes direcciones a «errores en las escalas de mag¬nitud utilizadas». En el siguiente artículo se muestra que no distin¬guieron entre magnitudes del continuo y de banda ancha.

1983, Arp, H., Astrophys. Journ., 271, pág. 479.En la página 504 de este artículo se discute la densidad de cuasaressobre la esfera celeste, se comparan los valores obtenidos por dife¬rentes observadores y se discuten diferentes sistemas de magnitudes.

1984, Atp, H. y Gavazzi, G., Astron. and Astrophys., 139, pág. 240.Se discuten los tres cuasares recién descubiertos en tomo a NGC3842 tal como se muestra en este capítulo en la figura 1-1 y en latabla 1.

1984, Arp, H., Surdej, J., y Swings, J.P., Astron. and Astrophys., 139,pág. 179.

Se discuten los dos cuasares recién descubiertos en el borde de NGC470, tal como se muestra en la figura 1-4 y en la tabla 1.

Varios autores han analizado las periodicidades en los corrimientosal rojo observados en los cuasares. Las referencias más recientes, en lasque se pueden encontrar referencias anteriores, son las siguientes:1984, Depaquit, S., Pecker, J.-C., y Vigier, J.-P., Astronomische Nach-richten, 305, pág. 339.1984, Box, T.C. y Roeder, R.C., Astron. and Astrophys., 134, pág. 234.

Nota sobre las periodicidades en los corrimientos al rojo de los cuasares

En todas las muestras estudiadas se han encontrado periodicidadesen los corrimientos al rojo de los cuasares excepto en una en la que elautor del análisis truncó la muestra de forma tal que no podían apare¬cer las periodicidades (véase Depaquit et al.). Algunos autores han pro¬puesto algunos efectos de selección como responsables de las periodici¬dades. Esto es claramente erróneo ya que las principales líneas de emi-»lón pueden ser observadas con un prisma objetivo en todo el rango decorrimientos al rojo. Las concentraciones de corrimientos al rojo cercade z = 1 en los cuasares seleccionados ópticamente alrededor de ga¬laxias y en grupos densos de cuasares, prueban que las técnicas de des-

I cubrimiento fotográfico a través del exceso ultravioleta no están signifi-

' cativamente sesgadas. Evidentemente los cuasares seleccionados por suemisión radio no deberían presentar en absoluto ningún sesgo en|U corrimiento al rojo. En el capítulo quinto mostramos que todos los

t Cuasares tienden a presentar ciertos valores discretos del corrimiento alfojo pero que grupos diferentes tienen periodos ligeramente distintos.

I La suma de estos picos ligeramente corridos de grupo a grupo haceL que los picos globales observados en toda la muestra de cuasares se

tltaanche. El resultado fundamental es que los cuasares tienen la sor-préndente propiedad de presentarse con ciertos valores preferidos del

K corrimiento al rojo, y que estos valores tienen un periodo definido, cuyoOrigen es un misterio por el momento.

El crucial descubrimiento de las periodicidades en los corrimientos<|| rojo de los cuasares fue realizado por K.G. Karlsson. Su descubri-

1 Hílenlo consistió en el hecho de que los picos de los corrimientos ali n\|o n)ustan una fórmula del tipo zllog (1 + z) = constante. Como muestra

30 31

2la tabla 1-2 de este capítulo, los picos del corrimiento al rojo observa¬dos en promedio en todos los cuasares ajustan la fórmula con el valorde la constante igual a 0,089. Los grupos individuales de cuasares pre¬sentan constantes ligeramente distintas (véase Arp, artículo de revisiónpresentado en el IAU Symposium 124, Pekín, China, agosto de 1986).Desgraciadamente, en el caso de Karlsson ocurrió algo que todos losjóvenes astrónomos deben tener presente. Al no encontrar empleo enel campo de la astronomía, este creativo investigador se ha dedicadoposteriormente a las ciencias de la salud.

La batalla en torno a la estadística

Como ya hemos mencionado en el capítulo anterior, a partirde 1966 se realizaron nuevas investigaciones que fueron incre¬mentando la evidencia de que los cuasares estaban asociados congalaxias cercanas. Una de las primeras investigaciones sistemáti¬cas de cuasares fue un análisis que publiqué en 1970. Por en¬tonces todavía era miembro del Caltech y recuerdo muy bienlas comidas de trabajo cada viernes en el club de la facultad.Llevaba nuevos ejemplos de cuasares que aparecían muy cercade galaxias y enseñaba las fotografías a mis colegas. Finalmentese me dijo, por parte de todo el grupo, que creían que eran casosespecíficamente seleccionados y que, como científicos, sólo po¬dían aceptar la verificación del efecto si se realizaba a fondo uncontrol estadístico sobre una muestra completa. En consecuen¬cia me aparté seis meses de mi actividad normal y con la ayudade Fritz Bartlett, un radioastrónomo, elaboré un programa parael ordenador IBM del Caltech y empecé a analizar las posicio¬nes de todos los cuasares conocidos del catálogo 3CR (ThirdCambridge Catalog Revised Survey of Strong Radio Sources) en re¬lación con todas las galaxias contenidas en el Shapley-Ames Ca¬talog of Bright Galaxies.

La figura 2-1 muestra el sorprendente resultado obtenido enUtos cálculos. Se aprecia que, sobre la esfera celeste, la separa¬ción entre un grupo de cuasares radio y de galaxias catalogadasdisminuye sistemáticamente al ir considerando galaxias cada vezHia brillantes, es decir, la asociación con los cuasares es mayori medida que consideramos galaxias más próximas a nosotros.Con la potencia del ordenador pudimos generar muchas muestras

de cuasares y compararlas con las galaxias y con elloque solamente los cuasares reales presentaban estade estar más cerca de las galaxias más brillantes.

Volví con gran ilusión, y lo más rápido que pude, a las co-mlduN de los viernes y expliqué lo que había encontrado. La res-

fue unánime: «¿Quién cree en la estadística?».

3332

muchos A' próximos a muchos B' que no tienen nada que vercon los anteriores. Todo esto es de sentido común. Pero lo quetambién es de sentido común es que, si seguimos fotografiandoa A cerca de B en diferentes momentos y lugares, llegaremos ala conclusión de que existe alguna relación entre A y B. Si hayque tener en cuenta la «estadística a posteriori» que se ha utili¬zado ante cada nueva evidencia de asociaciones de cuasares congalaxias, esta asociación ya quedó demostrada en 1966. Cadanuevo ejemplo no ha sido más que una confirmación adicionalde una predicción a priori. Utilizar la excusa de la «estadística aposteriori» para rechazarlos ha sido ciencia de baja calidad, enel mejor de los casos; en el peor, una táctica de evasión.

G.R. Burbidge, S.L. O’Dell y P.A. Strittmatter mostraron, enun artículo posterior aparecido en 1972, que los cuasares asocia¬dos con galaxias más lejanas parecían estar más cerca de éstas,como si la asociación se viera desde una mayor distancia. Estarelación es muy importante ya que es lo que esperaríamos siestuviésemos observando todo un rango de distancias a noso¬tros, algunas de ellas cerca y otras más distantes. Esta relaciónfue más tarde plenamente confirmada en un rango de distan¬cias a la galaxia central mayor y con un mayor número de ejemplosen un artículo de Arp en 1983. Así se muestra en la figura 2-2.

A primera vista esto parecería contradecir el resultado pre¬viamente citado de que los cuasares tienden a estar más cercade las galaxias más brillantes, las más cercanas. Sin embargo,hay que señalar que lo que ocurre es que los cuasares más cer¬canos están estadísticamente más cerca (más cerca en promediode lo que sería de esperar al azar) de las galaxias cercanas y queION cuasares más lejanos también están más cerca estadísticamentede las galaxias más lejanas. Pero, las asociaciones más próximas

llbarcan un ángulo grande sobre la esfera celeste y las sepa-raciones correspondientes son mayores que las correspondien-

[ til a las asociaciones más distantes. La dificultad surge cuandoK con la hipótesis local (que los cuasares estén más cerca de loL que indica la distancia deducida de su corrimiento al rojo) se

MUnie que todos los cuasares están a la misma distancia y en-P toncos se intenta analizar esta mezcla de cuasares a diferentes* dlltancias con galaxias a diferentes distancias. Evidentemente lo| que NC obtiene es un enredo de campeonato. Valga como mues-

VI el siguiente ejemplo.En 1980 un investigador realizó un test por medio de un aná-

L Mili de algunos cuasares que se habían encontrado en determi-IlRdNN zonas de cielo muestreadas mediante técnicas de prisma

I’lDltiv». (El prisma objetivo en un telescopio permite la selec-

§ «•CUASARES ALEATORIOS

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5 8- CUASARES REALESoiO 6*

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10MAGNITUD APARENTE DE LA GALAXIA

Figura 2-1. Distancia angular media a galaxias muy brillantes de un conjuntode cuasares que emiten en radio. Adaptada de Arp (1970).

El artículo que presentaba estos resultados fue publicado en1970 en el Astronomical Journal y pasó bastante desapercibido.No obstante, en 1983 utilicé algunos de los resultados allí con¬tenidos para elaborar propuestas más recientes y detalladas sobrela situación de los cuasares en el espacio. En el capítulo quintodesarrollaremos con detalle este tema.

Pero otros investigadores también estaban trabajando sobrela evidencia de que los cuasares están asociados con galaxias.En 1971, G.R. Burbidge, E.M. Burbidge, P.M. Solomon y P.A.Strittmatter demostraron que, entre los cuasares conocidos porentonces, aquellos que estaban próximos a galaxias brillantes loestaban mucho más de lo que cabría esperar por azar. En unanálisis estadístico cuidadoso y pormenorizado mostraron queincluso con los pocos casos conocidos a raíz de las investigacio¬nes que los descubrieron fortuitamente, la probabilidad de quelas coincidencias más cercanas ocurrieran por casualidad eramenor de 5 x 10-3, es decir, del orden de una entre doscientos.

El resultado nunca mereció críticas por escrito. Pero comosiempre, fue machacado en privado. Se introdujo por entoncesuna de las mejores técnicas para deshacerse de resultados comoel anterior. El truco se llama «estadística a posteriori». Tal vezla gente no vea en qué consiste. Pero la idea es muy simple:una vez que un suceso ha ocurrido, puede calcularse la pro¬babilidad de que ocurra de esa precisa manera de tal modoque se haga todo lo pequeña que uno quiera. Por ejemplo, sifotografiamos a dos personas en las calles de una ciudad de unmillón de habitantes, diríamos que la probabilidad de que A estéal lado de B es de una entre un millón. Pero en cualquier esce¬na que cojamos de una calle al azar tendremos forzosamente

34 35

a poner a prueba los argumentos del establishment. Jack Sulenticanalizó aquellos cuasares de los que se decía que refutaban laasociación con galaxias. Analizó estos mismos cuasares y tam¬bién algunas muestras adicionales, pero esta vez con respecto alas galaxias brillantes cercanas con las cuales se suponía estabanasociados. Y lo que encontró fueron asociaciones significativas ysistemáticas entre cuasares y galaxias en todas las muestras. Y loque es más, también se encontró con que los cuasares asociadosa galaxias más débiles estaban más cerca de éstas, como sería deesperar si estas galaxias más débiles se encontraran más alejadas.

Todo esto plantea una pregunta interesante: Si el establish¬ment cree tan firmemente en las diferentes distancias a que seencuentran las galaxias (según indican sus diferentes corrimien¬tos al rojo), ¿por qué se empeñan siempre en poner a prueba laasociación entre cuasares y galaxias suponiendo que todas lasgalaxias (brillantes y débiles) están a la misma distancia de no¬sotros?

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§ DISCO GALACTICO

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,30 300 30000

CORRIMIENTO AL ROJO DE LA GALAXIA (Km./seg.)

Figura 2-2. La relación muestra que cuanto mayor es la distancia de la galaxiaal observador, menor es la separación del cuasar asociado. De Arp (1983).

ción de objetos que presentan líneas de emisión prominentesen su espectro: la mayoría de las imágenes estelares de este tiporesultan ser cuasares.) Estos cuasares hallados mediante el pris¬ma objetivo fueron analizados para ver lo cerca que se encon¬traban de las galaxias NGC. (Tal vez sea indicativo de la velo¬cidad a la que se mueve la astronomía el dato de que el NewGeneral Catalog of Galaxies [NGC] de Caroline y William Hers-chel fue completado por J.L.E. Dreyer en 1988.) El NGC con¬tiene más de 7.000 objetos, la mayoría de ellos, objetos débilessituados a distancias medias y grandes. El Catalog no tiene unamagnitud límite precisa y además la selección de los objetos fuebastante heterogénea. Pero el artículo de Arp de 1970 mos¬traba que los cuasares estaban en general asociados a las galaxiasmás brillantes del cielo. ¿Por qué se intentaba asociar los cua¬sares con galaxias más distantes en el artículo de 1980?

Y es que ¿debió de haber sido una sorpresa el hecho de queno se encontraran asociaciones significativas? Tal vez la respues¬ta se adivine leyendo atentamente las palabras del autor que «su¬giere» modestamente que «la frecuencia aparentemente alta depares cuasar/galaxia que encontró principalmente Arp» puede de¬berse a la «incertidumbre» en los valores adoptados para lasdensidades de cuasares y que «es este efecto el que vuelve es¬cépticos a muchos astrónomos sobre la significación estadísticade las configuraciones de Arp».

El verdadero estado de la cuestión lo aclaró un año más tar¬de el único astrónomo joven que se ha atrevido de forma regular

Nos iremos topando una y otra vez con esta suposición, cla¬ramente incorrecta, en los intentos de refutar la asociación entrecuasares y galaxias.

A. Cuasares próximos a galaxias compañeras

Durante estas investigaciones de asociaciones de cuasares ygalaxias, se fue haciendo cada vez más patente que una confi-guración particularmente favorable consistía en una galaxia es-

[ piral grande con una galaxia compañera asociada. Sorprenden-

. teniente se encontraban más cuasares cerca de estas galaxias delo que sería de esperar por puro azar.[ En las figuras 2-3 a 2-6 se muestra una selección represénta¬

te tlva de estos casos. Una posible razón de ello podría consistiri in que las galaxias compañeras fueran más jóvenes y activas yt Que tendiesen a producir más cuasares. Pero sea cual sea la ex-L plicación, el caso es que estas asociaciones proporcionan ejem-' píos evidentes de cuasares asociados con galaxias con un corri-I miento al rojo mucho menor.

A medida que se iban acumulando evidencias en este senti-[ do lu oposición iba acallándose. Pensé que un último test aca-

I birla resolviendo la cuestión. A partir de 1978 seleccioné unai. ftglón considerablemente grande de la esfera celeste, definí de

Bfntemano el tipo de galaxias alrededor de las cuales buscaría cua-1 gires y comencé a realizar las observaciones. (La región de laIMfbra celeste muestreada estaba delineada por espirales brillan-

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Figuras 2-3, 24, 2-5 y 2-6. Conjunto representativo de ejemplos de espirales gran¬des que tienen galaxias compañeras con cuasares aparentemente asociados conellas. Las flechas señalan los cuasares. Véase también NGC 5296/97 (figura 3-6). _, i *

38 39

tes con compañeras que tuvieran una ascensión recta compren¬dida entre las de NGC 2460 y NGC 3184.) Durante largas no¬ches fotografié estas regiones del cielo con la cámara Schmidtde 1,2 metros de Monte Palomar, con película de dos colores, demanera que pudiera detectar los objetos estelares con excesoultravioleta, que eran los candidatos a cuasar. Examiné cuidado¬samente las placas en busca de candidatos y con el espectrógra¬fo del telescopio de 5 metros de Monte Palomar obtuve sus es¬pectros individuales, de manera que pudiera acabar sabiendo concerteza cuáles de todos estos objetos eran cuasares bonafide.

Al cabo de tres años había terminado. De entre 34 galaxiascandidatas predefinidas encontré 13 casos en los cuales había cua¬sares tan cerca que la probabilidad de que estuvieran asociadoscasualmente con las galaxias en cada caso individual, era de sólouna entre cien. Encontrar 13 casos en un número tan limitado depruebas supone una probabilidad extraordinariamente baja de quese haya producido por puro azar. Calculé que esta probabilidadera del orden de 10-17 (una entre mil millones sería 10-9).

El resultado íúe publicado en The Astrophysical Journal. Pasóun mes. De pronto estalló la tormenta. Se recibieron dos artícu¬los, ambos denunciando los cálculos de la probabilidad. Habíansido enviados a The Astrophysical Journal Letters para su rápidapublicación y la revista me había enviado copias, como es habi¬tual con los artículos críticos. Ambos trabajos iban en la mismalínea: dado que yo había utilizado una probabilidad de una entrecien como criterio de que la asociación fuera casual, todos loscasos en que la probabilidad era ligeramente mayor debían serexcluidos. Se aferraban a la ridicula posición de que aquellas aso¬ciaciones en las que la probabilidad era 0,012 o 0,013 debían serexcluidas en los cálculos por no ser improbables. (Si hubiesebasado originalmente mis cálculos en p < 0,015, en lugar de re¬dondear como hice a p ~ 0,01, la probabilidad final de que lasasociaciones fueran casuales hubiera subido de p ~ 10~17 ap = 7 x 10-16.) En estos trabajos también se utilizaron densidadescorrespondientes a cuasares débiles, con un factor de escala, paracalcular la probabilidad de encontrar cuasares brillantes, a pesarde que es evidente, simplemente examinando la literatura al res¬pecto, que estos cuasares brillantes son mucho menos comu¬nes. También suponían que se habían buscado cuasares en re¬giones en las cuales en realidad no se había hecho tal cosa. Peroel trabajo que causó más daño fue en realidad uno que se pu¬blicó con extraordinaria rapidez en Monthly Notices of the RoyalAstronomical Society, una revista británica, y que utilizaba losmismos argumentos erróneos.

Me enteré por primera vez de este artículo cuando recibí unasingular notificación por parte del editor de The AstrophysicalJournal. (Esta revista tiene un editor para la revista propiamentedicha y otra para la sección Letters.*) Me envió un preprint** delartículo que iba a aparecer pronto en Monthly Notices. La notadel editor de Ap. J. decía básicamente: «El autor nos ha hechollegar esto y se lo enviamos simplemente para su información».

Es de ética profesional que tanto el autor como Monthly No¬tices me hubieran enviado directamente a mí el preprint en cues¬tión. Pero dado que desde ese día mis artículos han sufrido enor¬mes dificultades para ser publicados en The Astrophysical Journal,he comprendido cuál fue seguramente la razón de esta maniobratan fuera de lo habitual.

Con todo, el artículo de Monthly Notices tuvo aún otro efec¬to que me planteó problemas adicionales. Otro astrónomo del

' establishment británico, que había estado en contacto con el pri¬mero, envió una nota a The Astrophysical Journal Letters, quefue publicada. En ella adoptaba una línea distinta, aparentemen¬te más válida. Señalaba que cuando yo calculaba la probabili¬dad de encontrar un cuasar de un cierto brillo a una determina¬da distancia de una galaxia, también debería tener en cuenta que

i podía encontrar otros cuasares de diferente brillo y distanciaj que también tuviese una probabilidad pequeña de presentarse

por azar. En otras palabras, había más de una manera de obteneruna probabilidad de ocurrencia por casualidad de una entre cien.Tenía que admitir lo que parecía un fallo en mi razonamiento

y ello me ocasionó unas cuantas noches en blanco.I Después de meditar profundamente la cuestión, llegué a laconclusión de que había supuesto de forma intuitiva que las ga¬laxias a una determinada distancia tendrían cuasares con una|Cierta separación de la galaxia, y que otras separaciones no se

Bbresentarían. En realidad ésta es la relación que se muestra enHl figura 2-2. Con notable inquietud me dediqué a recalcular lasI ptobabilidades de una forma totalmente diferente, tomando enl OUcnta explícitamente, y no de modo implícito, la distancia a la

central calculada a partir del criterio convencional delal rojo. Cuando terminé di un suspiro de alivio, ya

L QUo mi suposición inicial había resultado ser correcta.Recomendé que se publicara el artículo que criticaba este as-

Htocto de mis cálculos originales sobre la probabilidad, y lo acom-

En el argot científico, artículo conciso cuyo impacto requiere una rápidaMlcución. (iV. del T.)

Articulo que circula en su versión original antes de ser publicado. (N. del T.)

40 41

Es evidente que, cuando los cálculos de las dos partes difie¬ren de manera tan espectacular utilizando los mismos datos, unade las dos debe de estar equivocada. Si es la mía, tendría quemeditar si me equivoqué porque quería que un resultado fueracierto y este deseo estableció en mí un prejuicio a la hora derealizar los cálculos. La otra parte debería hacerse la misma re¬flexión. Tal vez esto es lo que impide que los cálculos propor¬cionen los resultados inequívocos que serían de esperar.

Finalmente, en 1983 se publicó un artículo mío en The Astro-physical Journal con los datos finales sobre las zonas observadasy un nuevo análisis de la estadística. La figura 2-7 pertenece aese artículo y muestra que los cuasares tienden a concentrarseen un radio de entre 7 y 20 kiloparsecs alrededor de las galaxiasanalizadas en esta investigación. La densidad media de fondode los cuasares difícilmente podría contribuir de forma significa¬tiva a los números observados en la pequeña región de la esferaceleste en que se encontraron estos cuasares. De hecho, la den¬sidad de cuasares a estas distancias radiales de sus galaxiasciadas (en esta investigación todas las galaxias investigadascompañeras de otras galaxias mayores) era más de 20 vecesmayor que la densidad de estos cuasares medida lejos de estasgalaxias. Este resultado se muestra en la figura 2-8, en la quetambién se han dibujado las barras de error en las determinacio¬nes para cuasares de diferentes clases de brillo aparente. En lastres clases de magnitud se obtiene que la densidad de los cua-íares en tomo a estas galaxias debe de ser, con una estimacióngenerosa de la densidad del fondo de cuasares, entre 10 y 30 vecesmayor que esta densidad de fondo. Este resultado es el mismoAl que se llegaba en el denostado primer artículo. La probabili¬dad de obtener una sobredensidad en un factor 20 por pura ca-lualidad es del orden de 10-17 (o más exactamente 7 X 10-16).i Sin embargo, la publicación de los datos finales y de los re-lUltados del análisis exhaustivo no cambió nada. Para muchosStttrónomos bastaba con que ya hubiera algo en prensa —lo queRiese— argumentando que las asociaciones eran falsas. Así lopude comprobar de manera harto fehaciente después de un co¬loquio sobre física y astronomía celebrado en Ginebra en no-Vlembre de 1983. Estaba charlando con un cosmólogo británico

campos C y teoría inflacionaria cuando salió a colacióntema de los cuasares. El teórico cambió la expresión de su

OAra y dijo disculpándose: «Mira, la verdad es que estaba muy

Interesado en tus investigaciones sobre los cuasares hasta queMI dijeron que se había demostrado que tus evidencias obser-

eran falsas».

pañé con los nuevos cálculos que, por un método diferente, con¬firmaban mis primeros resultados. En realidad el artículo críti¬co, incluso después de hacer las suposiciones más desfavorablese improbables, arrojaba un resultado de una probabilidad delorden de 10-7 de que el resultado original fuese puro azar. Locual resultaba una confirmación muy fuerte de mis resultados.Pero sucedió que el argumento fue puesto en entredicho por

una nota, añadida sobre las galeradas del artículo crítico (y

por tanto que no vimos ni yo ni ningún referee), que manteníaque el artículo de Monthly Notices refutaba mis resultados. Deesta forma se cortaba el contenido científico del debate. Cuandose leen ahora estos artículos, una vez pasado el tiempo, se haceevidente que todo ello fue un doble juego muy eficaz por parte

de los dos autores. Para eliminar lo que parecía imposible de eli¬minar, esto es, la pequeña probabilidad de que el resultadoobtenido fuera debido al azar, uno argumentó que en parte eradebida a un factor grande de error por una determinada causa y

el otro que se debía a un factor grande de error por otra causa—sin que ninguno hiciera ningún cálculo sobre los datos reales.

Otros dos autores, E.J. Zuiderwijk y H.R. de Ruiter, realiza¬ron más tarde un nuevo cálculo sobre estos datos. Los resulta¬dos aparecieron en Monthly Notices en 1983 (véase el Apéndi¬

ce). Con los mismos argumentos de autores anteriores encon¬traron una asociación de cuasares y galaxias con una probabilidadglobal de ocurrencia al azar de una entre cien. El motivo por elcual este resultado es mucho menor que la probabilidad que yo

calculé es que ellos también ignoraron el hecho de que las ga¬

laxias con las que están asociados los cuasares se encuentran encada caso a diferentes distancias de nosotros. La cuestión resi¬día en que en mis cálculos originales utilicé una forma sencillade registrar las diferentes distancias de las galaxias cerca de lascuales se encontraron los cuasares. Si se ignora esta parte ele¬mental de información, en la que nadie duda, el efecto se di-fumina enormemente al buscar en regiones en las que no seespera encontrar cuasares y al ignorar otras donde sí están. Elmeollo de la cuestión es el siguiente: cuando se somete a prue¬ba la hipótesis negativa, esto es la suposición de que los cua¬sares no están asociados con galaxias, los dos autores citadosencuentran evidencias de que sí lo están. Surge entonces la pre¬gunta obvia: ¿por qué no se somete a prueba la hipótesis deque si están asociados, teniendo en cuenta las diferentes distan¬cias de las galaxias? ¿Por qué no repetir el test original cuyo

resultado ofrecía la realidad de la asociación con un alto grado

de significación?

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CUASARES OBSERVADOS

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IMEDIA ESPERADA DE LADENSIDAD DE FONDO l°BlOx I

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DISTANCIA RADIAL A LA GALAXIA (KPC)

Figura 2-7. Número de cuasares que se encuentran alrededor de galaxias

pañeras en función del radio, según el análisis de Arp de 1983. La línea disconti-muestra los valores esperados deducidos teniendo en cuenta la densidad de

fondo media.

19 18 !7mag.

MAGNITUD APARENTE DEL CUASAR (V5 000)

' Figura 2-8. Sobredensidad de cuasares alrededor de galaxias compañeras. Loscuasares, sean brillantes, intermedios o débiles, tienen una densidad entre 10 y30 veces mayor que en el campo medio.

cios personales juegan un papel importante en la valoración de

f Tff'ÓVidencia experimental.Evidentemente existe un método infalible para crearse pro¬

blemas, incluso por parte de científicos muy bien considerados,que consiste ni más ni menos que en obtener resultados «equi-

É Vocados». Esto quedó demostrado palmariamente, dejando a unL lado los artículos que defendían la realidad de las asociacionesI que hemos mencionado anteriormente, en el caso del por en¬

tonces director del Observatorio Nacional de Kitt Peak, G.R.Burbidge. Junto con algunos de sus colaboradores, este astró-

k nomo había enviado para su publicación un análisis estadísticoi (obre el tema en cuestión. Su estudio utilizaba el catálogo com-L piolo, extraordinariamente útil, de todos los cuasares conocidos,Hftcién compilado en colaboración con Del Hewitt. El sofistica-K do unálisis estadístico proporcionó una vez más evidencias de

sobre la correlación de cuasares con galaxias brillantes. Eldel referee sobre este artículo dejó pasmados a todos

¡ lo» que lo leyeron. Como ya viene siendo habitual últimamen-B ti, el referee anónimo utilizaba en su contra críticas banales yBlnumentos totalmente fuera de lugar. A la vista de que no habíaMlnvón indicio de que se acabara el bloqueo, y como el editor

RO Intervenía, el artículo fue enviado a otra revista. Esta lo envióOtro astrónomo, que se precia de su intransigencia científica,

, jf fUc rechazado de inmediato. ¿Acabaría publicándose el artícu-( lO O pasaría a ser un mero objeto de coleccionista? FelizmenteVil articulo en cuestión acabó publicándose en Astronomy and As-

20O

com-

nua

Era evidente que habían conseguido desacreditar la investi¬gación.

Pero antes de esto ya me había dado cuenta, de forma másdolorosa, de que el asunto había tenido efectos desastrosos enel propio observatorio al que yo pertenecía. Mientras el artículocrítico, publicado tan rápidamente en Monthly Notices, circulabatodavía en forma de preprint, una copia de éste le había sidoenviada expresamente al nuevo director de mi observatorio porparte del más eminente investigador en cuasares de la plantilla

del Caltech. Esto ocurría poco después de que el Caltech hubieraroto el acuerdo de operación conjunta del observatorio de MontePalomar con la Carnegie Institution de Washington.

Al poco tiempo, un amigo mío se encontró con el directoren el aeropuerto de Washington, D.C., y le preguntó por mí. Larespuesta no fue otra que: «Ojalá calculara bien las estadísticas».

Cuando me enteré, fui directamente a su oficina y le puseencima de la mesa una copia de mi artículo final en el que habíavuelto a calcular la estadística con un método diferente y dejé

verificado el resultado original. Sin embargo, hablando con él se-más tarde habló airadamente sobre la ridiculez de mis argu¬

mentos y terminó diciendo: «Hagas lo que hagas no podrás probarque estás en lo cierto. Y si realmente lo estás, deberá ser algúnotro quien lo demuestre».

Luego pensé que nos hallamos ante una crisis realmente muy

seria cuando un científico admite que no va a convencerle nin¬guna evidencia científica sea cual sea e, incluso, que los prejui-

manas

44 45

artículo acabó publicándose en los Comptes Rendues de l’Acade-mie des Sciences de París. Con artículos como éste, esta revista,que tanto prestigio tuvo en el pasado, debería ser leída más amenudo por todos aquellos astrónomos a quienes les intereseconocer «por dónde van los tiros».

Puede que toda esta controversia no vaya más allá de una con¬frontación entre opiniones, tanto en el terreno de la cienciacomo en el de las relaciones humanas, una más entre tantasotras a lo largo de la historia. Pero lo que ocurre actualmenteen astronomía es que se ha dejado prácticamente sin tiempo deobservación en los telescopios a los que proponen un determi¬nado punto de vista: el de que las hipótesis actualmente acepta¬das deberían ser sometidas al test de la observación y que todaevidencia contradictoria o sorprendente debería ser analizada endetalle. La ironía es que antes no se dedicaba más de un 5 porciento de tiempo de telescopio a los proyectos que explorabanlas hipótesis no convencionales. Añadir este 5 por ciento a losprogramas rutinarios no supone ninguna contribución significa-

t ¿iva a éstos; simplemente implica la supresión de programas queK podrían realizar descubrimientos importantes. En cierta manera1 la persecución implacable para eliminar este pequeño esfuerzo

constituye un testimonio de miedo por parte de la parte opo-t Dente. Y por otro lado plantea la cuestión de si no se estaráIr desperdiciando el enorme esfuerzo técnico, financiero y admi-I Blstrativo que supone la investigación actual en astronomía por

de unos científicos que creen que ya conocen todaslasrespuestas importantes. ' ~

DENSIDAD DE FONDOlOx

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PROBABILIDAD DE ENCONTRAR UN CUASAR

Figura 2-9. Probabilidad de asociación accidental entre cuasares y galaxias com¬pañeras en (unción del número observado. Relaciones esperadas para el fondoaleatorio observado (1) y diez veces la densidad de fondo observada (11). Figura

extraída de De DuBois, Giraud y Vigier (1983).

trophysics * y constituye otra firme confirmación de la asociaciónde cuasares con galaxias relativamente cercanas.

Otro ejemplo claro de cómo se pueden poner trabas a la pu¬blicación de resultados científicos es el caso del brillante y crea¬tivo físico francés Jean-Pierre Vigier y dos de sus colaborado¬res. Ante el ataque sufrido por la estadística de las asociacionesde cuasares con galaxias compañeras, decidieron llevar a cabosu propio análisis. La figura 2-6 muestra la forma bajo la cualpresentaron el planteamiento del problema, diferente pero muyelegante. Dibujaron el número de cuasares encontrados cercade galaxias compañeras en función de la probabilidad de encon¬trarlas por azar. Entonces, como se ve en la figura 2-9, calcula¬ron la probabilidad esperada para dicha proximidad en el casode que los cuasares estuvieran distribuidos al azar con respectoa las galaxias. La figura muestra que incluso en el caso de que

la densidad de fondo fuera un orden de magnitud (10 veces)superior que el valor que se mide en la práctica, los cuasarestodavía estarían claramente más cerca de las galaxias de lo que

sería de esperar al azar. La historia de este artículo no tuvo tantaintriga. Fue rechazado a las primeras de cambio por la mismarevista que había publicado la refutación, supuesta, original. El

IÍndice al Capítulo 2

l. Existe abundante bibliografía relacionada con todo lo descrito en esteipltulo. Algunos de los principales trabajos se citan a continuación yM restantes se pueden encontrar leyendo estos artículos:P70i Arp, H., Astronomical Journal, 75, pág. 1.

Bite es el primer artículo en el que se analiza la asociación de cua¬ti litros reales con galaxias brillantes en relación con muestras de cuasa-

generadas aleatoriamente. Se presentan por vez primera la líneacuasares en las proximidades de NGC 520 y las diferencias, en

MUIinto a cuasares, entre la dirección del centro del Grupo Local deBttlaxías y el centro supergaláctico. Temas que se tratan con más de-fa fallo on sucesivos capítulos de este libro.Bl, Hurbidge, G.R., Burbidge, E.M., Solomon, P.M., y Strittmatter,Bq Astrophysical Journal, 170, pág. 233.

* Revista editada en Europa, pero poco frecuentada por los autores norte¬americanos. (N. del T.)

46 47

Este es el primer ataque fuerte contra la estadística de la asociaciónde cuasares con galaxias compañeras. Es el artículo que, a pesar deser incorrecto, fue mayoritariamente aceptado como refutación de lahipótesis de asociación.

1982, Browne, I.A.W., Astrophys. Joum. (Letters), 263, pág. L7.Este trabajo, junto con la respuesta que apareció en la misma revista,discuten algunos de los pros y los contras de los diferentes cálculosestadísticos.

1983, Arp, H., Astrophys. Joum. (Letters), 271, pág. L41.Este es el addendum que conseguí publicar, no sin grandes dificulta¬des. En él discuto la nota añadida en las galeradas del artículo deBrowne (1982) y señalo los errores presentes en el análisis de Webs¬ter (1982).

1983, Zuiderwijk, E.J., y de Ruiter, H.R., Mon. Not. Roy. Astron. Soc.,204, pág. 675.

En este trabajo se realiza un cálculo independiente utilizando losdatos de Arp sobre cuasares cerca de galaxias compañeras. Los auto¬res encuentran evidencias de que ambos tipos de objetos están aso¬ciados. Sin embargo la significación de sus resultados hubiera sidomucho mayor si hubiesen tenido en cuenta las diferentes distanciasde las galaxias de la muestra. Por ejemplo, el cuasar de magnitudligeramente inferior a 16 que está aproximadamente a medio gradode NGC 3077 (una compañera de M81) es tan significativo como la

§ÿ asociación de cuasares más débiles que se encuentran a menoresseparaciones de galaxias mucho más lejanas.

(1983, DuBois, M.A., Giraud, E., y Vigier, J.P., Comptes Rendues Acade-fnle Sciences París, 26 de septiembre de 1983, Serie 11-259.

En este artículo se obtiene una confirmación diferente y elegantede la asociación entre cuasares y galaxias.

1983, Arp, H., Astrophys. Joum., 271, pág. 479.Este es el último trabajo que completa las observaciones y en elcual se vuelven a calcular las probabilidades por un método diferen-

N te, confirmando los resultados originales de Arp.kl984, Chu, Y., Zhu, X., Burbidge, G., y Hewitt, A., Astronomy andUUIrophysics, 138, pág. 408.

Lu más reciente colaboración que confirma la asociación de cuasa-, res con galaxias cercanas.

Este trabajo es una investigación sobre una muestra independientede cuasares próximos a galaxias brillantes. El análisis muestra que

la probabilidad de que las asociaciones sean casuales es menor decinco entre mil.

1972, Burbidge, G.R., O’Dell, S.L., y Strittmatter, P.A., Astrophys. Joum.,175, pág. 601.

Este análisis demostró que los cuasares asociados con galaxias máslejanas estaban más cerca de éstas sobre la esfera celeste, como sise vieran a mayor distancia. Esta relación fue confirmada y desarro¬llada por Arp en 1983 (véase referencia más abajo). La discusión enel artículo de Burbidge, O’Dell y Strittmatter ponía en evidencia laspropiedades que debía tener la distribución espacial de cuasares enel caso de que éstos fueran más locales de lo que indican las distan¬cias deducidas de forma convencional a partir del corrimiento al rojo.Estas propiedades de la distribución de cuasares se vieron confirma¬das más tarde por evidencias que discutiremos a lo largo del libro.

1973, Arp, H., «Confrontation of Cosmological Theories with Observa¬tional Data», IAU Symposium N.° 63, ed. M.S. Longair, D. Reidel, Dor-dretch, Holanda, pág. 61.

El trabajo resume brevemente las evidencias observacionales que seposeían hasta el momento sobre los corrimientos al rojo no origina¬

dos por la velocidad. En él se presenta la primera evidencia sobre laluminosidad absoluta de los cuasares en función de su corrimientoal rojo (intrínseco), como se discutirá en posteriores capítulos.

1973, Arp, H., «Evidence for Nonvelocity Redshifts-New Evidence andReview», IAU Symposium N.° 58, ed. J.R. Shakeshaft, D. Reidel Publi¬shing Co., Dordretch, Holanda, pág. 197.

Reseña de las investigaciones realizadas hasta 1973 en la que se se¬ñala de nuevo que los cuasares de corrimiento al rojo cerca de dosson los menos luminosos y los que se proyectan a distancias angu¬lares relativamente grandes de las galaxias cercanas. Esta predicciónse confirma y desarrolla con los resultados más recientes que se dis¬cuten en el capítulo quinto de este libro. Inmediatamente antes dela presentación de este trabajo en Australia (pág. 195), W.L. Sargenthabló sobre el punto de vista convencional en este terreno. Resultainteresante leer ambos trabajos contrastando el tipo de evidenciasque se utilizan en cada uno de ellos. Por aquel entonces muchosastrónomos se mostraban interesados por las evidencias discordan¬tes y resulta muy interesante leer el resumen de los debates quetuvieron lugar después de cada una de las presentaciones.

1980, Weedman, D.W., Astrophys. Journ., 237, pág. 326.En este análisis se pretende demostrar la no existencia de asociacio¬nes entre cuasares y galaxias, pero se utiliza una muestra no homo¬génea de galaxias demasiado lejanas.

1981, Sulentic, J.W., Astrophys. Joum. (Letters), 244, pág. L53.Se repite aquí el análisis y se muestra que efectivamente existeasociación de cuasares con galaxias brillantes, tal como se venía man¬teniendo en los artículos aparecidos desde 1966.

1982, Webster, A., Monthly Notices Royal Astronomical Society, 200, pág. 47.

una

4948

3Galaxias visiblemente conectadascon cuasares

A. El puente entre NGC 4319 y Markarian 205

Parece increíble que se haya tenido que batallar tanto con laestadística cuando existen desde hace tiempo evidencias foto-

I gráficas directas de conexiones materiales entre cuasares y ga-laxias de bajo corrimiento al rojo. Ya vimos un ejemplo de ello

I en la figura 1-3. Pero ahora me centraré en el caso de un ejem-pío mucho más famoso, la controvertida historia de la galaxia

K NGC 4319 y su compañero.La historia empieza con un astrónomo llamado Markarianinspeccionó el cielo en busca de objetos con fuerte radia-

ción ultravioleta en el continuo, utilizando un pequeño telesco¬pio Schmidt situado en Armenia. Entre sus brillantes objetos en-Ibntró uno tipo cuasar, conocido con el nombre de MarkarianBIS, cerca del extremo de una galaxia espiral. Daniel WeedmanObtuvo su espectro y anunció que tenía un corrimiento al rojoHe 21.000 km/s. Pero el corrimiento al rojo de la galaxia era so¬lamente de 1.700 km/s.B Naturalmente me interesaba comprobar si existía algún efectoifisible en ambos objetos que proporcionara una evidencia directade la proximidad de uno con respecto al otro en el espacio.Para asegurarme tomé la fotografía más sensible que era posible,Klizando la película emulsión IIIa-J de alto poder de detecciónQUt Eastman Kodak fabrica especialmente con fines astronó-hlcos. Fueron necesarias cuatro horas de exposición en el foco

del telescopio reflector de 5 metros de Monte Palomar.pilando revelé la fotografía me quedé asombrado al observar una

luminosa entre el cuasar y la galaxia. Lógicamente meKftltó la duda de si existía la posibilidad de que no fuera másKo un efecto artificial o bien si la conexión luminosa era real.mt la forma, definición y extensión de una imagen en una placaHjográfica, un observador experimentado en grandes telescopiosB menos los observadores de antes lo eran) es capaz de decir

ú

51

si se trata de un defecto de la emulsión o de un objeto real enel cielo. Este objeto era claramente real. La siguiente preguntanatural era: dado que la galaxia y el cuasar están tan cerca enla placa, ¿no podría ser que esta conexión aparente fuera debidaa la superposición de las imágenes proyectadas, es decir, a unefecto de la distribución lumínica producida por la proyección dela luz de un objeto delante y otro muy alejado detrás? Si se pien¬sa un momento, uno se da cuenta de que si dos imágenes queno están relacionadas se superponen producen una imagen enforma de reloj de arena. Pero de hecho la conexión que se veen la fotografía es relativamente estrecha y tiene una forma rec¬tilínea con lo cual se puede descartar cualquier efecto y se llegaa la conclusión de que es una conexión real. En la figura 3-1 semuestra la ya famosa fotografía.

¡La que se armó! Pronto circularon varias fotografías en lasque no se veía la conexión. La cosa se enredó tanto que en elcongreso de Australia de 1973 mostré una fotografía del mismosistema pero con baja exposición, explicando que no quería quela gente pensara que yo era un mal fotógrafo y que también eracapaz de obtener una exposición en la cual no apareciera la co¬nexión. Cuando yo me acercaba a los corrillos que se forma¬ban, la opinión general era la de que, por el buen nombre de laciencia, estaban dispuestos a aceptar que algún efecto transito¬rio había inducido al error mi resultado original.

De entre todo lo que se publicó al respecto, el trabajo quemás influyó en toda la controversia acerca del tema fue un intentobastante ambicioso de dos investigadores de otro observatorio.Con un telescopio más pequeño que el que yo había utilizado paraobtener mi fotografía, obtuvieron una nueva. (La relación entresus 2 metros de diámetro y los 5 metros que yo utilicé dan uncociente de 2/5 al cuadrado, es decir de 0,16 veces en el númerode fotones.) Su análisis definitivo del sistema se planteaba en lossiguientes términos: 1. La conexión no existía; 2. En caso de queexistiera, se debía a una galaxia que resultaba estar situada en laposición justa como para aparentar una conexión. El hecho eraque la conexión tenía un brillo superficial demasiado apagadocomo para ser una galaxia vista de lado. Además la conexión erarectilínea mientras que una galaxia vista de lado se estrecharía ensus extremos. Pero este estrechamiento sería exactamente lo con¬trario de una forma de reloj de arena que pudiera ser producidapor la fusión óptica de dos imágenes, que era la tercera de lasexplicaciones favoritas. De hecho, viéndola ahora con la perspec¬tiva de los años, su imagen mostraba bastante bien la conexiónrectilínea que se confirmaría más tarde con nuevas técnicas.

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NGC 4319

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MARK 205f .

Figura 3-1. El objeto tipo cuasar Markarian 205 está situado inmediatamente de¬bajo de la galaxia perturbada NGC 4319. Obsérvese la conexión luminosa directaentre ambos. Esta es la fotografía original de su descubrimiento (Arp 1971).

p Pero pronto se aceptó una amalgama de todas estas explica-f Ciones contradictorias como justificación suficiente para aferrar-

ic al punto de vista convencional de que dos objetos con corri¬mientos al rojo tan diferentes no pueden estar físicamente tan

i Cerca el uno del otro.

I No obstante, entre tanto tecnicismo se pasó por alto una«Cuestión más trivial. NGC 4319 es una galaxia bastante fuera deBcomún. Se está deshaciendo literalmente, como puede verse

•n la figura 3-1 o en cualquiera de las muchas fotografías queen la bibliografía. Se podría sugerir tímidamente que tal

haya una galaxia a cierta distancia que esté interactuan-

Ido con NGC 4319. Pero no se ven ni los típicos plumeros ni lasaperientes asimétricas que son características de estos sistemas

interacción gravitatoria. ¡Ocurre simplemente que los brazosH| están saliendo de su raíz en NGC 4319! Es como si fuera

galaxia espiral normal de dos brazos que recientementedel orden de diez millones de años, una fracción del pe-

Hfodn orbital de la galaxia) hubiese sufrido alguna explosión o

5352

perturbación interna que hubiese ocasionado nada menos que ladesintegración de la base de los brazos, en donde normalmenteéstos se unen al cuerpo central de la galaxia. Como observadorexperimentado puedo asegurarles que ésta es una galaxia espi¬ral extraordinariamente singular.

La importancia de la conexión luminosa entre el objeto tipocuasar y la galaxia reside en que esta conexión se dirige directa¬mente hacia el núcleo de la galaxia. Sugiere por tanto una evi¬dencia directa de que el cuasar emergió del núcleo. Dado quelos núcleos de muchas galaxias son activos, en el sentido deque emiten radiación de alta energía, presentan variabilidad yexpulsan radiofuentes y material luminoso, resulta lógico pensarque este cuasar ha sido emitido por el núcleo de NGC 4319. Si lascondiciones en el núcleo de la galaxia desde el cual ha sido emi¬tido no son las normales, es factible imaginar que el propio cua¬sar esté formado por un material intrínsecamente fuera de lohabitual. Volveremos con más detalle sobre este tema en próxi¬mos capítulos, pero siempre me ha parecido que su posible ori¬gen por expulsión contiene la clave fundamental sobre la natu¬raleza de los cuasares. Evidentemente esto hace que el tema dela realidad de la conexión sea absolutamente crucial.

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Parece que la cuestión ha sido resuelta por un análisis reali¬zado once años más tarde por Jack Sulentic utilizando los po¬tentes medios para el proceso de imágenes del Jet PropulsionLaboratory en Pasadena. Los grandes ordenadores, que se hanutilizado para procesar las imágenes de lunas y planetas envia¬das por los primeros viajeros espaciales (las sondas Voyager),fueron programados con sofisticados algoritmos que permiten ex¬traer la máxima cantidad posible de información contenida enimágenes médicas, de la superficie terrestre o de fotografías as¬tronómicas. Jean Lorre —quien desgraciadamente ya no trabajaen el laboratorio de proceso de imágenes— introdujo a Sulen¬tic en las técnicas más avanzadas que existen en la actualidaden ese terreno. De entre las fotografías que se habían tomadodurante esos once años, Sulentic seleccionó las cuatro mejoresplacas tomadas con el telescopio de 5 metros de Monte Palomary las tres mejores tomadas con el telescopio de 4 metros delObservatorio Nacional de Kitt Peak (KPNO). A partir de estematerial nuevo e independiente, obtenido con los mejores te¬lescopios, construyó la imagen de la figura 3-2.

La figura 3-2 es muy parecida a la fotografía original de Arpmostrada en la figura 3-1. ¡La conexión aparece después de todo!Y lo que es más, utilizando una técnica de filtrado matemáticode la información contenida en las fotografías, Sulentic pudo

Figura 3-2. Esta es la confirmación de la conexión entre NGC 4319 y Markarian205 obtenida por Jack Sulentic (1983) sumando otras siete placas.

L poner en evidencia la existencia, en el interior de la conexiónglobal, de una conexión sinuosa y muy estrecha que sigue hacialas regiones internas hasta llegar al núcleo de NGC 4319.

La implicación de este resultado es crucial. El objeto tipo1 cuasar, al menos mientras atravesó el disco de la galaxia, era[ muy pequeño. Esto tiene sentido, y casi se puede decir que tie¬

ne que ser así, si es que el objeto emergió del núcleo centralde pequeñas dimensiones, que es el lugar donde parece centrarse

HR actividad de las galaxias. Más tarde, la luminosidad del cuasar' u hizo mayor que cuando emergió. En cualquier caso, ahora elI Objeto presenta una envoltura bastante luminosa en tomo a suI centro. Sería muy interesante ver lo pequeño que es el centro

de Markarian 205 en la actualidad. Con sólo unos se-1 fundos de exposición mediante el telescopio espacial Hubble po-

obtener esta información.I Pero la disputa sobre Markarian 205 / NGC 4319 no termi-

l nú ni mucho menos. Los observadores A. Stockton, P. Wehin-I |Cr y S. Wyckoff fotografiaron y analizaron las imágenes del sis-

5554

tema y concluyeron de nuevo que la conexión no era real. Losdos últimos autores incluso publicaron fotos en color simuladoen Sky and Telescope. En un breve artículo se las arreglaban paramencionar tres veces en tres párrafos que el cuasar ha de serun objeto de fondo. Acababan afirmando que sus observacio¬nes, realizadas en Hawai, habían establecido este hecho «fuerade toda duda». El artículo fue divertido porque sus imágenes encolor simulado mostraban claramente la conexión entre los dosobjetos; de hecho si se coge la revista y se mira alargando elbrazo, ¡la conexión salta virtualmente de la página!

A la vista de todo el folklore negativo que había precedido ala imagen de la conexión luminosa analizada por Sulentic, pen¬samos que no estaría de más volver sobre el tema. Ademásestábamos interesados en obtener más información sobre elsistema y pedimos tiempo de observación en el telescopio de4 metros de Kitt Peak, que había sido equipado con un nuevoCCD (dispositivo de carga acoplada) de elevada eficiencia cuánticapara obtener imágenes directamente. G.R. Burbidge, director delobservatorio, hubo de intervenir personalmente para que nos con¬cedieran un par de noches en este instrumento. Bastó con esaspocas horas para obtener imágenes del objeto en varios coloresdiferentes. Por entonces me había refugiado temporalmente enel ESO (European Southern Observatory) en Múnich. Dado queallí disponía de buenas instalaciones para la reducción de las ob¬servaciones yo mismo llevé a cabo el procesado de estas imáge¬nes CCD. Utilicé un falso color para delinear el puente en rojo,tal como se muestra en blanco y negro en la figura 3-3. Bromea¬mos en el sentido de que tal vez debiéramos hacer camisetascon el Golden Gate sobreimpresionado uniendo ambos objetos.Pero abandonamos el proyecto, visto el poco sentido del humorque parecía haber en nuestro campo. Sea como fuere, en lugardel puente que no fue, la figura 3-3 no está mal.

Las condiciones atmosféricas no fueron suficientemente bue¬nas en las noches de observación como para poder confirmar laestrecha conexión sinuosa en la dirección del núcleo. Perola respuesta lineal del detector fue lo suficientemente sensiblecomo para poder procesar algunos detalles del interior, lo cualhizo Sulentic y descubrió una estrecha espina central que se ex¬tendía desde el núcleo de la galaxia espiral hacia afuera en dossentidos. Esta espina central se muestra en el detalle de la figu¬ra 3-3. Detalle de suma importancia por tres razones: en primerlugar demuestra una vez más que la galaxia en cuestión es ex¬traordinariamente singular; en segundo lugar, esta espina estáasociada con el puente luminoso con Markarian 205; y en ter-

0NGC4319 ••'MARK285

Figura 3-3. Esta figura muestra la suma de imágenes CCD tomadas con el teles¬copio de 4 metros de Kitt Peak. El dptallc de la región central de la galaxia queIH muestra en esta figura ha sido realizado procesando la imagen para mostrar la•Itrecha espina central.

cer lugar esta estructura relativamente estrecha sugiere la exis¬tencia de una eyección en sentido opuesto a la que hipotética-

I mente ha dado origen a Markarian 205. En astronomía los chorrosa presentarse junto con contrachorros, las eyecciones en

radiofuentes tienden a estar dirigidas en dos sentidos opues-y, en general, para que se conserve el momento es de esperar

kQUe a toda eyección le corresponda otra en sentido contrario.[Por consiguiente nos sentimos emocionados cuando Sulenticpeyó detectar un objeto de apariencia estelar en nuestras imá-Mnos CCD. Estaba casi exactamente al final de la espina pero enPiado opuesto a Markarian 205. Después de luchar para obtener

otra vez en el telescopio de 4 metros (por aquel enton-pi el telescopio de 5 metros de Monte Palomar ya nos estabapUlmente vedado) intentamos obtener el espectro de este débil

56 57

filas del auditorio qué habían encontrado. Me dijeron que nohabían detectado absorción alguna. Lo que me pareció más de¬solador del asunto es que admitiesen públicamente que no ha¬bían publicado la información extraída de tan enorme cantidadde tiempo de telescopio, que hubiesen retenido esta importanteinformación científica aparentemente porque no concordaba conla posición que ellos defendían.

Los resultados más recientes sobre la saga de este sistemaespectaculares. Gracias a la perseverancia de Sulentic, éste

obtuvo seis horas de tiempo de observación con el Very LargeArray.* Sus resultados se muestran en la figura 3-4. Este mapa,uno de los más sensibles obtenidos hasta el presente, muestraclaramente dos lóbulos de emisión extensa a ambos lados de lagalaxia. Así pues, al igual que en otros casos de galaxias, resultaque NGC 4319 tiene material expulsado a ambos lados del nú¬cleo. Sin embargo, es extraño en una galaxia espiral que elterial esté tan lejos del núcleo. (Otro caso es NGC 4258 sobreel cual hablaremos en el capítulo noveno.) El extraño objeto tipocuasar Markarian 205 está más cerca del núcleo que estos lóbu¬los extensos de emisión radio y su dirección con respecto al nú¬cleo está ligeramente girada hacia adelante, en la dirección derotación de la galaxia, como si se tratase de una expulsión lige¬ramente posterior. La observación de los lóbulos de emisiónradio expulsados por la galaxia también confirma la ruptura ex¬plosiva de la misma.

La pregunta final y fundamental es la siguiente: «¿No es todaBita evidencia acumulada una prueba concluyente de lo que se

inmediatamente evidente estudiando la primera fotografía,BS decir, que estos dos objetos cósmicos de corrimientos al rojoluí diferentes están físicamente relacionados, que de hecho elObjeto compacto de elevado corrimiento al rojo ha sido expul-lado por la galaxia de pequeño corrimiento al rojo?».

objeto azul sumergido en el disco de la galaxia. No estamos se¬guros de que lo consiguiéramos. Había indicios de emisión enalgunos de nuestros espectros cerca de esta posición. Tal vezsea una región H II de las que se encuentran normalmente en lasgalaxias espirales. Tal vez este tipo de regiones de emisión delhidrógeno (H II), al igual que en algunos otros objetos, indicanla existencia de actividad reciente de eyección. Tal vez se tratede gas calentado por una fuente continua de naturaleza desco¬nocida. En cualquier caso, es preciso investigar más esta región.

Pero todos los espectros que tomamos por todo el disco de

NGC 4319 revelan un aspecto inesperado. La emisión del hi¬drógeno alfa, que normalmente caracteriza a las galaxias espira¬

les, estaba prácticamente ausente. En cambio por todo el discose detectaba solamente emisión del nitrógeno ionizado. Esto noes muy usual en galaxias espirales y, de nuevo, sugiere que re¬cientemente han tenido lugar sucesos violentos. Esta observa¬ción también requiere ser investigada en mayor detalle.

En relación con la controversia sobre Markarian 205 y NGC4319 es interesante el caso de un astrónomo del Caltech y de

habitual colaborador suyo, un científico británico, que teníanla suerte de contar regularmente con enormes cantidades detiempo de observación en el telescopio de 5 metros de MontePalomar. Uno de sus programas de observación favoritos con¬sistía en examinar objetos de elevado corrimiento al rojo cerca-

otros de bajo corrimiento al rojo. Si detectaban líneas de

absorción de los objetos de bajo corrimiento, en los objetos

de elevado z lo consideraban como una prueba de que estos úl¬

timos estaban más distantes. Evidentemente podría suceder que

estos objetos de elevado corrimiento al rojo estuviesen justamen¬

te detrás de los otros o incluso metidos entre ellos, o que, sihabían sido expulsados, se hubiesen llevado una envoltura de

material de bajo corrimiento al rojo. Sea como fuere, cuandono encuentran absorción ello implica que el objeto de elevadocorrimiento al rojo está delante. (Evidentemente esto no es ri¬guroso ya que sería posible que estuviésemos mirando a travésde una «rendija» en el objeto de bajo corrimiento al rojo.) Peroen el caso de NGC 4319 que acabamos de discutir el materialde la galaxia está tan diseminado que sería difícil imaginar unacolumna que estuviera libre de gas de bajo corrimiento al rojo

tal que estuviésemos viendo a través de ella. Por lo tanto meinteresó mucho la información que se había filtrado hacía unaño en el sentido de que habían estado buscando intensamente

absorción de bajo corrimiento al rojo en el espectro de Marka¬rian 205. En el simposio de Lieja en 1983 pregunté desde las

son

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un

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i B. El cuasar PKS 1327-206: otro cuasar conectadomalaxia peculiar

Por si no fuesen suficientes las pruebas que hemos discutido

H* El Very Large Array es un radiotelescopio formado por 27 antenas de 25Hta» de diámetro cada una, que pueden moverse sobre unos railes en formaHf. Está situado cerca de Socorro, en Nuevo México (Estados Unidos). Gra-la técnica de la interferometría, las 27 antenas sintetizan un radiotelescopio

20 kilómetros de radio. Inaugurado en 1980, es uno de los instrumentospotentes con que cuenta la astronomía moderna. (N. del T.)

con una

5958

cuasares con galaxias cercanas. Estas conferencias habían sidoanunciadas ampliamente, pero durante las semanas que dura¬ron me puse en contacto con varios astrónomos amigos que nosabían que estuviese ahí. Naturalmente empezaron a hablarmesobre sus más recientes resultados relacionados con los halosgalácticos utilizando cuasares como focos de fondo de prueba.Estaba escuchando con toda mi amabilidad una de estas histo¬rias sobre un halo en particular cuando se me ocurrió preguntar:«¿Qué aspecto tiene la galaxia cercana?».

Se hizo de pronto un silencio tras el cual pude deducir quenadie, individualmente o en grupo, se había dignado a mirar nin¬guna imagen en la que aparecieran los dos objetos que estabanestudiando, al menos no las mejores imágenes que podían estara su disposición, como es el caso del survey* IIIa-J del telescopioSchmidt. Fui a consultar de inmediato las fotos más próximascatalogadas. Resultó que existían dos fotos independientes deeste sistema y en ambas se veía claramente un filamento lumi¬noso que conectaba el cuasar con la galaxia. En la figura 3-5 semuestra la combinación de ambas fotografías.

El análisis de esta fotografía me parece extremadamente sen¬cillo. Solamente existen dos posibilidades. O bien el hecho deque el cuasar esté en el extremo del filamento es una casuali¬dad o bien ambos objetos están físicamente conectados. Dadoque esta configuración tiene una probabilidad muy pequeña deproducirse por azar, mi conclusión es que esto demuestra laciación física entre el cuasar y la galaxia. ¡Y esto derrumba todala hipótesis cosmológica sobre los cuasares!

Debo señalar que una posible interpretación de esta imagenes la de que el cuasar se originó en un punto que ahora está enel potente chorro que sale de la galaxia, y que tanto el cuasarcomo la galaxia se han apartado ligeramente de ese punto desdeaquel momento. Puesto que el cuasar es bastante brillante enmagnitud aparente, otra interpretación sería que, como veremosen el capítulo quinto, ambos estuvieran cerca de nosotros y hu¬bieran sido expulsados por una galaxia próxima. También podrían

¡¡representar simplemente una rara colisión de una galaxia y unCuasar en la misma región del espacio. Sin embargo, lo que estáClaro es que el cuasar de elevado corrimiento al rojo está a lamisma distancia que la galaxia de bajo corrimiento al rojo.

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Figura 34. Emisión radio de NGC 4319 observada por Sulentic con el Very Large

Array (a una longitud de onda de 20 cm). Las isofotas radio se han representado

sobre una fotografía tomada en luz roja con un detector CCD. Se pueden ver los

lóbulos radio a ambos lados del núcleo de la galaxia y el cuasar que, como otros

ejemplos presentados en este capitulo, está muy cerca de uno de los lóbulos radio.

aso-

hasta el momento, el ejemplo más concluyente de un cuasar co¬

nectado con una galaxia apareció mientras escribía este libro. La

forma en que se descubrió tal vez sea tan significativa como el

propio hecho de la asociación. Como acabamos de mencionar,

uno de los programas de observación más comunes consiste en

largas exposiciones para obtener espectros de cuasares cercanos

a galaxias. El juego consiste en buscar líneas de absorción en el

cuasar debidas a la galaxia que está «delante» y así estudiar

el halo que rodea a la galaxia. (Este hipotético halo no es visible

ópticamente.) Habitualmente ningún resultado es suficientemen¬

te extraño como para que no se pueda ajustar fácilmente con el

modelo de halos. (Evidentemente es preferible que los que des¬

cubran ejemplos de cuasares cerca de galaxias sean observado¬

res con preferencias cosmológicas mejor que locales.) En este

caso en particular, yo estaba en París dando una serie de confe¬

rencias sobre las últimas evidencias acerca de la asociación do

* En el argot astronómico, una exploración sistemática de toda o parte de labra celeste con un telescopio generalmente mediano o pequeño, que tiene comolultado un conjunto de placas fotográficas o de datos sobre posiciones y brilloslita diferentes fuentes detectadas. (N. del T.)

6160

k

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otra como ésta tendré que considerar la cuestión seriamente».Y cuando se descubre el siguiente objeto aún más impresio¬

nante: «Caramba, ésta sí que es apabullante. Olvídate de la pri¬mera. Quiero otra como ésta».

W&Ém

C. NGC 5297/96 y otras galaxias conectadas con masareso perturbadas por éstosmz En la portada de los resúmenes que se publicaron de laferencia de París de 1976 aparecía una galaxia espiral grande,NGC 5297, con una notable galaxia compañera, NGC 5296. Semuestran ambas en la figura 3-6. Una conexión luminosa difusase extiende desde la galaxia compañera a la mayor, y una exten¬sión similar en la otra dirección termina en

La historia del descubrimiento de este cuasar puede parecerincreíble para los escépticos, pero tengo un testigo. Jack Sulen-tic y yo estábamos examinando las placas del Palomar Sky Sur¬vey* haciendo identificaciones de cara a nuestra siguiente ob¬servación. Me fijé en esta galaxia con su compañera y dije: «Estaes la clase de compañera que debería tener un cuasar». Mira¬mos la estrella más próxima a la compañera y era azul. Tomamos

espectro en la siguiente ronda de observaciones y resultóser un cuasar. (Esto ocurrió antes de la búsqueda sistemática decuasares cerca de galaxias compañeras que empezó a continuaciónen otra región del cielo y que ha sido descrita en el capítulo se¬gundo.) La probabilidad de encontrar casualmente un cuasar tanbrillante y tan cerca de NGC 5296 es de 0,002, es decir, de dosentre mil. Una vez confirmado el cuasar, se obtuvo la fotografíade la figura 3-6 con el telescopio de 5 metros de Monte Palomar.Entonces se descubrió que existía un filamento de bajo brillosuperficial que saliendo de NGC 5296 se estrecha a medida quese aproxima al cuasar y termina casi exactamente en él.

En esta misma placa profunda se observó la silueta depequeña galaxia compacta sobre la galaxia compañera, NGC5296, lo cual implicaba que debía de estar delante de la :ñera. Y sin embargo el corrimiento al rojo de esta galaxiapacta es de más de 23.000 km/s mayor que el de la compañera.Este es el primer ejemplo que hemos encontrado de

con-

*88§111 un cuasar.

M*

Figura 3-5. El cuasar Parkes 1327-206 está conectado por un filamento luminoso

a una galaxia con un chorro. La imagen corresponde a dos placas de un survey

realizado con el telescopio británico Schmidt situado en Australia. (Copyright Royal

Observatory, Edimburgo.)

Desgraciadamente lo que también está claro es que hubo

mucho carraspeo y muchas miradas de reojo, pero esta fotogra¬

fía no se envió a la prensa científica. De hecho no ha sido nuncapublicada. Propongo un experimento científico en dos partes enrelación con este objeto. Mi hipótesis es que, cuando hay evi¬

dencias concluyentes de asociaciones entre objetos de corrimien¬tos al rojo muy diferentes, éstas pasan desapercibidas. Y que,

cuando son señaladas, no son publicadas. La primera parte de

la hipótesis ya ha sido verificada. Ahora pongo a prueba la se¬gunda. Di a conocer las fotografías de estos objetos en junio de

1984. Mi predicción es que estas fotografías sólo verán la luz

cuando se publiquen en este libro.En todos estos años también ha funcionado otro mecanis¬

mo que ahora estoy comenzando a apreciar en su totalidad.Es algo de este estilo: «Esta fotografía de un objeto de eleva¬

do corrimiento al rojo conectado con otro de bajo corrimientoal rojo es realmente impresionante. Si consigues mostrarme

un

una

compa-com-

una ga¬laxia, de un objeto con un diámetro aparente mayor que el de loscuasares, por lo general, fuentes puntuales, que tiene un corri-

L. * Base de toda búsqueda de objetos extragalácticos en el hemisferio norte.(N. del T.)

6263

D. Conexiones radio: la radiogalaxia 3C 303 y el/los cuasar(es)próximo(s)

No todos los filamentos emisores que emergen de las ga¬laxias son visibles en longitudes de onda ópticas. De hechoes mucho más usual observar chorros de material emisor en longi¬tudes de onda radio que emergen de las galaxias. Se cree queestos chorros emisores en radio están compuestos por gases io¬nizados (plasmas), donde las trayectorias de las partículas car¬gadas se ven curvadas por las líneas del campo magnético, locual origina la radiación. (Los electrones así acelerados o dece¬lerados producen la llamada radiación sincrotrón que, para lasbajas energías, se detecta en general como emisión radio.) Elorigen de estos chorros es en buena parte un misterio, si bienmuchos teóricos hablan de «haces» de partículas energéticas quede alguna manera son expulsadas de los núcleos activos de ga¬laxias. Debo decir que albergo mis dudas de que estos hacespuedan explicar las morfologías observadas: los chorros son enmuchos casos demasiado delgados y de lados paralelos y los hotspots (regiones compactas de intensa emisión radio) que se ob¬servan en los lóbulos exteriores tienden a quedar por detrás delos chorros. Pero si es posible que cuerpos compactos sean expul¬sados de los núcleos, tal vez vayan acompañados por un chorromás o menos continuo de partículas. O si un haz de partículases lo suficientemente estrecho y además el haz funciona inter¬mitentemente, es decir es pulsante, quizá se aproxime de algunamanera a nuestro vago concepto de lo que pudiera ser un objetocompacto tipo cuasar o proto-cuasar durante su eyección de unagalaxia. Probablemente no vale la pena ser demasiado dogmáticosobre qué es lo que es expulsado por estos núcleos.

Sin embargo, independientemente de la composición deta¬llada del chorro, si observamos un cuasar cerca del extremo deuno de estos chorros radio donde tiene una probabilidad bajade estar por azar, obtenemos una demostración adicional de laasociación de cuasares con galaxias de menor corrimiento al ro¬jo. Entonces los cuasares están conectados con las galaxias no porun filamento óptico como antes, sino por un filamento radio.Existen varios ejemplos de este tipo y uno de los más conoci¬dos se muestra en la figura 3-7. En ella vemos el filamento radioque se extiende hacia el oeste hasta terminar en la posición detres objetos ultravioleta de apariencia estelar. E.M. Burbidge,P. Kronberg, H.E. Smith y R. Strom han confirmado que uno de

Figura 3-6. La galaxia espiral NGC 5297 y su galaxia compañera NGC 5296. Las

flechas indican un cuasar de corrimiento al rojo z= 0,96 y la silueta de una galaxia

de elevado corrimiento al rojo, correspondiente a una velocidad de 25.900 km/s.

miento al rojo en «exceso», no debido a la velocidad. En el ca¬pítulo sexto estudiamos muchos ejemplos de galaxias con ex¬

una forma deceso en sus corrimientos al rojo y proponemosrelacionar los corrimientos al rojo anómalos de estas galaxias

con los de los cuasares.En la conferencia de París se informó también sobre el caso

de una galaxia compañera con un filamento luminoso que apun¬

ta hacia un cuasar cercano (NGC 5682, que se muestra en lafigura 2-3, también acompañada por un objeto Markarian de ele¬vado corrimiento al rojo). También se informó sobre un cuasaren la envoltura de una galaxia elíptica peculiar que parecía per¬

turbarla (NGC 7413). Se encontró otro objeto peculiar de eleva¬

do corrimiento al rojo cuya silueta se veía delante de las partes

externas de una galaxia elíptica (NGC 1199).

En los diez años transcurridos desde que se anunciaron estosdescubrimientos no ha habido ninguna observación en este sen¬tido por parte de otros astrónomos. En realidad se ha intentadoevitar objetos como éstos.

64 65

4C 31.32 (según su posición en el cuarto catálogo de radiofuen-tes de Cambridge). En la figura 3-8 se muestra el mapa radio deeste objeto.

Un potente chorro radio sale de la galaxia en dirección no¬roeste. Termina en un lóbulo de emisión radio en el cual sedistingue un hot spot. Este se curva en dirección sur y terminaa unos cinco segundos de arco de un cuasar. De nuevo, si utili¬zamos la densidad media de cuasares que hemos discutido en elcapítulo primero, podemos calcular la probabilidad de que uncuasar de este brillo aparezca por azar tan cerca del extremo delhot spot: obtenemos un valor de 3 x 10-6. Esto es de menos deuna entre 330.000. Incluso si decimos que lo que es significati¬vo es la distancia del cuasar al centro del lóbulo radio, unos 19segundos de arco, la probabilidad de que esto ocurra por casuali¬dad es solamente de 4 x 10“5, o de una entre 25.000.

Pero ¿con qué probabilidad contábamos para descubrir ca¬sualmente esta yuxtaposición de cuasar y chorro radio? En lacompilación más reciente, A. Bridle y R. Perley dan una lista desólo 75 galaxias con corrimiento al rojo z*s0,2 que tienen chorrosradio. Para los astrónomos que han estudiado estos objetos lasdos asociaciones de esta lista (0844 + 31 y 3C 303) no han sidomás que encuentros casuales con cuasares conocidos, amboscon una probabilidad de menos de 10”4. ¿Qué es lo que revelaríauna búsqueda de cuasares alrededor del resto de estos chorrosradio? Tras una simple inspección superficial de la lista creo quepuede haber hasta diez asociaciones, cada una con una probabi¬lidad de 0,01, de galaxias con chorros radio con objetos activosya conocidos existentes en las proximidades y con elevados corri¬mientos al rojo, y que en alguno de los casos están alineadoscon estos chorros.

Estas asociaciones «no merecen crédito», dado que en cadacaso individual se considera que el objeto de elevado corrimien¬to al rojo es un objeto de fondo sin ninguna relación con lagalaxia. Así se olvida caso por caso. Uno de los objetivos deeste libro es el de agrupar todos estos casos olvidados para poneren evidencia que no son incidentes aislados sino que juntos pro¬porcionan otra poderosa confirmación del origen de los cuasa¬res y objetos tipo cuasar en la expulsión por parte de galaxiasde bajo corrimiento al rojo.

En realidad, cuando objetos singulares como los cuasares apa¬recen tan cerca del extremo de un chorro óptico o radio, la pre¬gunta no debería ser: ¿podemos medir una separación suficien¬te entre los dos como para utilizarla como excusa e ignorar laObservación? Después de todo, según discutimos en este libro,

3C303 4866 MHz

52°14'28"

’C3¿24"

Z9% POSICION OPTIMA

DEL NUCLEO GALACTICO íi220"

a <m<ss> CUASAR•O

16"

H« -

23.024’0ASCENSION RECTA

Figura 3-7. La radiogalaxia 3C 303 presenta material emisor en radio expulsado

hacia el oeste y que termina cerca de los objetos que se discuten en el texto. Elmapa radio es de P. Kronberg, E.M. Burbidge, H.E. Smith y R.G. Strom.

estos objetos es un cuasar. Los otros dos son demasiado débilespara sacar espectros que puedan confirmar su naturaleza. Perosería de esperar que también sean cuasares u objetos similares.La probabilidad de tener tres objetos como éstos tan cerca esmuy pequeña, lo cual hace que esta configuración sea altamentesingular. Pero sólo considerando el cuasar confirmado vemos que

cae a solamente cinco segundos de arco del extremo del chorroradio. Por lo expuesto en el capítulo primero la probabilidad deque esto ocurra por azar es del orden de *£ 10"4. Así pues, esteejemplo es otra nueva evidencia importante de la conexión concuasares de galaxias de corrimiento al rojo relativamente pequeño.

14h4f25S0

E. La radiogalaxia 0844+31

Curiosamente hay otra radiogalaxia que se parece muchoa la que acabamos de discutir. Esta galaxia se llama 0844 + 31 (por

las coordenadas de su posición sobre la esfera celeste), o bien

66 67

0844 + 31 F. Un masar y una radiofuente compacta eyectados por laradiogalaxia B2 0924 + 30

En el curso de una búsqueda de radiofuentes con el radiote¬lescopio de Bolonia, Italia, se descubrió una radiogalaxia muyinteresante. Al igual que otras muchas radiogalaxias, tiene lóbu¬los de emisión radio a ambos lados. Según la hipótesis común¬mente aceptada, los lóbulos consisten en material expulsado delnúcleo de la galaxia. Pero en este caso particular hay tres radio-fuentes muy compactas alineadas casi perfectamente con estematerial eyectado. Los autores de este trabajo, R. Ekers, R. Fanti,C. Lari, y M.-H. Ulrich, calcularon que la probabilidad deestas fuentes compactas estuviesen así dispuestas poraproximadamente de 10~5, es decir una entre cien mil. ¡Pero lafiaente compacta más cercana casi toca a uno de los grandes ló¬bulos exteriores de la radiogalaxia!

En la figura 3-9 se muestra esta configuración.Como por esos días yo estaba observando con el telescopio

de 5 metros de Monte Palomar, pude medir el objeto ópticomuy débil cercano a la radiofuente compacta. ¡Era un cuasar decorrimiento al rojo z = 2,02!

Se pueden hacer varios comentarios al respecto.Con los potentes telescopios de que se dispone en la actua¬

lidad (que suponen considerables cantidades de dinero público) sepodría cartografiar esta región hasta niveles de emisión muchomás bajos. Es muy posible que el corto espacio entre el lóbuloextenso de radio y el cuasar resulte que presente emisión radio,siendo así una conexión continua entre el material eyectado de lagalaxia y el cuasar. En cualquier caso un mapa radio más detalla¬do podría proporcionar información crucial sobre el tipo de inter¬acción entre el cuasar y el lóbulo, si es que en realidad la hay.

El segundo comentario es que este sistema podría ser fun¬damental para entender la forma en que las galaxias eyectan alos cuasares. Al ser tan débil ópticamente el cuasar observado,podría ocurrir que estuviera muy distante y también que exis¬tiesen otros cuasares más débiles, que no podemos ver todavía,en las posiciones de las otras dos fuentes compactas. Si las doscomponentes externas son cuasares, ¿por qué son más débiles?¿Están acaso más cerca de su nacimiento? Si fuese así, la medi¬ción de sus corrimientos al rojo sería fundamental, porque podríaconfirmar la hipótesis de que los cuasares nacen con elevadoscorrimientos al rojo y evolucionan con el tiempo hacia obje¬tos más brillantes y de menor corrimiento al rojo. En otras pa¬labras, los cuasares podrían representar el nacimiento de las ga-

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hR.A. 2'Figura 3-8. Isofotas radio de la galaxia 0844+31 medidas a una longitud de onda

de 6 cm. La cruz muestra la posición de un cuasar con z=l,83. Las observacio¬nes son de W. van Breugel.

muchas evidencias independientes apoyan la existencia real de

estas asociaciones. La pregunta debería ser más bien: ¿qué es loque significa esta separación? Los cuasares y objetos compactos

por delante o por detrás de la conexión? ¿Tienen el mismotipo de comportamiento que en las regiones de emisión eyecta-

das de la galaxia NGC 1808, en la que G. Schnurr ha des¬cubierto una línea de regiones luminosas azules ligeramente se¬paradas de las regiones emisoras en hidrógeno-alfa? ¿El objetoóptico es un precursor o un resultado de la eyección? ¿Es posibleque los objetos compactos sean el motor de los lóbulos radio,la fuente de la inyección de energía in situ?

¿van

6968

es suficiente para poder establecer sin lugar a dudas que los cua-sares pueden ser objetos mucho más próximos de lo que in¬dican las distancias deducidas convencionalmente a partir desu corrimiento al rojo. Pero el caso es que ya existen varios deestos casos. Y además, evidentemente, está la estadística de lasasociaciones múltiples y simples que hemos desarrollado en losdos primeros capítulos y que, en mi opinión, también es conclusiva.

Y sin embargo las pequeñas separaciones entre una galaxiadada y uno o varios (hasta tres) cuasares no son en absoluto lasformas más comunes de asociación. En lps próximos capítulosveremos que las formas más usuales de asociaciones de cuasa¬res son aquéllas bajo las que éstos se presentan en grupos o alinea¬dos a muchos diámetros de distancia de sus galaxias de origen.En general la realidad de estas asociaciones viene apoyada porla morfología de la galaxia central, y la distribución del materialemisor en radio o en rayos X que existe en sus proximidades.

TABLA 3-1Cuasares conectados con galaxias o próximos a lóbulos radio

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10GALAXIA

Nombre Corrimientoal rojokm/s

CUASARMag. Corrimiento Probabili-

al rojo dad deazar

Figura 3-9. La radiogalaxia B2 0924 + 30 con sus lóbulos radio eyectados y ali¬neados con radiofuentes compactas. La fuente compacta más cercana al lóbulo

sudoeste es un cuasar de z = 2,02. El mapa radio es de Ekers, Fanti, Lari y Ulrich.

Nombre Dist.(seg. arco)

(z)

laxias, como en las teorías convencionales, pero aquéllas naceríanpequeñas y crecerían posteriormente. Además es posible que

existan muchas de estas fuentes nacientes situadas por todo elespacio cercano.

Evidentemente existen otras muchas posibilidades. Una deellas es que las fuentes compactas exteriores fuesen expulsadas

a mayor velocidad o bien con anterioridad. También pudiera serque las fuentes exteriores fuesen tipos de objetos distintos o que

la velocidad con que fueron expulsadas haya tenido un efectosobre su ulterior evolución, de manera que en la actualidad estánpor debajo de nuestro límite de detección. La exploración de

esta región de las radiofuentes compactas exteriores median¬te grandes telescopios podría revelar nuevas e importantes infor¬maciones que serían de gran ayuda para entender el nacimientoy la evolución de los cuasares. Pero ¿quién podrá utilizar gran¬des telescopios para estas investigaciones?

Para resumir este capítulo diremos que se conocen variosejemplos de lo que es en la práctica un experimentum crucis enel que se puede observar un cuasar directamente conectado con

galaxia de pequeño corrimiento al rojo. Cualquiera de ellos

NGC 4319 1.700 Mark 205 40 14,5 0,07 ~0

MCG03-34-085NGC 5296 2.5003C 303 42.000

PKS5.400 38 17,0 1,17

19,3 0,96 «10-320* 20 1,57 <10-"

~01327-206BSO # 1 55uv#c

IC 2402 20.000 0844 + 31 70* 18,0 1,83 ~io-5

0924 + 30 8.000 Fuente 497* 21,5 2,02compacta

~io-5

* Distancia a la galaxia: el cuasar está mucho más cerca del hot spot odel lóbulo radio.

Apéndice al Capítulo 3

1971, Arp, H., Astrophysical Journal Letters, 9, pág. 1.En este artículo se publicó la fotografía original de la conexión entreMarkarian 205 y NGC 4319 (figura 3-1 de este libro). Otro debatesobre el objeto puede encontrarse en «Redshift Controversy» (loe.eit. capítulo primero) y en las siguientes referencias:una

70 71

/

41972, Lynds, R. y Millikan, A.G., Astrophys. Journ. (Letters), 176, pá¬

gina L5.1979, Stockton, A., WyckofF, S., y Wehinger, P., Astrophysical Journal,

231, pág. 673.1981, WyckofF, S. y Wehinger, P.A., Sky and Telescope, 61, pág. 200(marzo de 1981).

La conexión se ve claramente en esta imagen en color simulado,cuando los autores dicen que han establecido fuera de toda duda

que Markarian 205 ¡está diez veces más lejos!

1983, Sulentic, J.W., Astrophys. Journ. (Letters), 265, pág. L49.Este es el trabajo en el cual se presenta el procesado de la imagen

que confirmó la conexión (figura 3-2) y descubrió la conexión si¬nuosa con NGC 4319 que hemos discutido en este capítulo.

1984, Kunth, D. y Bergeron, J., Monthy Notices Royal Astronomical So¬ciety, 210, pág. 873.

Este artículo trata sobre la Fuerte absorción del sodio en el espectro

del cuasar PKS 1327-206 debida a la galaxia peculiar adyacente al

mismo. Cuando se examina en las Fotografías existentes en los catá¬logos el sistema aparece conectado tal como se muestra en la figu¬

ra 3-5.1976, «Paris Conference» ¡A U Coloquio N.° 37 — Decalages vers le rouge

et Texpansion de l’univers, eds. C. Balkowski y B.E. Westerlund (París,

Centre National de la Recherche Scientifique, Colloques IntemationauxN.° 263), pág. 377 y otros artículos.

Dado que una buena parte del tema de esta conferencia eran las

anomalías en los corrimientos al rojo, la Unión Astronómica Inter¬nacional (IAU) no quiso elevarla a la categoría de simposio. Sólola presión de algunos astrónomos franceses hizo posible que

lebrase y sólo como coloquio. A pesar de todo, un buen número decontribuciones hizo que la conferencia diese origen al mejor suma¬rio de datos sobre corrimientos al rojo hasta esa fecha, lo cual debíahaber sido suficiente para establecer la realidad de estos efectos másallá de cualquier duda.

1977, Kronberg, P., Burbidge, E.M., Smith, H.E., y Strom, R.G., As¬trophys. Journ., 218, pág. 8.

Este artículo discute la relación del cuasar y los objetos ultravioletacon la radiogalaxia 3C 303.

1974, GruefF, G. y Vigotti, M., Astronomy and Astrophysics, 35, pág. 491.1977, Van Breugel, W.J.M. y Miley, G.K., Nature, 265, pág. 315.1980, Van Breugel, W.J.M., Astron. and Astrophys., 81, pág. 275.

Todos estos artículos discuten la galaxia 0844+31, que tiene un cho¬rro radio.

1975, Ekers, R., Fanti, R., Lari, C., y Ulrich, M.-H., Nature, 258, pá¬

gina 584.Aquí se informa sobre el alineamiento de radiofuentes compactas y

de lóbulos en la galaxia que constituye la radiofuente 0924 + 30.

Algunas galaxias con muchos cuasares

iaun

Si sólo algunos cuasares están asociados con determinadasgalaxias próximas, ¿qué ocurre con la mayoría de ellos? En laactualidad se conocen más de tres mil; la mayor parte se dis¬tribuye en grandes regiones de la esfera celeste sin que aparen¬temente estén asociados con ninguna galaxia en particular. Unaposible respuesta a la anterior pregunta sería la de que estoscuasares fueron expulsados de sus galaxias originales y ahoraestán esparcidos por el espacio intergaláctico. Tal vez sólo unospocos han sido expulsados de forma suave, de manera que hanquedado en órbita alrededor de su galaxia de origen. Tal vezlo que ocurre es que estamos viendo a unos pocos en el mo¬mento de emerger, todavía ligados a su galaxia madre por unaconexión umbilical. Pero cabe la posibilidad de que, en oca¬siones, una galaxia expulse muchos cuasares y podamos observareste proceso. ¿Se podría predecir el hecho de que algunas galaxiastengan asociados varios cuasares? Si fuera así, también podríahaberse predicho que las encontraríamos de forma inesperada.

se ce-

A. NGC 1097, la galaxia con el chorro óptico más largo que seconoce

i

En 1974 me encontraba en Edimburgo examinando,proyector, placas profundas del cielo sur tomadas en Australiacon un telescopio Schmidt. Este trabajo formaba parteproyecto conjunto con Barry Madore que ha durado más de diezaños y que culminó con la publicación en 1987 de dos volúme¬nes que constituyen el Catalog of Southern Peculiar Galaxies and

L Associations.* Alguien adscrito a la unidad del telescopio Schmidtme trajo una placa de otra región.

•Este ca»álogo, homólogo del Atlas que el mismo autor elaboró para el hemis-I ferio norte en los años sesenta y del que se ha hablado en el capítulo primero de

MIO libro, ha tenido ya el mismo éxito y aceptación que tuvo este último. (N. del T.)

con un

de un

7372

«¿Te has fijado en esta estructura luminosa que apunta a estagalaxia?», me preguntó.

«Sí, ya me he dado cuenta, pero es algo fuera de lo comúny por la experiencia que tengo diría que no es real.»

Hice la típica valoración del experto y pronto se comprobóque estaba totalmente equivocado. Los descubridores del chorro,R.D. Wolstencroft y W. Zealy obtuvieron otras fotografías inde¬pendientes y demostraron que había un chorro luminoso queemergía de la galaxia. Su descubrimiento resultó ser el ejemplomás espectacular de chorro óptico conocido hasta el momento.

Nadie tiene la menor idea del proceso que pudo originar estechorro.

E

Aproximadamente un año más tarde pude realizar dos se¬manas de observaciones en el foco primario del nuevo reflectorde 4 metros instalado en Cerro Tololo, en Chile. El telescopiotodavía no estaba en servicio, pero su director, Victor Blanco,me había invitado a realizar pruebas fotográficas con objetos deespecial interés. Aprovechando esta excepcional oportunidad, unode los objetos que tuvo prioridad para mí fue NGC 1097, la ga¬laxia con el chorro. A partir de las muchas fotos de alta sensibi¬lidad que tomé del objeto, Jean Lorre llevó a cabo un excepcio¬nal trabajo en el procesado de las imágenes. Combinó todas lasplacas, mejoró el contraste de los chorros de bajo brillo desuperficie y eliminó todas las estrellas, excepto las más brillan¬tes, sustituyéndolas con promedios del cielo adyacente. El re¬sultado final constituye la mejor imagen de los chorros de NGC1097 y se muestra en la figura 4-1.

El procesado de la imagen pone de manifiesto que el chorromás estrecho, que se aparta ligeramente hacia el este de unadirección norte en la figura 4-1, termina en una «mancha» dematerial de débil luminosidad. En sentido contrario y al otro ladode la galaxia, se extiende un chorro todavía más débil, y másrojizo, que claramente es el contra-chorro del anterior. Un chorrorectilíneo muy largo y extremadamente débil sale de la galaxiay se extiende en dirección sudoeste. No corresponde exacta¬mente al opuesto del ya famoso chorro «pata de perro» quese extiende hacia el nordeste. El giro radical de noventa gradosque se forma en el extremo de este chorro sigue desafiando todaexplicación. Si resulta ser una eyección secundaria no hay unarazón aparente por la cual ésta debiera tomar un giro tan exactode noventa grados. Sorprendentemente estos chorros nunca sehan detectado claramente en emisión radio, incluso con el VeryLarge Array (VLA). En el singular chorro que acaba en ángulorecto se distinguen algunas manchas de mayor brillo de superfi-

Figura 4-1. La galaxia espiral NGC 1097 y sus cuatro chorros ópticos. Fotogra-tias de Halton Arp procesadas por Jean Lorre.

i cié, las cuales he medido espectroscópicamente, pero los resul-I tados, un continuo muy débil sin detalles apreciables, dicen muy[ poco sobre la naturaleza de estas condensaciones.

Una fotografía detallada del interior de la galaxia revela unahermosa espiral de dos brazos. La región nuclear contiene zonasI brillantes de emisión de tamaño fuera de lo común. La galaxiaK pertenece a un pequeño grupo de galaxias denominadas de nú-cleo hot spot. Las mejores mediciones que se han realizado pa-I recen indicar que los chorros emergen directamente del peque-1 ño núcleo central. La figura 4-2 muestra los estrechos brazos

E espirales claramente dibujados por la emisión gaseosa (regionesi H II). También es interesante apreciar en la foto que el brazoespiral está como quebrado cerca del punto en que lo cruza elestrecho chorro en dirección nor-nordeste: ¡podemos ver direc-I tamente los efectos del impacto del chorro sobre el brazo espiral!

Como además conocemos la velocidad aproximada de rota-ción de NGC 1097, podemos calcular, a partir de la distanciaque se ha desplazado el punto de ruptura del brazo, cuánto

E tiempo hace que sucedió. La espiral en rotación es como un granreloj celeste y aunque no sepamos qué es lo que ha sido expulsa-

7475

ver muchas galaxias en este estado. Y seguramente vemos estoschorros porque la expulsión se ha producido en el plano de lagalaxia. Si mochas galaxias expulsan material no luminoso fuerade sus planos, podría existir una cifra enorme de expulsionessimilares que pasarían totalmente desapercibidas para nosotros.La expulsión en el plano ¿provoca que aquélla sea más len¬ta, de manera que el material permanezca más cerca de la galaxiade origen? En la figura 4-2 podemos ver una región H II másgrande de lo habitual en el punto de ruptura del brazo norte.¿Es posible que exista una relación con el fenómeno de expul¬sión? Si el objeto ultravioleta de NGC 4319, en el lado opuestoa Markarian 205 (véase el capítulo tercero), resulta tener emi¬sión gaseosa, ¿podría estar relacionado con una expulsión simi¬lar en el plano? Parece increíble que ningún astrónomo siga estainteresante pista.

El siguiente avance en el estudio de NGC 1097 fue, una vezmás, producto de la casualidad. El objeto fue observado en lon¬gitudes de onda de rayos X en enero de 1979 por medio deltelescopio Einstein. Se observó que había mucha emisión derayos X en la zona norte de NGC 1097. Wolstencroft me indicóque una fuente de rayos X coincidía con una estrella de magni¬tud algo más brillante de 18. En mi opinión era demasiado bri¬llante para ser un cuasar, pero cuando tomé un espectro se vioque me había equivocado otra vez. Era un cuasar de corrimien¬to al rojo z = l,00. Wolstencroft obtuvo placas de prisma objeti¬vo de la zona y en ella buscamos objetos de emisión. Encontra¬mos seis cuasares, todos ellos en una pequeña región cercana alos chorros del norte. Esto corresponde a una densidad unasveinticinco veces mayor que el fondo esperado. Nótese que vuel¬ve a aparecer una sobredensidad casi exactamente igual que laque encontramos alrededor de las galaxias que discutimos en elcapítulo segundo. Nos animó, en el sentido de que debía de serun resultado muy significativo, a juzgar por las dificultades queencontramos para publicarlo.

Era evidente que la resolución de esta situación requería otroesfuerzo heroico. Iniciamos un programa que iba a requerir el es¬fuerzo de tres colaboradores durante tres años con la intenciónde contestar las siguientes preguntas: 1. ¿El exceso de densidadse presenta solamente en la región cercana a los chorros delnorte o en general en toda la región que rodea NGC 1097?2. Si buscábamos en una región extensa alrededor de NGC 1097,¿la densidad en los bordes de esta región iba a tender al valorpromedio observado en otras partes de la esfera celeste?

Se tomaron placas de prisma objetivo en buenas condicio-

Figura 4-2. Fotografía en luz de emisión del hidrógeno (Har) que muestra los

brazos espirales en NGC 1097, y la ruptura del brazo donde el chorro (Jet) 1 pasaa través del brazo norte. Las fotografías utilizadas en esta figura y en la anteriorse tomaron con el telescopio de 4 metros del Observatorio Interamericano de

Cerro Tololo (National Optical Astronomy Observatories, operados por la Asso¬ciation of Universities for Research in Astronomy, Inc., bajo contrato con la Na¬tional Science Foundation).

do del centro podemos contar con una estimación bastante bue¬na de cuándo ocurrió la expulsión. Resulta que sucedió hacesolamente 107 años. Diez millones de años es muy poco tiempopara la escala de tiempo del universo. Es solamente una terce¬ra parte del tiempo que tarda la galaxia espiral en dar una vuel¬ta. Creo que este tipo de estimaciones son las únicas fiablessobre la edad de lo que fue expulsado del núcleo de la galaxia.Comprobaremos más adelante que esta edad estimada de 107años vuelve a aparecer en otros sistemas. Este dato será muyimportante más adelante, cuando tratemos de deducir la natura¬leza del material expulsado.

También es interesante señalar que la debilidad de loschorros, transcurrido tan poco tiempo, implica que estos fenó¬menos son muy transitorios, de manera que no hay que esperar

76 77

e inentitÿjÿjaeÿdÿo: «No cabe duda de

Tiespuesüe tresaños de intenso trabajo y de muchas horasde telescopio, un referee anónimo dijo que el artículo «no reu¬nía las características necesarias para ser publicado». El editorparecía dispuesto a permitir que el referee siguiera aferrado a estaopinión, cuando mi colaborador, Wolstencroft, elaboró seis pá¬ginas de detallados cálculos estadísticos y el artículo acabó pu¬blicándose con un retraso de tan sólo un año y tres meses.

Con todo, hay algunos aspectos del caso de NGC 1097 quenos sirven para presentar el próximo resultado de este capítulo:1. La emisión radio de NGC 1097 se produce de forma asi¬métrica en el lado de los chorros fuertes del norte. 2. La emisiónde rayos X es asimétrica, también en el lado de los chorros delnorte (tanto la emisión interna como externa de rayos X).3. Los cuasares tienden a estar alineados con los chorros y loshay en mayor número en la parte de los chorros del norte. Estospuntos se ilustran en las figuras 4-4, 4-5 y 4-6.

Todo esto es extraordinariamente importante porque poneen evidencia que el material interno emisor en rayos X y el ma¬terial emisor en radio están asociados con la galaxia. Dado quelos cuasares están asociados con el material exterior emisor enrayos X, que forma un continuo con el interior, y dado asimis¬mo que los cuasares también están alineados con los chonos, laasociación de los cuasares no puede ser casual. Debe de teneralgún significado físico. Estos resultados implican que el mate¬rial emisor en rayos X, el material emisor en radio y los cuasaresforman parte de la eyección delineada por los chorros ópticos.

¿Existen otros ejemplos que apoyen este cuadro?

que se trata de unaDECL.

-29‘ •42 •01•19

•17

•OS•31

•34

-30' •36

.29 3,6.24 16%15*25*23 -TO

NGC&97 *U

•03

•37

•39 •32•35 •20

-3Í

*« •04

*06•43 •40

•41

•02•09

•21

02h 40mh m02 4502h 50m

Figura 4-3. Todos los candidatos a cuasar (el 94 por ciento resultan serlo) enlas proximidades de NGC 1097. De Arp, Wolstencroft y He.

A.R.

ines de observación con el telescopio Schmidt en Australia. Elastrónomo chino X.T. He buscó —e investigó- estas placas y

elaboró una lista de 43 candidatos en los 8,1 grados cuadradoscentrales. Yo mismo medí 33 de estos candidatos espectroscópi-camente con el telescopio de la Carnegie Institution en Chile.El 94 por ciento resultaron ser cuasares, el porcentaje másespectacular de éxitos en la búsqueda de cuasares que nuncahe visto. Supondremos que básicamente toda la lista de candi¬datos son cuasares y los hemos dibujado en la figura 4-3.

La figura 4-3 habla por sí sola. La concentración de cuasarescerca de NGC 1097 es evidente. Además, la densidad de cuasa¬res en los bordes de la región estudiada disminuye hasta el valoresperado del fondo medio. Para que la concentración de cuasa¬res no fuera patente deberíamos haber pasado por alto 60 cua¬sares del fondo, un número obviamente imposible. Ybio si encontrásemos más cuasares en esta región incrementaríael exceso de densidad ya de por sí significativo hasta valores in¬cluso mayores.

Es evidente que este resultado pone la pelota en el campode los defensores del establishment. Los intentos de devolverla,en cambio, no han sido nada brillantes. Cuando presenté estosresultados en el simposio de Lieja en 1983 un radioastrónomomuy popular se me acercó cQOJ&u~hahiLual tnezcla de pompa

B. La galaxia perturbada NGC 520

En el primer capítulo hemos descrito cómo, examinando lasgalaxias contenidas en el Atlas of Peculiar Galaxies, descubrílas aparentes asociaciones entre radiofuentes y cuasares. Para en¬trar en más detalles diré que la mayor parte de las asociacionescorrespondía a los números comprendidos entre el 100 y el 160del Atlas. Estos objetos del Atlas son los más caóticos y pertur¬bados, y presumiblemente deben sus formas singulares a la ac¬tividad interna o a las explosiones. Las galaxias numeradas condígitos mucho mayores o menores representaban una selecciónde galaxias dobles en interacción, enanas y otros objetos pecu¬liares en los cuales no es de esperar la existencia de actividad

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CHORRO S.50' CHORRO N.»•0

2400 120

ANGULO DE POSICION DESDE NGC 1097 (GRD.)

Figura 4-5.dirección de los chorros en NGC 1097. De Arp, Wolstencroft y He.

Alineamiento de la dirección de todos los cuasares (puntos) con la2h44m00s 42m46m

NGC 1097

X 40EMISION DE RAYOS X ALREDEDOR DE NGC 10979

N 20

\ * T/ 32 A 64 SEG. ARC. INTERIORES1.5

ACOCIENTEDE DUREZA

120 360\26' CUENTAS

RADIO 4°r0 0.5

20 r

64 A 90 SEG. ARC. INTERIORES-30°30' <

2 4 6 120 360í *

DISTANCIA EN MIN. ARC.

Figura 4-6. Estas gráficas demuestran la continuidad de la relación entre las altasy bajas energías en las fuentes de rayos X que se extienden hacia el exteriordesde el centro de NGC 1097. También se observan picos en la emisión interiorde rayos X interior en la dirección de los chorros más fuertes (ángulo de posición«>360 grados). Los cálculos son de Wolstencroft.

ANGULO DE POSICIONS

34'

30s 2h44m00s

Figura 4-4. Mapas de rayos X y radio de NGC 1097. Nótese que los cuasares 1 a6 (símbolos X) coinciden con muchas zonas de emisión de rayos X. La situaciónde los chorros y sus extensiones se indican mediante las líneas continuas y dis¬continuas.

violenta. Así pues, un detalle significativo, insistentemente igno¬rado por muchos críticos, lo constituía el hecho de que las aso¬ciaciones afectaran principalmente a los números centrales delAtlas.

Uno de los objetos más perturbados de todo el Atlas es elnúmero 157. Una imagen de este objeto puede verse en la figu¬ra 4-7. En 1967 no conocía la existencia de ningún cuasar en suentorno. Sin embargo sí me di cuenta de que existía un núme-

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ASCENSION RECTA

Figura 4-8. Se han representado los cuasares más intensos en radio en una re¬gión alrededor de NGC 520. A! lado de los símbolos se especifican los corri¬mientos al rojo.

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nunca había visto una línea tan recta, pero que había visto mu¬chas líneas aproximadas y muchas cadenas. Parece sorprendenteque nadie haya investigado sistemáticamente estas estructurashasta fechas recientes. Supongo que la razón es que estas confi¬guraciones contienen cuasares de diferentes corrimientos al rojo.

(Recientemente Clube y Trew consiguieron publicar, no singran dificultad, unos resultados preliminares sobre alineamien¬tos de cuasares débiles, simposio de Lieja, pág. 374 y artículoenviado a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.)

La historia se repite y la investigación sobre NGC 520 desa¬pareció, esta vez durante unos diez años, hasta 1980. Por en¬tonces yo había comenzado a encontrar cuasares en regionesdel cielo investigadas de forma homogénea, utilizando las téc¬nicas del exceso ultravioleta descritas en el capítulo segundo. JeanPierre Swings y Jean Surdej, del Instituí d’Astrophysique en Lieja,Bélgica, colaboraron conmigo en un proyecto conjunto de bús¬queda en regiones del cielo de unos 20 grados cuadrados cadauna. Yo ya había obtenido diferentes placas de la región de NGC520 pero ahora se ofrecía una oportunidad de que astrónomossin previa experiencia en la región, y por lo tanto sin prejuiciossobre la cuestión, buscaran candidatos a cuasares.

Durante los siguientes años realicé mediciones de sus candi¬datos con el telescopio Carnegie de Chile. ¡La estructura másevidente en toda la región resultó ser una línea de cuasares quepasaba por NGC 520! Para asegurarme completamente de este

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___________

•

Figura 4-7. La galaxia perturbada NGC 520. Tiene el número 157 en el Atlas ofPeculiar Galaxies. Se han señalado las direcciones del cono de radioftientes des¬cubierto en 1967, y las líneas de cuasares descubiertas en 1970 y 1983.

ro elevado de radiofuentes que parecían definir direcciones deeyección hacia el nordeste y el sudoeste. Tres años más tarde, en1970, me enteré de la existencia de cuatro cuasares de baja emi¬sión radio que estaban en dirección sudoeste. Estos cuasares defi¬nían perfectamente una línea casi recta dirigida hacia NGC 520. Laspropiedades de los cuasares que forman esta línea se parecen entresí de tal forma que la probabilidad de que esta configuración seafruto del azar es menor de una entre un millón. Además la líneade los cuasares también va en la dirección antes mencionada dela eyección de radiofuentes. La línea se muestra en la figura 4-8.

Recuerdo que le mostré esta línea de cuasares a John Bol¬ton en 1970. John, uno de los fundadores de la radioastrono¬mía, había llevado a cabo muchas identificaciones de radiofuen¬tes con cuasares en diversas regiones del cielo. Me dijo que

82 83

T

resultado le pedí a Oscar Duhalde, del observatorio de Las Cam¬panas, que tomase una placa ultravioleta/azul con un telesco¬pio totalmente diferente y los dos examinamos de manera in¬dependiente la región de 2,1 grados cuadrados alrededor deNGC 520. La búsqueda original fue hasta magnitud aparente 20,pero para no tener problemas de completitud nos restringimosa los cuasares más brillantes por encima de la magnitud 19.Siete eran los cuasares candidatos, cinco sobre la línea y dosfuera. Arp/Duhalde encontraron otros seis cuasares, uno sobrela línea y cinco fuera. En un principio Swings y Surdej estabanentusiasmados con la línea, pero después del simposio de Liejaabandonaron, y dijeron que la asociación se había encontradoen la búsqueda de Arp/Duhalde. Los cuasares hallados en estadoble búsqueda independiente se muestran en la figura 4-9 ydejo al lector que juzge él mismo sobre la significación de estalínea.

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,:%i mEs importante destacar que la densidad de cuasares en lasproximidades de NGC 520 ya es, de por sí, mucho mayor que enel fondo esperado. Llega a ser hasta 15 veces la densidad espe¬rada, aproximadamente el factor que ya hemos encontrado enlos ejemplos discutidos con anterioridad. Puesto que todos losmiembros de la línea son cuasares que no ofrecen dudas, de¬beríamos descubrir muchos más cuasares para que la línea se«borrase» y, en caso de descubrirlos, aumentaríamos todavía másla densidad.

La siguiente pieza del rompecabezas apareció por casualidad.Estaba examinando una lista de objetos que habían sido obser¬vados por el satélite Einstein de rayos X. Allí, formando partede un estudio titulado «Galaxias normales», estaba mi vieja amigaNGC 520. Es incomprensible que alguien pueda atreverse a con¬siderar a NGC 520 como una galaxia normal. Pero lo entendí enparte cuando escribí al Harvard/Smithsonian Center para queme enviaran una copia de las observaciones. Resultó que habíansido realizadas por un nuevo fichaje, un astrónomo que ha¬bía dado un salto en su carrera a través de un artículo en TheSciences en el cual mantenía que todo lo que yo había venidodiciendo sobre los corrimientos al rojo era pura basura. Ya pue¬den imaginarse que no fue fácil llegar a obtener el mapa de ra¬yos X. Nunca he podido compararlo con otras observaciones rea¬lizadas en las mismas condiciones. Pero con el mapa que conseguíes posible observar una gran cantidad de emisión de rayos Xen las proximidades de NGC 520. Era evidente que, fuera loque fuera lo que estaba produciendo los rayos X, estaba elon-gado más o menos en la dirección de la línea de cuasares. La

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*mFigura 4-9. Todos los cuasares de brillo superior a la magnitud 19, situados alre¬dedor de NGC 520 y descubiertos en dos búsquedas independientes en la zonarepresentada (de Arp y Duhalde 1985). ¿Hay una línea de cuasares que pasa porNGC 520? ¿Por qué los referees y editores de dos importantes revistas científicasse negaron a publicar este resultado?

figura 4-10 muestra que la dirección de la emisión radio car-tografiada en 1967 coincide muy bien con la dirección de la líneade cuasares radio descubierta en 1970, que a su vez coincide conla dirección de la línea de cuasares descubierta en 1983, y éstacon la dirección del máximo de emisión de rayos X descubiertaen 1983.

Al igual que en el caso antes mencionado de NGC 1097,existen en NGC 520 sólidas evidencias de que los cuasares hansido expulsados en una dirección formando un chorro y un con¬trachorro, acompañados de material emisor en rayos X y enradio. En NGC 520 no se observan chorros ópticos, pero hayque tener en cuenta que la galaxia tiene un aspecto mucho másperturbado que NGC 1097, hecho que sugiere que ha existidoalgún proceso muy violento.

En cuanto a la interpretación de las características estructu¬rales de NGC 520 hay que decir que recientemente se ha pues-

8584

2.272 km/s, lo cual, con la hipótesis cosmológica, la sitúa a unadistancia de aproximadamente el doble que el centro del super-cúmulo de Virgo. A veces me he preguntado: ¿está realmenteNGC 520 a esta distancia o está más cerca de lo que parece in¬dicar su corrimiento al rojo? En el capítulo quinto veremos quelas evidencias más recientes apuntan a que es posible que estagalaxia esté más cerca.

RADIOFUENTES (1967)

I

EMISION DE R.X/ 23’ < r < 37’

C. La galaxia en explosión M82

Se trata de una de las galaxias más brillantes y peculiaresque se conocen. (La M es en honor a Charles Messier, un as¬trónomo del siglo xvm que se dedicaba a buscar cometas.) En1963 Alian Sandage tomó fotografías de M82 que ponían demanifiesto un conjunto de complejos filamentos de emisión queemergían de los polos. Se interpretó que M82 era una galaxiaen explosión y se convirtió en el prototipo de los objetos deluniverso que presentan una actividad violenta. (Unos años mástarde se intentó interpretar M82 como una galaxia normal queestaba atravesando una nube de polvo pero, en mi opinión, lasfotografías permiten rechazar tal hipótesis. Además hay que teneren cuenta que se han observado diferencias de velocidad en losfilamentos gaseosos.) En la figura 4-11 se muestra la fotografíade Sandage.

Volveremos sobre M82 en posteriores capítulos dado que esun objeto crucial. Pero por el momento basta con decir que estagalaxia es una compañera de M81, una galaxia espiral, aparen¬temente normal y todavía mayor que domina el grupo de ga¬laxias de M81. A partir de la experiencia de que se encuentrancuasares cerca de galaxias compañeras, tal como hemos visto enel capítulo primero, hice la predicción de que se encontraríancuasares cerca de compañeras como M82. El sistema resulta estaren una dirección muy próxima a nuestro plano galáctico, por loque, al estar la región repleta de objetos, no pude utilizar latécnica del exceso ultravioleta para descubrir cuasares. Afortu¬nadamente, por aquellos días Arthur Hoag había inventado elgrism (prisma de rejilla) que podía proporcionar pequeños es¬pectros de los objetos débiles situados en el campo de observa¬ción. Siendo como era Art un viejo y querido amigo, le pedíque buscara cuasares cerca de galaxias compañeras como M82.Debo admitir que también me agradaba la idea de que un buenastrónomo como él realizara un descubrimiento importante consu nuevo y valioso instrumento. Pero él insistía en observar los

o

CUASARES RADIO (1970)CUASARES OPTICOS (1983)

CUASARES CON r<36'

|Z

MI40 120 200 280 360

ANGULO DE POSICION DESDE NGC 520

Figura 4-10. Direcciones sobre la esfera celeste de las radiofuentes descubiertasen 1967 y de los cuasares descubiertos en 1970 (flechas), según una medición apartir de NGC 520. El material emisor en rayos X y los otros cuasares descubier¬tos en 1983 se han representado en los histogramas superior e inferior respecti¬

vamente.

to de moda el intentar explicar todas las formas asimétricas delas galaxias por colisiones o fusiones. Mis amigos Alan Stocktony Francesco Bertola propusieron esta explicación para NGC 520.Sin embargo, el radioastrónomo Tovmassian ha descubierto unasola fuente compacta de emisión radio en el centro de NGC 520y está de acuerdo con la interpretación de una galaxia en explo¬sión. Mi opinión es que las fotografías tomadas con telescopiosde alta resolución no permiten mantener la interpretación deNGC 520 como dos galaxias. Finalmente la actividad en rayos X,en radio y los propios cuasares que acabamos de discutir tien¬den a hacer pensar que NGC 520 es una galaxia activa.

Hay dos cosas que siempre me han preocupado acerca deNGC 520. Una es la escala tan grande de su actividad —la línearecta de los cuasares radio se aleja hasta 7 grados de la galaxia—y la otra es la magnitud aparente relativamente brillante de loscuasares. El corrimiento al rojo de NGC 520 corresponde a I 8786

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-*Figura 4-12. Los círculos señalan los cuatro cuasares que se han descubierto cercade M82. La fotografía es en emisión del oxígeno y muestra los filamentos asimé¬tricos que parecen estar asociados con la explosión. Aparentemente una radio-fuente (contornos ligeramente alargados) ha sido expulsada junto con los cuasa¬res en la «grieta» al sudeste de M82.

Figura 4-11. Los filamentos que emiten luz en hidrógeno-alfa se ven claramenteen esta fotografía de M82, tomada por Alian Sandage.

llamados campos vacíos con la idea habitual de que esto podríaproporcionarnos una idea sobre la densidad numérica de cuasa¬res en el extremo del universo. (Cuando nos referimos al uni¬verso como un todo, cualquier límite es igual que otro, de ahí laidea de observar en campos vacíos.) Una noche estaba obser¬vando con Sandage y se le acabaron los objetos. Para llenar eltiempo tomaron una placa de M82 ¿Podrán creer que encon¬traron tres cuasares a una distancia aproximada de un diámetrode la galaxia, en dirección sudoeste, lo que significa un orden demagnitud más cerca entre ellos de lo que sería de esperar, yaproximadamente todos con el mismo corrimiento al rojo?

De todos los cuasares que se conocen, éste es el agrupamien-to más singular. Es muy difícil que sea una coincidencia el quecaigan tan cerca de una galaxia singular como M82. Es natural,pues, que asociemos el origen de estos cuasares con M82. Comomuestra la figura 4-12, todos ellos caben en un cono con vérticeen el centro de la galaxia. El ángulo de abertura de este cono esaproximadamente igual que el observado en los conos de eyec¬

ción que hemos visto en NGC 1097 y NGC 520. Además, estecono de eyección emerge en M82 de la galaxia por el mismolado en el que se encuentra una mancha de emisión prohibida deloxígeno. De hecho, en la parte norte de la emisión «O II»se observa como un corte en la emisión en el cual se podríasituar el origen del cono de eyección. Finalmente, si volvemosa inspeccionar la fotografía original de Sandage de la figura 4-11,tomada en hidrógeno-alfa, vemos que la estructura de absorciónmás clara de la galaxia va en dirección al centro a lo largo de lalínea del, hipotético, cono de eyección (véase también Arp 1980en las referencias del Apéndice de este capítulo).

De nuevo los rayos X nos proporcionan los datos más re¬cientes sobre este sistema. En la figura 4-13 se ha sobreimpre¬sionado el mapa de rayos X sobre un mapa radio del sistema.Las radiofuentes compactas y variables a lo largo del eje de lagalaxia son muy peculiares, pero el resultado más significativoen lo que nos atañe está una vez más al sudeste de M82 y,de hecho, se extiende en la dirección del cono de eyección que

I

i88 89

de los casos hemos hallado evidencias estadísticas muy fuertes deun incremento de la densidad de cuasares cerca de estas galaxias.En los tres casos existen alineamientos de cuasares dirigidos haciael centro de estas galaxias perturbadas, alineamientos que difí¬cilmente se han producido por azar. En relación con ellos en¬contramos asimismo evidencias de eyección de material emisoren rayos X y en radio. Me parece que no queda ninguna duda,al menos en estos tres casos e incluso dejando de lado las evi¬dencias de los tres primeros capítulos, de que los cuasares tienensu origen en un determinado proceso de eyección en las galaxias.

M82 MAPA DE RAYOS X

69°55'20“

O2— 69°55'00'2

(( iO

SiQ 69°5?M) m Apéndice al Capítulo 4

o 1984, Arp, H., Wolstencroft, R.D., y He, X.T., Astrophysical Journal,285, pág. 44.

Este es el último artículo sobre NGC 1097 y contiene las referen¬cias sobre trabajos anteriores. También se habla sobre NGC 1097en la siguiente referencias.

1983, Arp, H. en 24 Liége Symposium on Quasars and Gravitational Len¬ses, ínstitut d’Astrophysique. Universidad de Lieja, junio de 1983, ar¬tículo n.° 47.

Hay unos cuantos resultados que aparecen en los resúmenes de esteSymposium, y que no han sido publicados en otra parte, sobre «gru¬pos, concentraciones y asociaciones de cuasares». La transcripciónde la discusión que prosiguió a la exposición de este trabajo incluyealgunas aseveraciones obviamente erróneas sobre que los cuasarescon corrimiento al rojo próximo a z= 1 sólo presentan una línea deemisión visible en su espectro y sobre la selección de los cuasaresen las proximidades de NGC 520.

1980, Arp, H., Annals of the New York Academy of Sciences, Vol. 336,págs. 94-112.

Este es el «Texas Symposium» de Múnich. Se pasa revista a las aso¬ciaciones conocidas hasta ese momento entre cuasares y galaxias, enparticular aquellas relacionadas con galaxias compañeras. Se discutela evidencia sobre un cono de eyección de cuasares en M82. Elcuarto cuasar al sudeste de M82 se presenta en Astrophys. Journ.,271, pág. 479.

1983, Condon, J.J., Astrophys. Journ. SuppL, 53, pág. 459.Observaciones radio de M82.

1985, Arp, H. y Duhalde, O., Publications of the Astronomical Society ofthe Pacific, 97, pág. 1149.

Observaciones de cuasares cerca de NGC 520.

CUASARES

69°5t’20"O

9h5f í>55 90s 35sASCENSION RECTA

Figura 4-13. Fotografía del mapa radio de M82 y, sobreimpresionados, los con¬tornos de la emisión de rayos X. De Kronberg, Biermann y Schwab.

habíamos identificado años atrás a través de los cuasares y de losdatos morfológicos. Sumada a la evidencia de la asociación delos cuasares, la correspondencia entre los mapas detallados de ra¬yos X y las evidencias morfológicas con el alineamiento de los cua¬sares, indica que la asociación de los cuasares no puede ser casual.

¿Hay eyección en radio? Claro que sí. Cuando J.J. Condonobservó unas cuantas galaxias brillantes con el Very Large Arrayencontró una singular radiofuente precisamente al sudoeste deM82. Como costumbre en la astronomía extragaláctica, estaobservación no se relacionó con ninguno de los resultados noortodoxos que ya se conocían en ese momento. Pero comomuestra la figura 4-12, la mancha de emisión radio encajaperfectamente en el cono de eyección de los cuasares, como siemergiera del centro explosivo de M82.

Para resumir los resultados de este capítulo diría que duran¬te muchos años hemos estado analizando con detalle tres de lasgalaxias en las que existen evidencias más claras de un compor¬tamiento explosivo y con presencia de eyecciones. En cada uno

9190

5La distribución espacial de los cuasares, \

KM Qÿ*S ]

La explicación convencional sobre los cuasares establece queson galaxias normales que, por algún motivo, tienen núcleos ex¬traordinariamente luminosos, hecho que les permite ser vistos agrandes distancias. Pero si los cuasares fuesen realmente estaclase de galaxias, sería de esperar que los observásemos agrupa¬dos en cúmulos y supercúmulos tal como ocurre con la distrP'ibución de galaxias a gran escala. Se han realizado intentos de jrelacionar algunos cuasares con galaxias débiles próximas a ellosy que tienen el mismo corrimiento al rojo. Pero no se ha obser¬vado ningún cúmulo de forma precisa. Y hay más, está clarísimoque no vemos cúmulos o grupos de cuasares que tengan todoslos mismos corrimientos al rojo. La conclusión a que se ven for¬zados los seguidores de las tesis convencionales es que los cua¬sares son tan raros que difícilmente vemos un cúmulo de ga¬laxias que contenga uno; es decir, en promedio hay bastanteÿmenos de un cuasar por supercúmulo.

Pero si alrededor de los cuasares visibles escudriñamos hastaniveles muy bajos de luminosidad, deberíamos ver las galaxiasque los acompañan en los cúmulos y supercúmulos. Desde laintroducción de las emulsiones de alta sensibilidad, los telesco¬pios Schmidt de campo ancho pueden detectar de forma rutina¬ria galaxias hasta una magnitud aparente límite del orden de 23.Esto corresponde para una galaxia a un corrimiento al rojo deal menos zÿOÿ.

Deberíamos ser capaces de observar cúmulos ricos de ga¬laxias débiles alrededor de los cuasares hasta este corrimiento alrojo y aún más allá. Pero no los vemos. (Créanme que si sehubiesen observado, ¡los habríamos encontrado hasta en la sopa!)Es evidente que nos hallamos ante una notable violación de lastesis cosmológicas.

La única forma de poner a los cuasares en cúmulos, donde«deberían» estar, es situarlos más cerca de lo que indica la dis¬tancia deducida a partir de su corrimiento al rojo. En realidad

¡1

93

insistiremos a lo largo del libro en que, si a los objetos con corri¬mientos al rojo anómalos les asignamos distancias más próxi¬mas, van a parar a grupos y cúmulos de galaxias cercanos. Asíes la estructura del universo que observamos. Pero si estos ob¬jetos se dejan a las distancias calculadas por su corrimiento alrojo, quedan aislados en el espacio.

Evidentemente se podría llevar a cabo una investigación a la N

inversa. Se podrían identificar los supercúmulos más débiles ymás ricos y sumar el área que definen. Bajo la hipótesis cosmo¬lógica, este área debería contener la mayor parte de los cuasaresconocidos del mismo corrimiento al rojo. Tengo la impresión, apartir de lo que conozco sobre la distribución de galaxias débi¬les con respecto a los cuasares, de que el test sería un fracaso

TABLA 5-1Cuasares en grupos densos

Area Factor de(grad. densidad

Zj cuadr.) sobre lamedia

N.° Nombre delgrupo

Corrimiento al rojode los cuasares

z, Zj z3 z4

' 601. Hazard 1146+1112 1,01 1,01 1,10 0,86 2,12(~ 2o SE deNGC 3810)

2. NGC 450 SO(~2° SO deNGC 450)

3. NGC 2639 SE(—30' SE deNGC 2639)

4. NGC 1097 NE(dentro de los24' de NGC 1097)

5. NGC 520(dentso detos28' de NGC 520)

0,014

0,995 0,960 0,69 1,23 1,89 0,013 64

espectacular y de que éste es el motivo por el cual los investigado¬res que se aferran a la hipótesis convencional no lo llevan a caboÿ'

Por otra parte, examinando la distribución de los cuasaressobre la esfera celeste se ponen de manifiesto claramente gru¬pos de cuasares. El problema es quejes cuasares de cada grupotienen corrimientos áTTójq diferentes, o a lo sumo sólo mode¬radamente parecidos.”51 éstos grupos son reales, y si los corrí- jmientos al rojo fuesen indicadores de distancia, cada grupo consu rango de corrimientos al rojo representaría un «dedo» elon- Igado de cuasares apuntando precisamente en nuestra direcciónen el espacio. El principio copernicano, es decir el principio deque es extremadamente improbable que ocupemos una posiciónespecial en el universo, requeriría que los corrimientos al rojode estos cuasares no indicasen sus distancias. Los dedos queapuntan hacia nosotros nos están indicando que nuestras hipó-¡tesis sobre el corrimiento al rojo tienen fallos evidentes.

1,18 1,11 1,52 (0,78) 0,013 51

3,1 0,53 1,00 0,34 0,89 (1,1) 0,04-0,02 21-50

600,33 0,92 1,20 0,63 1,41 1,47 0,05

celeste. Dado que, en cualquier caso, la mayor parte de los astró¬nomos no prestan ninguna atención a las pruebas de que loscuasares son locales, tanto da que presente una prueba fácilcomo una complicada. En lugar de hacer complejos cálculos es¬tadísticos mi razonamiento es simplemente que si los grupos másdensos contenidos en la tabla 5-1 fuesen asociaciones casuales,sus miembros deberían tener las mismas propiedades que cual¬quier otro cuasar. En realidad sus propiedades son considera¬blemente diferentes. Por ejemplo, la figura 5-3 y la tabla 5-1ponen de manifiesto que hay una clara preferencia por los corri¬mientos al rojo entre 0,8<z<l,2, mientras que los cuasaresradio repartidos por toda la esfera celeste están distribuidos deforma aproximadamente homogénea entre 0,4<z<2,2.

También existe una tendencia a encontrar pares de cuasaresdentro de cada grupo. (La tendencia de los cuasares a aparecerpor parejas será discutida con más detalle en el Apéndice deeste capítulo.) En promedio, los pares dentro de estos grupos den¬sos están separados sólo 4,6 minutos de arco sobre la esfera ce¬leste y 0,07 en corrimiento al rojo. La probabilidad de encontrarestos pares de forma casual entre la población general de cuasa-

A. Los grupos más densos de cuasares

Con la intención de investigar la cuestión del agrupamientode los cuasares, sin prejuicios con respecto al corrimiento al ro¬jo, he elaborado la lista de la tabla 5-1, que incluye los gruposmás densos, formados por cuatro o cinco cuasares, que he en¬contrado en mis veinte años de investigación en este terreno.Algunos de estos grupos, como los que se muestran en las fi¬guras 5-1 y 5-2, son tan compactos y están tan aislados que nohay duda de que se trata de un grupo de cuasares asociado fí¬sicamente. No hago ningún intento de demostración estadística,en el sentido de calcular la probabilidad de encontrar estas confi¬guraciones en una muestra de cuasares aleatorios sobre la esfera

9594

T T T T T T

CUASARES RADIOV>18,0N' , 20

1.89N

10

--1.670

86 GRUPOS MAS DENSOS_

VS18-2.22 6

E 1.01--2.12 --—1.01

N4

--1.93 2*

JD« «•.. i«ii i •..i± • i • i

0 .4 .8 1.2 1.6 2.0 2.4 2.8 3.2

Figura 5-3. Distribución del corrimiento al rojo de los cuasares para los gruposmás densos comparados con la distribución de los corrimientos al rojo de ioscuasares radio en toda la esfera celeste.

. 10'TH

res es de sólo 10-3 por par. Y sin embargo encontramos ochopares de éstos en los cinco grupos más densos. Incluso te¬niendo en cuenta que están en grupos particularmente densosde cuasares, existe claramente una asociación física significati¬va en pares. Aún así su diferencia media en corrimiento al rojo,Az = 0,07, se traduce en una diferencia de velocidades de21.000 km/s, valor claramente imposible para objetos que, en lainterpretación cosmológica, pertenecen al mismo cúmulo o su-percúmulo de galaxias.* La realidad física de estos grupos densos

* El único par, entre los 26 cuasares que aparecen en la tabla 5-1, que presen- fta corrimientos al rojo muy similares estuvo recientemente en el punto de mirade los defensores de la hipótesis convencional. Se argumentó que este par era elresultado de una lente gravitatoria producida por una masa extraordinariamentegrande situada en esa dirección particular (Nature 321, pág. 142, 1986). .Para su des¬concierto, nuevas observaciones pusieron de manifiesto casi de inmediato que losespectros eran bastante diferentes, de manera que los dos cuasares, aunque separecían, no podían ser el mismo. Esta tendencia de los cuasares a presentarse enparejas es evidente en los ejemplos que discutimos en este capítulo, así como tam¬bién en el material compacto eyectado por las galaxias activas que presenta uncorrimiento al rojo superior. El incidente del descubrimiento y refutación casi in¬mediata pone de manifiesto dos cosas: (1) no hay ningún resultado suficientementeabsurdo como para provocar una revisión de las suposiciones básicas, y (2) seleccio¬nar un aspecto de los datos que apoya una hipótesis e ignorar otros aspectos quecontradicen dicha hipótesis es una forma de «falsificación» de los datos. (N. del A.)

Figura 5-1. Identificación de todos los cuasares en una región situada unos 2 gradosSE de NGC 3810, descubiertos por Arp y Hazard mediante búsqueda espectralcon prisma-objetivo. Al lado de la posición de los cuasares aparece el valor delcorrimiento al rojo.

NGC 450 S.O.

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A.R.

Figura 5-2. Todos los cuasares descubiertos, mediante el exceso ultravioleta, porSurdej, Swings y Arp en una región al sudoeste de NGC 450.

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96 97

odestruye la posibilidad de que los cuasares estén a la distanciaindicada por su corrimiento al rojo ya que, como hemos expli¬cado, el rango de corrimientos al rojo de los cuasares asociadoses, con diferencia, demasiado grande. Un cúmulo de galaxias típi¬co con corrimiento al rojo próximo a z=l incluiría corrimien¬tos al rojo que, como mucho, estarían entre 0,99<z< 1,01. -i \°c.'

Pero al mismo tiempo, la existencia de estos grupos es laclave para comprender correctamente los sorprendentes datosque poseemos sobre los cuasares. El motivo de su importanciaes que nos permite plantear una pregunta crucial. (Se puede afir¬mar que la parte más difícil de una investigación no es tanto elobtener respuestas correctas como el plantear las preguntas acer¬tadas.) La pregunta es:

¿Por qué los grupos más densos de cuasares tienen un corri¬miento al rojo próximo a z=1?

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B. Las luminosidades intrínsecas de los cuasares de diferentescorrimientos al rojo

Una respuesta obvia a la pregunta de por qué los grupos másdensos de cuasares tienen z«l es la siguiente: «La lumino¬sidadljje_los cuasares con z = 1 es mayor que la luminosidadde los cuasares con otros corrimientos al rojo». En ese caso, loscuasares dé z=1 podrían ser vistos a mayor distancia, donde laescala de separación entre ellos resulta ser menor y en conse¬cuencia los grupos parecen ser más densos.

¿Se puede someter a prueba esta hipótesis? Sí, y una manerainmediata de hacerlo es dibujando las magnitudes aparentes enfunción de los corrimientos al rojo para los diferentes grupos decuasares que, a lo largo de los años, he ido suponiendo que estánfísicamente asociados. Esto es lo que he hecho en la figura 5-4.Para cuasares a la misma distancia, los de magnitud aparente másbrillante deben ser los de mayor luminosidad intrínseca. Miran¬do el panel superior izquierdo de la figura 5-4 vemos lo que yadeberíamos haber visto en 1970, que los cuasares con corrimien¬to al rojo z=l son los intrínsecamente más brillantes. (En rea¬lidad ya hice mención de este hecho en mis contribuciones enlos simposisios de 1972 en Cracovia y Australia, a las cuales hehecho referencia en el Apéndice del capítulo segundo.) En elmismo capítulo segundo discutimos el artículo de 1970 publica¬do en Astronomical Journal en el cual se mostraba que los cua¬sares radio y débiles en óptico del Hemisferio Norte Galáctico(cuasares radio HNG en la figura 5-4) están asociados con el

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cúmulo de galaxias de Virgo, es decir, con el centro del supercú-mulo local. El estudio de 1970 se plasma ahora en el panel su¬perior izquierdo de la figura 5-4, donde vemos que los cuasaresmás brillantes que pertenecen al cúmulo de Virgo están con¬centrados en corrimiento al rojo z~l. Prácticamente no hay cua¬sares con corrimiento al rojo z~ 2. ¡Presumiblemente son de¬masiado débiles en magnitud aparente para ser observados enVirgo! --—

cuarto era la relacionada con la galaxia NGC 520. Hemos repre¬sentado estos cuasares en el panel superior derecho de la figura5-4. También parecen seguir la relación bastante bien, en parti¬cular los más brillantes. No hemos dibujado la línea en el papelcorrespondiente a NGC 520 dado que nos obbgaría a adoptarun punto cero para el sistema, es decir, supondría que en lapráctica adoptamos una cierta distancia relativa para el sistema.Más adelante encontraremos evidencias que confirman que NGC520 es un miembro del Grupo Local de galaxias, a pesar delcorrimiento al rojo tan elevado de la galaxia perturbada central(z corresponde a 2.000 km/s). (¡En realidad estamos utilizando alos cuasares como indicadores de distancia a las galaxias pecu¬liares!)

En cambio, la misma muestra de cuasares en la direcciónopuesta sobre la esfera celeste (cuasares radio HSG) presentauna fuerte concentración para un corrimiento al rojo z ~ 2. Estoimplica que hay grandes diferencias en la distribución de los cua¬sares en una muestra completa y homogénea de ellos sobre laesfera celeste. Bajo la interpretación cosmológica de los cuasa¬res esto supondría una enorme violación del principio cosmoló¬gico que se asume normalmente y que establece que a granescala el universo es homogéneo. ¡Resulta increíble que esta claraevidencia que contradice la hipótesis cosmológica haya sido ig¬norada y dejada de lado durante más de quince años!

Volviendo a la relación luminosidad-corrimiento al rojo paralos cuasares, resulta fácil trazar la línea de los valores mediospara los cuasares radio HNG en la figura 5-4. Esta relación enforma de «tejado» corresponde a las líneas que se han dibuja¬do en los dos paneles centrales de la figura. Si bien esta línea lahemos derivado a partir de los cuasares HNG del panel supe¬rior izquierdo, no la hemos dibujado en éste para no sesgar laobservación de la figura. Así se puede ver fácilmente que lospropios puntos que representan los cuasares HNG definen cla¬ramente la relación en forma de «tejado». (Una relación de estetipo implica que los cuasares con corrimiento al rojo z **1 sonlos más luminosos intrínsecamente y que aquellos que tienenmayores y menores corrimientos al rojo son menos luminosos.)

En el panel central superior de la figura 5-4 se muestra elajuste de esta relación luminosidad-corrimiento al rojo con loscuasares estudiados en las proximidades NGC 1097. A partir delestudio de NGC 1097 que hemos discutido en el capítulo cuar¬to, sería de esperar que el número de cuasares físicamente aso¬ciados con esta galaxia con chorro fuesen de 12 a 15 más de losque se obtendrían a partir del fondo medio. Algunos de los cua¬sares más débiles y posiblemente algunos de los más brillantesson objetos que están detrás o delante y que vemos proyecta¬dos. En tal caso tendremos aproximadamente una docena decuasares que siguen bastante bien la relación esperada.

La otra asociación de cuasares que discutimos en el capítulo

En el panel inferior derecho de la figura 5-4 se han dibujadolos cuasares de tres de los grupos más densos que hemos dis¬cutido con anterioridad y que aparecen en las figuras 5-1 y 5-2.Es evidente que están concentrados en corrimientos al rojo al¬rededor de z«1 como si fuesen objetos más distantes que estánsólo ligeramente por encima del umbral de magnitud K= 19 o 20.

Concentrémonos ahora en una región del cielo cerca de laconstelación de Sculptor. Más adelante, en este mismo capítulo,discutiremos acerca de las evidencias sobre una gran asociaciónde cuasares en esta región. En el panel inferior central de lafigura 5-4 hemos dibujado todos los cuasares de elevado corri¬miento al rojo que existen en esta región y que han sido descu¬biertos mediante técnicas de prisma-objetivo (círculos negros).Por lo tanto los cuasares de esta región podrían satisfacer la re¬lación de «tejado» si estuviesen cerca de nosotros —es decir, unarelación que implica la existencia de cuasares de magnitud apa¬rente brillante— No hay que tomar este panel demasiado al piede la letra ya que el tamaño de las regiones se ha ajustado deforma arbitraria. Más adelante hablaremos con más detalle de laregión de Sculptor y también de la asociación de cuasares conel grupo de galaxias cercano que allí existe.

El último panel en la parte inferior izquierda de la figura 5-4muestra que en el Hemisferio Sur Galáctico (radio cuasaresHSG) los cuasares se podrían ajustar con la relación más bri¬llante (más cerca de nosotros) de todas. La dirección de estoscuasares define esencialmente la dirección del Grupo Local degalaxias, las más cercanas a nosotros.

El establecimiento y la verificación de la relación luminosi¬dad-corrimiento al rojo para los cuasares nos obliga a considerarla sorprendente conclusión de que los cuasares de corrimientoal rojo más grande (z~2), no son los objetos más luminosos del

100 101

universo, como se ha supuesto siempre, sino que en realidadson los cuasares de menor luminosidad intrínseca. Este resulta¬do nos permite plantear la pregunta más importante de todas.A saber:

Si los cuasares con corrimiento al rojo próximo az»2 sonlos de menor luminosidad intrínseca, entonces los que tienen lasmagnitudes aparentes más brillantes son los que están más cercade nosotros. ¿Dónde están situados estos cuasares?

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o*«15C. Cuasares en el Grupo Local de galaxias

La respuesta a la pregunta de dónde están situados los cua¬sares más luminosos abre la caja de las contradicciones que,hasta el momento, el establishment ha conseguido mantenercerrada. La figura 5-5 muestra todos los cuasares aparentementebrillantes con corrimiento al rojo próximo a z~2, que se hanencontrado en búsquedas en longitudes de onda radio en toda laesfera celeste. Es evidente que hay de tres a cuatro veces máscuasares de elevado z en la semiesfera celeste correspondienteal Grupo Local de galaxias que en la semiesfera correspondien¬te al más alejado supercúmulo de Virgo. Es un resultado inape¬lable. Implica que muchos de los cuasares que conocemos estánrelacionados con las galaxias más próximas a nosotros. Ademáseste grupo de cuasares y galaxias cercanas se extiende por unaregión que abarca alrededor de un tercio de la esfera celeste.De alguna forma estamos inmersos en el borde del Grupo Localy esperaríamos ver una parte de éste, al menos vagamente, entodas las direcciones. Dado que los cuasares con los corrimien¬tos al rojo menores son, en general, intrínsecamente más lumi¬nosos y pueden verse en grupos más distantes y aparentementemenores en diferentes direcciones, y dado que todo depende dellímite de magnitud aparente a la que observamos, no sorprendeel hecho de que los análisis convencionales y poco cuidadososhayan llegado a conclusiones tan arbitrarias como se quierasobre la distribución espacial de los cuasares. Por contra, la lec¬ción que hemos aprendido hasta el momento en esta sección esque la luminosidad intrínseca de un cuasar depende de su corri¬miento al rojo y que para un corrimiento al rojo dado su mag¬nitud aparente depende de la distancia.

Todo esto es muy fuerte. Y aunque creo que se deriva ine¬ludiblemente de la evidencia observacional, es necesario, con elespíritu científico de antaño, someterlo a prueba mediante todaslas evidencias que seamos capaces de obtener. El primer test

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A.R.

Figura 5-5. Cuasares de elevado corrimiento al rojo en toda la esfera celeste.

Los corrimientos al rojo aparecen al lado de la posición de cada cuasar. El centrodel Grupo Local de galaxias está aproximadamente en A.R.= Oh 40m, Dec= +41°.

consiste en considerar más detenidamente la concentración decuasares en la dirección del centro del Grupo Local. La figu¬ra 5-6 muestra una región de la esfera celeste centrada más direc¬tamente en el Grupo Local. En ella vemos una clara línea decuasares que se extiende desde la parte central izquierda haciaabajo a la derecha. ¡La línea tiene su origen en la galaxia com¬pañera del Grupo Local M33! En el capítulo segundo vimosque, estadísticamente, los cuasares tienden a estar asociados congalaxias compañeras, una variedad de galaxia más joven y acti¬va. M33 es la famosa espiral en el Triángulo, con brazos espira¬

les formados por estrellas jóvenes y azules y gas hidrógeno emi¬sor de radiación. Es la galaxia compañera más importante de lagalaxia dominante de nuestro Grupo Local.

M33 es la galaxia espiral de este tipo más próxima a noso¬tros. Y ahora resulta que los cuasares más cercanos forman unalínea que sale de este objeto. En realidad no sé qué es más ex¬citante, si ver vindicada la tan maldita idea de la localidad de

los cuasares, o el impacto de este nuevo y aún mayor misteriode qué son estos cuasares y cómo se han originado a partir deM33.

Evidentemente surge la pregunta de si existe alguna cosa másasociada con M33. Una análisis similar al de las figuras 5-5 y

5-6 muestra que también existe una concentración de cuasares

102 103

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Figura 5-6. Cuasares de elevado corrimiento al rojo, de una emisión radio dada,en las proximidades del centro del Grupo Local. La galaxia compañera M33 delGrupo Local se señala con un cuadrado. De Arp, Journal of Astrophysics andAstronomy (1984).

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Figura 5-7. Distribución en las proximidades de M33 de cuasares de elevadocorrimiento al rojo (círculos), cuasares brillantes de pequeño corrimiento al rojo(círculos negros) y radiogalaxias de pequeño corrimiento al rojo (aspas).

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de pequeño corrimiento al rojo (0,27 <z<0,47) cerca de M33.Pero todos ellos son más brillantes, en unas 2 magnitudes, quelos cuasares de elevado corrimiento al rojo que hemos vistoque están asociados con M33. Si comparamos con la relación de«tejado» que hemos visto en la figura 5-4, ¡veremos que la lumi¬nosidad de estos cuasares de pequeño corrimiento al rojo han deser más brillantes, exactamente en 2 magnitudes! (Véase la figu¬ra 5-8.) Así pues, los cuasares que hemos encontrado asociadoscon M33 confirman esta relación.

En la región al sudeste de M33 no solamente observamoscuasares de pequeño corrimiento al rojo, sino que tambiénvemos algunas radiogalaxias del mismo corrimiento al rojo. Enmuchos de estos cuasares se observan bordes borrosos cuandose inspeccionan detalladamente en fotografías de buena calidad.De ahí que las radiogalaxias, cuyos bordes son todavía másborrosos, sean físicamente similares y formen una clase continuacon ellos. (En próximos capítulos discutiremos la ingenua insis¬tencia, por parte del grupo cosmológico, de que cualquier manchaborrosa que se observe en la esfera celeste tiene que estar a ladistancia que se deriva de su corrimiento al rojo.) Pero, comomuestra la figura 5-7, el hecho más estimulante en relación conla distribución de los cuasares de pequeño corrimiento al rojo yde las radiogalaxias no es solamente que formen un grupo alar¬gado en dirección sudoeste a partir de M33, ¡sino que esta direc¬ción está girada en sentido contrario a las agujas del reloj conrespecto a la línea que forman los cuasares de elevado corri¬miento al rojo!

Lo que esto indica es que los cuasares son expulsados porlas galaxias, tal como vimos en los capítulos tercero y cuarto,pero que la dirección en que son eyectados no permanece fija

en el espacio. Como las galaxias están en rotación no es de ex¬trañar que esta dirección vaya variando con el tiempo. Los cua¬sares eyectados en una determinada dirección deberían ser demayor edad que los que lo hacen en una dirección posterior.Esto implica que los cuasares que en la actualidad tienen me¬nor corrimiento al rojo fueron eyectados con anterioridad y quecon el tiempo se hicieron más luminosos y evolucionaron desdeun corrimiento al rojo elevado hasta otro menor. Es decir, loscuasares se convirtieron en algo parecido a las peculiares galaxiascompañeras, de elevado corrimiento al rojo. Este escenario su¬pone un reto, quizás el más atrevido, que marca la dirección paraseguir investigando, como discutiremos más adelante. Pero antesquiero dejar bien sentada la naturaleza singular de la distribu¬ción de los cuasares en torno a M33 y de su asociación conesta galaxia.

En primer lugar hay una cuestión interesante acerca de larealidad de la concentración y del alineamiento de los cuasaresen dirección sudoeste desde M33. Si aceptamos esta realidad ellosignifica, como veremos enseguida, el desastre para el punto devista convencional. El procedimiento habitual del establishmentante un resultado como éste sería el de llevar a cabo un análisisestadístico de la distribución en que se ajustarían las suposicio¬nes extremas necesarias hasta demostrar que el resultado noes significativo. Afortunadamente los astrofísicos J. Narlikar yK. Subramanian, del Tata Institute de Bombay, se han anticipadocon un completo y sofisticado análisis. Estos autores han de¬mostrado que los cuasares de la figura 5-5 forman concentracio-

105104

esta región, en el diagrama magnitud aparente-corrimiento al rojodel panel superior de la figura 5-8. Hemos utilizado radio cuasa-res en el análisis porque éstos se extraen de surveys radio queen general son homogéneos sobre toda la esfera celeste para unadeclinación determinada. En el diagrama inferior hemos dibuja¬do todos los cuasares radio presentes en una región de compa¬ración mucho mayor situada en dirección opuesta sobre la esfe¬ra celeste (la región del supercúmulo de Virgo). Vemos que lasdos distribuciones son totalmente diferentes. La diferencia másimportante reside en la nube de cuasares de elevado corrimien¬to al rojo, relativamente brillantes en magnitud aparente (alre¬dedor de F«18 mag.), que hay al sudeste de M33 pero queprácticamente no se observan en el cuadrante opuesto sobre laesfera celeste. Estos cuasares de elevado corrimiento al rojo noson más que el grupo grande de cuasares más próximo a noso¬tros, asociado con la galaxia M33 del Grupo Local.

Ante la realidad y singularidad del alineamiento de cuasaresen M33, la única vía de escape para los defensores de la hipó¬tesis cosmológica es el argumento de los «efectos de selección».Pero la prueba en contra es aplastante. Todos los cuasares con¬siderados son cuasares reales sin ningún tipo de duda: para todosellos se poseen los espectros a partir de los cuales se calcula elcorrimiento al rojo. Por lo tanto la única forma de que desapa¬rezca la concentración al sudoeste de M33 es que se descubranmuchos más cuasares radio de elevado corrimiento al rojo enotras direcciones de la esfera celeste.

Pero es absurdo suponer que precisamente los cuasares deelevado corrimiento al rojo son los que no han sido observadosen otras regiones de la esfera celeste.

Y sin embargo ésta es la interpretación convencional parasalvar la situación. Que quede claro que son ellos quienes tie¬nen la responsabilidad de obtener y publicar los espectros deestos cuasares de corrimiento al rojo z~2 que faltan, y si nolo hacen deben admitir que la distribución es anómala. Si ad¬miten esto último se encontrarán ante una singular inhomo¬geneidad, en escalas muy grandes del universo, que apunta haciael observador (dado que la inhomogeneidad contiene un de¬terminado rango de corrimientos al rojo en torno a z~2).Además tendrán que atribuir a una casualidad el alineamientoen M33.

Hay otros dos comentarios interesantes sobre la figura 5-8:uno es que todos los cuasares representados en el panel supe¬rior son muy brillantes en magnitud aparente. Esto era de espe¬rar por su asociación con una galaxia tan cercana a nosotros

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Figura 5-8. En la parte superior se muestran en un diagrama (magnitud aparen¬te/corrimiento al rojo) todos los cuasares radio al sudoeste de M33. En la parteinferior se muestra una región de comparación más grande en la dirección opues¬ta sobre la esfera celeste.

nes significativas, con una probabilidad aproximada de sólo 10-4de que sean fruto del azar, y también que los cuasares estánalineados con el mismo factor de significación. Aunque su tra¬bajo constituye una importante pieza de análisis matemático, en

___1 opinión, y creo que en la de muchos lectores, la sola evi¬

dencia visual en las figuras 5-5 y 5-6 demuestra bastante clara¬mente que existe un alineamiento real de cuasares que sale deM33 en dirección sudoeste.

Para ver claramente en qué consiste este alineamiento, enprimer lugar hemos delimitado la mayor concentración de cua¬sares de elevado corrimiento al rojo en las proximidades de M33.Después hemos dibujado todos los cuasares radio, presentes en

mi

107106

como es M33. De hecho, la relación de «tejado» que hemos de¬rivado en el análisis realizado con anterioridad en este capítulo,viene confirmada en la figura 5-8 por el hecho de que los cua-sares de corrimiento al rojo z~l, o menor, son en promediounas dos magnitudes intrínsecamente más brillantes que los cua-sares en tomo a z~2. El otro punto interesante de los cuasa-res al sudoeste de M33 es que en esta región se observan muypocos cuasares de magnitud aparente débil. Es como si estu¬viésemos viendo una nube a la distancia del Gmpo Local de ga¬laxias y detrás apareciera un vacío relativo.

La distribución en «nube» es necesaria tanto para la inter¬pretación cosmológica como para la local de los cuasares. Ello esasí porque, si no estuvieran formando nubes, la paradoja de 01-bers nos llevaría a un brillo infinito del cielo. (Olbers señaló queuna distribución uniforme de objetos luminosos que se exten¬diese por el espacio hasta un radio indefinidamente grande con¬duciría necesariamente a un brillo indefinidamente grande,en lugar del cielo oscuro que observamos de noche.) En la inter¬pretación cosmológica este problema se elimina argumentandouna «evolución» de los cuasares. Esto es, a partir de una ciertadistancia, y siempre según el punto de vista convencional, yano hay cuasares (son demasiado jóvenes para estar formados).Así pues lo que se tiene es una nube limitada de cuasares,aunque de grandes dimensiones. En la interpretación local, comohemos visto, las nubes de cuasares son menores. Desde el mo¬mento en que estos cuasares locales son, en general, menosluminosos que las galaxias con las que están asociados, se evitaun cielo de brillo infinito de la misma forma que con los gru¬pos y cúmulos de galaxias a los que pertenecen.

Pero todavía hay algo más en relación con este modelo.Fred Hoyle ha señalado una prueba matemática absoluta en

contra de la naturaleza cosmológica de los cuasares. Demuestramatemáticamente que, asumiendo la hipótesis cosmológica, parareproducir el número de cuasares observados en función delcorrimiento al rojo, es necesario que su función de luminosidadtenga una fuerte pendiente. (Es decir, a una determinada dis¬tancia, o lo que es lo mismo en esa hipótesis, a un determinadocorrimiento al rojo, el número de cuasares debe crecer rápida¬mente a medida que su luminosidad disminuye.) Todos los aná¬lisis convencionales implican la existencia de esta fuerte pendien¬te en la función de luminosidad. Y sin embargo, como señalaHoyle, las observaciones contradicen totalmente esto. En la partesuperior de la figura 5-8 se puede ver un ejemplo clarísimo. Paracorrimientos al rojo 0,2<z<l,0 existe un determinado número

de cuasares con magnitudes aparentes 16 < F<17. Si fuese vá¬lida la función de luminosidad convencional, deberíamos obser¬var un número de cuasares diez veces mayor en este intervalo decorrimiento al rojo para magnitudes 18,5<V<19,5. En realidad,no se observa prácticamente ninguno. Es una contradicción ob-servacional flagrante de la hipótesis cosmológica. Por increíbleque parezca hay muchos centros astronómicos de investiga¬ción que no tienen el trabajo de Hoyle. En un centro donde hiceel comentario sobre la importancia de este trabajo la respuestafue: «Sí, las matemáticas son correctas pero las observaciones noson lo suficientemente buenas para probarlo».

Si pudiésemos observar el grupo de galaxias siguiente en dis¬tancia a nosotros y observar un fenómeno parecido a escalamenor en magnitudes aparentes más débiles, conseguiríamos unaexcelente confirmación de nuestros resultados sobre el GrupoLocal. Esta oportunidad nos la brinda un grupo de galaxias si¬tuado en la constelación de Sculptor.

D. El grupo de galaxias de Sculptor

Hay un grupo de galaxias en el hemisferio sur celeste queestá unas 2-3 veces más lejos de nosotros que las galaxias delGrupo Local, tales como M33, que acabamos de examinar. Dosgalaxias dominantes definen este grupo de Sculptor. Una esuna impresionante galaxia espiral, NGC 300, que se parece mu¬cho a M33 v que está lo suficientemente cerca como para poderdistinguir variables"Cefeidas én~sios brazos, con lo cuál podemosobtener una estimación de su distancia* La otra, NGC 55, tieneun tamaño comparable pero su forma es más irregular. Cuandodos astrónomos del U.S. National Observatory en Chile obser¬varon una muestra de cuasares, se produjo un extraordinariogolpe de suerte. Eligieron una zona de declinación —40 grados yobservaron una larga banda de la esfera celeste, de 5 grados deancha, de oeste a este. La suerte fue que la banda incluía a lasgalaxias de Sculptor, NGC 300 y NGC 55. El principio y el finalde la banda caían fuera del grupo de Sculptor y se pudieron uti¬lizar como comparación con los resultados en el centro.

Al trasladar sus datos a una gráfica se hizo evidente un re¬sultado incómodo. Aparecían muchos más cuasares en el cen-

* Cefeidas: estrellas variables periódicas en las que existe una relación entreel periodo y su luminosidad intrínseca, por lo que constituyen un indicador dedistancia. (N. del T.)

108 109

+10tro de la banda que en los bordes. Puesto que estos dos astró¬nomos aceptaban sin dudar que los cuasares son los objetos máslejanos que existen, era evidente para ellos que el resultado nopodía ser correcto. Por lo tanto, y a la vista de los resultados,¡concluyeron que las emulsiones fotográficas que habían utiliza¬do debían ser menos sensibles en los bordes de la banda queen el centro!

Todo esto se publicó y aceptó sin nungún problema, perome di cuenta de que entre los bordes de la banda había pro¬porcionalmente más cuasares de «líneas débiles». Es decir, laslíneas de emisión que los identifican como cuasares eran más dé¬biles y en consecuencia eran más difíciles de descubrir. Si lasemulsiones fotográficas fuesen realmente menos sensibles en losbordes de la banda, entonces se hubiese descubierto un númeroproporcionalmente menor de estos cuasares en lugar de mayor.Cuando intenté publicar este resultado en la revista británicaMonthly Notices of the Royal Astronomical Society, se le envió auno de los dos autores originales para que hiciese de referee. Nique decir tiene que el artículo no se publicó. Cuando envié uncorto artículo a Nature fue vetado de nuevo pero, gracias a laintervención de última hora de un editor, acabó publicándose.El dibujo de la figura 5-9 pertenece a este artículo y muestraque la concentración de cuasares de líneas fuertes crece de formaespectacular exactamente en la posición del grupo de galaxiasde Sculptor, NGC 300 y NGC 55. Es interesante el hecho deque no sólo tenemos una concentración de cuasares en estaregión, sino que la concentración es de unos cuasares de un tipoparticular. (En el Apéndice del capítulo primero se dan referen¬cias de varios artículos que discuten sobre diferencias de densi¬dad en factores de 10 en esta región.)

Yo mismo observé más cuasares al norte de la banda de de¬clinación —40 grados, y de esta forma ensanché la región en laque se conocen cuasares a la siguiente banda alrededor de NGC300 y NGC 55. En la figura 5-10 se muestran estos resultados. Sepuede observar la distribución tan interesante que presentanlos cuasares de toda esta región. Es evidente en la figura 5-9que hay un exceso de ellos. Pero además se ve que tienden aagruparse alrededor de las galaxias más grandes, NGC 300 yNGC 55.

La distribución más densa de la figura 5-10 forma una líneade unos 9 grados de larga al sudeste de NGC 300. En la figura5-7 vimos un alineamiento similar de cuasares que salía de M33.Evidentemente la línea de M33 era unas cinco veces más larga, enextensión angular, pero M33 dista de nosotros unas dos veces

(LINEAS FUERTES-LINEAS DEBILES)5

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LINEAS DEBILES-

TOTAL =116

CUASARES DE LINEA FUERTETOTAL =64

Moo MS

CUASARES DE LINEAS DEBILESTOTAL =52

l_ruu

oh 20

ASCENSION RECTA (HRS)

Figura 5-9. Número de cuasares observados con prisma objetivo en la zona dedeclinación —40 grados. Nótese que la proporción de cuasares de líneas fuertescrece exactamente en la posición de las galaxias del grupo de Sculptor NGC 300y NGC 55.

menos. Además, estas líneas se proyectan sobre la esfera celes¬te con ángulos arbitrarios. Finalmente podemos calcular las mag¬nitudes aparentes de los cuasares que forman estas líneas y, talcomo muestra la figura 5-11, los de NGC 300 son cerca de 1,5magnitudes (un factor dos en distancia) más débiles. Así pues,vemos que en los dos grupos de galaxias más próximos a nosotrosen el espacio podemos identificar distribuciones alargadas decuasares que emergen de las espirales más grandes de cada grupo.Además, la escala de la distribución sobre la esfera celeste y lamagnitud aparente de los cuasares están de acuerdo con el hechode que el segundo grupo de galaxias dista de nosotros aproxi¬madamente el doble que el primero. Recordemos que también

111110

CUASARES PRISMA OBJ. (1,4<z<2,7; V>17,0)MB2

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MAG. APARENTE DE LOS CUASARES

Figura 5-11. Comparación de las magnitudes aparentes de los cuasares de ele¬vado corrimiento al rojo en las líneas de M33, NGC 300 y M82. Véanse detallesen Arp (1984, Figura 4). Nótese que los cuasares de elevado corrimiento al rojoasociados con la más distante de las tres galaxias, M82, están casi en el límitede detección.

Figura 5-10. Los cuasares de elevado corrimiento al rojo en la región de Sculptor.

se observaban líneas de cuasares en las galaxias con chorros delcapítulo anterior, NGC 1097, NGC 520 y M82.

tan cerca, las asociaciones se extienden por amplias regiones dela esfera celeste. También hemos visto que los cuasares de ele¬vado corrimiento al rojo, alrededor de z« 2, no se observan engeneral más allá del relativamente cercano grupo de M81. Estoquiere decir que tenemos cuasares de elevado corrimiento al rojoque pertenecen a M33, y posiblemente a otros miembros delGrupo Local, proyectados sobre extensas áreas de la esfera ce¬leste, y probablemente cuasares que pertenecen a nuestra propiagalaxia que podrían proyectarse prácticamente en cualquier di¬rección de la esfera celeste, además de otros varios que perte¬necen a otras galaxias más distantes y grupos como los de Sculp¬tor y M81.

Será necesario estudiar qué cuasares pertenecen a cada gru¬po; posiblemente, en un cierto número de casos, no podremossaberlo con certeza. El problema se complica cuando considera¬mos los cuasares con corrimientos al rojo alrededor de z=l.Estos son intrínsecamente más brillantes y pueden ser obser¬vados a mayores distancias. En consecuencia hay cuasares demagnitud aparente muy brillante que pertenecen a grupos ex¬tensos próximos y otros más débiles que pertenecen a gruposmás pequeños. Pero los grupos pequeños aparecen en regionesde la esfera celeste que no tienen mucha relación con los gruposmayores más próximos.

Está claro que son necesarias búsquedas cuidadosas y ho¬mogéneas de cuasares, con varias técnicas, hasta magnitudes lí¬mite uniformes en toda la esfera celeste. Una vez hecho esto, se

E. Los cuasares de M82

Resulta de lo más interesante en este contexto volver sobreel tercer grupo de galaxias en orden de distancia a nosotros. Estegrupo es el de M81, que está aproximadamente a una magnitud

más de distancia que NGC 300. Ya vimos que la galaxia acti¬va más grande del grupo, M82, tiene un «cono de eyección» delcual salen tres cuasares de z~2 (capítulo cuarto). Constituyen

el extremo de una línea o distribución alargada.

Son cuasares muy débiles, entre magnitud 20 y 21, tal comose muestra en la figura 5-11. Así pues en el tercer grupo de ga¬laxias en orden de distancia a nosotros y a magnitudes aparen¬tes ligeramente por encima del límite de la placa, tenemos indi¬cios de una línea de cuasares de elevado corrimiento al rojo queemergen de una galaxia activa. La figura 5-11 demuestra que elbrillo aparente de los cuasares asociados guarda la escala exac¬tamente tal como corresponde a las tres galaxias a las diferentesdistancias.

Sumario

En este capítulo hemos pasado revista a un gran númerode cuasares. Al principio del capítulo nos referíamos a los que noestaban claramente asociados con ninguna galaxia y ahora re¬sulta que muchos lo están de hecho: como las galaxias están

112 113

T

podrán interpretar los datos detalladamente. Es éste un trabajo

científico duro pero necesario que ya debería haberse iniciadohace mucho tiempo. Es irresponsable decir: «Ya conozco todo loque hay que conocer de importante sobre el universo: no hace

falta que siga indagando. Lo único que tengo que hacer es ir to¬mando una muestra aquí y otra allá y anunciando que mi modeloes correcto hasta varias posiciones decimales». Esta forma de ac¬tuar recuerda la de los ciegos que palpan un elefante. Uno tocala pierna y dice que es un árbol, otro palpa la trompa y diceque es una serpiente. En la astronomía extragaláctica actual hay

un grupo que ha ido demasiado lejos y ha tratado de eliminarlos demás quedándose orguliosamente con la cola del elefantey diciendo: «Ahora sí que no hay ninguna duda».

Antes de pasar al capítulo siguiente debemos afrontar un pro¬blema difícil. El problema consiste en que si asociamos a loscuasares con galaxias cercanas, entonces sus corrimientos al rojiT

no pueden ser jebidos áf efecto Doppler asociado a una vélgc£~HaH HP rp.résÍnn~mrfesnondip:ntp. a grandes distancias en el uni-

T3ebFlíxIstIFldguna otra explicación para los elevadoscorrimientos al rojo de los cuasares. Esta explicación es objeto

de un acalorado debate, como debe ser, entre el pequeño círcu¬lo de astrónomos que creen en los corrimientos al rojo no cos¬mológicos de los cuasares. Dentro de unos pocos capítulos entra-

esta animada disputa, pero antes quiero hablar sobrelos corrimientos al roio no originados por la velocidad en ga¬

laxiaÿ Sí, en galaxias. El motivo es que los cuasares son objetos

pequeños y misteriosos que invitan a elaborar teorías especula¬

tivas. Tal vez su corrimiento al rojo tiene su origen en un campo

gravitatorio muy fuerte, tal vez en elevadas velocidades de eyec¬

ción o en que sus fotones pierden energía en algún procesode dispersión. Algunos teóricos le han dado vueltas a la idea deque los cuasares pudieran ser objetos distantes vistos a travésde una lente gravitatoria formada por una galaxia situada en lamisma dirección sobre la esfera celeste, que amplifica su brillo.Pero también hay evidencias de que las gahorias pu&dSBL tenercorrimientos aí~rojo no debidos a la velocidad_. SPello es así,ños encontramos ante objetos de los cuales conocemos muchasmás cosas que en los cuasares. En muchas galaxias podemos

estudiar su rotación, su dinámica y la composición química delas estrellas que la forman. ¿Cómo puede una galaxia enteratener un corrimiento al rojo no debido a la velocidad? La res¬puesta a esta pregunta puede ser mucho más trascendente y

asombrosa que la respuesta a la misma pregunta planteada para

los cuasares. Y si resulta que las formas más energéticas y com- ,

pactas de galaxias forman un continuo con los cuasargs, entorb,

ffiOa-Pssciiesta aiÿnigma~fierg0ffiiñiento~al rojó'en los cuasa¬res puede ser la misma para cuasares v para galaxias.


Pares de cuasares

Desde hace mucho tiempo se conoce la tendencia de los cuasares ai

ñalé la existencia de un cierto número de cuasares que se presentabannotablemente más cerca uno del otro que la media y que tenían unaserie de propiedades, tales como su emisión radio, su magnitud aparen¬te y sus corrimientos al rojo, que se parecían entre sí mucho más delo que sería de esperar para objetos no relacionados. Evidentementelos corrimientos al rojo eran lo suficientemente diferentes como parainvalidar la hipótesis cosmológica en caso de que los cuasares estuvie¬sen físicamente asociados. Recuerdo a Fred Hoyle discutiendo, en losprimeros días, las claras similitudes entre 3C286 y 3C287, dosres que están próximos entre sí. Hoy en día si se echa una ojeada a laslistas actuales de cuasares es impresionante ver la gran cantidad de paresque se distinguen claramente.

Este fenómeno fue investigado cuantitativamente por G.R. Burbid-ge, E.M. Burbidge y S.L. O’Dell en 1974. Utilizando solamente los pocospares que se conocían en ese momento, demostraron que las diferen¬cias en sus corrimientos entraban en contradicción con un corrimientoal rojo indicativo de la distancia. ¡Zas! ¡Adiós a la hipótesis cosmológi¬ca! Al menos es lo que uno pensaría, pero en privado hubo quien dijosin inmutarse que este cálculo no era válido porque el test se realizódespués de haberse descubierto los cuasares. Es el viejo argumento aposteriori que ahora se deformaba hasta tal punto que implicabase puede hacer un test sobre datos que ya existen». ¿Te rindes? Bien,no sé, pero en cualquier caso Burbidge y Narlikar han vuelto a realizarcálculos recientemente utilizando todos los cuasares descubiertos des¬pués de su primer análisis. Obtienen una probabilidad ~ 10-4, menosde una entre diez mil, de que estos pares sean casuales (ver las referen¬cias al final).

Una ilustración de cómo van las cosas en este juego es lo que meocurrió poco antes del asunto del artículo de Burbidge y Narlikar. Unastrónomo que analizaba estos mismos datos encontró un incómodoexceso significativo de estos mismos pares. Se dijo para sí: «Bien, estoes obviamente un efecto de selección causado por el hecho de que losastrónomos han buscado cuasares en las proximidades de otros cuasa¬res radio». (Evidentemente estos casos son una minoría y además sepueden identificar fácilmente.) Pero cuando «corrigió» este efecto y envióel artículo, publicado inmediatamente, en el que presentaba una prueba

versQ.cuasa-

remos en

«no

115114

más de la naturaleza cosmológica de los cuasares, sonrió y me dijo:«Realmente Chip me encantaría encontrar alguna evidencia concluyen-te sobre cuasares no cosmológicos».

El artículo más reciente sobre este tema (European Southern Obser¬vatory Preprint n.° 422) se propone refutar la realidad física de los paresde cuasares de diferentes corrimientos al rojo. Pero el análisis mezclagrupos físicos a distancias muy diferentes y en consecuencia con sepa¬raciones características muy diferentes. Aun así, una inspección de losresultados gráficos muestra claramente más separaciones pequeñas delas esperadas. El efecto sería aún más evidente si la línea que se haajustado pasase por los puntos que representan grandes separaciones.

2.25

J i1.56

i1.010.35

i I PRISMA OBJETIVO

NGC38A2V o/ Y NGC 1073

1. í t t [ TODOS LOS CUASARES

1.960.96 l.¿10.30 0.60

2.0 2 41.2 1.60.4 0.80z= CORRIMIENTO AL ROJO

Figura 5-12. En la parte baja se han dibujado los periodos preferidos para todoslos cuasares en conjunto. En la parte alta están los periodos preferidos para loscuasares descubiertos con prisma objetivo (dominados por los del grupo de Sculp¬tor). Los puntos indican cómo ajustan estos periodos preferidos las tripletas decuasares que hemos discutido en el capitulo primero.

Periodicidades en los corrimientos al rojo de diferentes grupos de cuasares

Referencias de los artículos que cubren la materia de! textoUna vez establecida la existencia de diferentes grupos físicos de cua¬sares, podemos volver de nuevo, más detalladamente, sobre el temade los valores preferidos de los corrimientos al rojc que hemos discuti¬do al final del capítulo primero. Vimos allí que los tres cuasares de NGC1073 se ajustan casi exactamente a la periodicidad media de todos loscuasares en conjunto. Pero otros grupos de cuasares pueden presentarperiodicidades ligeramente distintas. Dado que el espacio entre pe¬riodos sigue la relación de que los intervalos en el logaritmo de (1 + z)son constantes (A log(\ + z) = const.), un grupo con una constante ligera¬mente distinta tendrá intervalos que serán progresivamente mayores amedida que se consideren mayores corrimientos al rojo. En la figura5-12 se muestra un ejemplo.

Los cuasares seleccionados en búsquedas con prisma objetivo (Boxy Roeder, ver Apéndice del capítulo primero) están dominados por elgran grupo de cuasares asociados con el grupo de galaxias de Sculptorque hemos discutido más arriba en este capítulo. Vemos que la periodici¬dad de este grupo de cuasares seleccionados con el prisma objetivo tieneuna constante algo mayor en el logaritmo. Otro grupo físico, en estecaso el de los tres cuasares que rodean NGC 3842 y que hemos mos¬trado en el primer capítulo, se ajusta también con este espaciado mayor.En general, cada grupo de cuasares que hemos identificado como taltiende a presentar un espaciado algo menor o algo mayor que la mediade todos los cuasares. Esto confirma la periodicidad, pero amplía losvalores preferidos de los corrimientos al rojo cuando consideramos todoslos grupos en conjunto. Sin embargo, cada grupo individual tiende apresentar picos mejor definidos de corrimientos al rojo preferidos. Enel capítulo final de este libro damos algunas ideas sobre el posible ori¬gen de esta periodicidad fundamental. ¿Qué es lo que causa las peque¬ñas diferencias de un grupo a otro? Sólo hay una pista, que discuti¬remos más adelante en el capítulo noveno, cuando examinemos loscuasares del cúmulo de Virgo. Está claro que el estudio y el análisis deestas periodicidades nos puede hacer avanzar en la comprensión de estaspropiedades básicas de la materia.

1981, Oort, J.H., Arp, H., y de Ruiter, H., Astronomy and Astrophysics, 95,pág. 7.

En este artículo se discuten las propiedades que tendrían los cuasa¬res si estuviesen situados a distancias cosmológicas y fuesen miem¬bros de supercúmulos. Pensé que sentaría un buen precedente enel tema considerando los datos desde un punto de vista diferenteal de mis opiniones personales. El artículo pone de manifiesto la in¬cuestionable maestría astronómica del profesor Oort y fue un privi¬legio escribirlo junto con él. Pero he de admitir que los resultados,que yo pensé que eran importantes, acerca del hecho de que lasseparaciones de los pares de cuasares de elevado z eran demasiadograndes como para ser compatibles con el modelo cosmológico, nose incluyeron en el artículo.

1983, Arp, H., «Groups, Concentrations and Associations of Quasars»en Quasars and Gravitational Lenses, 24 Liege Astrophysical Symposium,Institut d’Astrophysique, junio de 1983.

En este artículo de revisión se analizan los datos sobre las luminosi¬dades de los cuasares en grupos a diferentes distancias. En este tra¬bajo se presentó por vez primera el descubrimiento de la línea decuasares en M33. También es interesante el congreso en general porel buen número de artículos críticos con respecto a mis puntos devista.

1983, Hoyle, F., «A Gravitational Model for QSO’s», Preprint SeriesV." 88, Department of Applied Mathematics and Astronomy, UniversityCollege, P.O. Box 78, Cardiff, Gran Bretaña.

Este trabajo contiene una interesante discusión sobre el problemade los cuasares y propone un mecanismo gravitatorio como causadel corrimiento al rojo. Personalmente no suscribo esta explicación,pero la discusión sobre el fenómeno cuasar es rigurosa e ilustrada,y su contenido científico es de primera calidad. Esta monografía nose encuentra en muchas librerías y debe solicitarse directamente ala Universidad de Cardiff.

116 117

61984, Arp, H., «The Nearest Quasars», Publications of the AstronomicalSociety of the Pacific, 96, pág. 148.

En este artículo se investiga la línea de cuasares al sudoeste de M33y se muestra cómo la línea de los cuasares de bajo corrimiento alrojo y de las radiogalaxias forma un cierto ángulo con la línea decuasares de elevado corrimiento al rojo. Es de gran importancia ladiscusión de los argumentos que se habían propuesto para demos¬trar que las radiogalaxias están a la distancia que indica su corri¬miento al rojo.

1984, Arp, H., «A Large Quasar Inhomogeneity on the Sky», Astrophysi-cal Journal (Letters), 277, pág. L27.

En este artículo se aportan nuevas evidencias de que los cuasares alsudoeste de M33 no pueden ser una fluctuación accidental en unadistribución uniforme y que la distribución observada no encaja enel modelo cosmológico. Hay una nota triste al respecto y es queGeorge Abell, compañero mío en la universidad, fue el referee deeste artículo. En una de las últimas cartas que escribió antes de suprematura muerte, decía que no podía explicar cómo, pero estabaseguro de que el alineamiento era fruto de algún tipo de efecto deselección.

1984, Arp, H., «Distribution of Quasars on the Sky», Journal of Astrophy¬sics and Astronomy, 5, pág. 31.

Este artículo surgió de una invitación de V. Radakrishnan para elJubilee Issue del Journal of Astrophys. and Astron. En él se vuel¬ve sobre los cuasares con z~2 en el Grupo Local y se establece laconsistencia entre la línea de cuasares en el Grupo Local y la de!grupo de Sculptor. También se muestra que las inhomogeneidadesde la distribución de los cuasares se reflejan en la distribución inho¬mogénea de radiofuentes. Se ha supuesto siempre que las radiofúen-tes estaban uniformemente distribuidas, y es interesante volver sobreesta importante cuestión.

1985, Narlikar, J.V. y Subramanian, K., «A Quasar Statistical Significan¬ce of a Large Quasar Inhomogeneity on the Sky», Astron. and Astrophys.,151, pág. 264.

Se demuestra que la concentración de cuasares al sudoeste de M33es altamente significativa.

1985, Burbidge, G.R., Narlikar, J.V., y Hewitt, A., Nature, 317, pág. 413.Este trabajo contiene el cálculo más reciente sobre la probabilidadde observar accidentalmente los pares de cuasares que se conocencon corrimientos al rojo discordantes. La probabilidad ya es ahorade menos de una entre diez mil, de manera que la posición cosmo¬lógica va de mal en peor. Véase el texto y Nature, 323, pág. 185para el más reciente intercambio de puntos de vista.

Galaxias con exceso en su corrimientoal rojo

En nuestras observaciones con telescopios, esperamos encon¬trar galaxias cerca unas de otras en los grupos. Cuando medi¬mos el desplazamiento en las líneas de absorción y de emisiónde sus espectros, esperamos que los corrimientos al rojo de estasgalaxias se parezcan mucho, con diferencias a lo sumo del ordende unos cuantos centenares de kilómetros por segundo (km/s).

Cuando detectamos un desplazamiento al rojo mucho mayor,pensamos de manera instintiva que se trata de un objeto sinrelación con los demás, situado por detrás a gran distancia dondela velocidad de expansión del universo lo aparta de nosotros amayor velocidad. Así pues, es una sorpresa enorme cuando ob¬servamos que dos galaxias que interactúan, o están conectadas,tienen corrimientos al rojo muy diferentes entre sí.

Esto es lo que ocurrió cuando medí los corrimientos al rojode las dos galaxias de la figura 6-1. Sucedió en 1970, cuando losobservadores en Monte Palomar todavía tenían que pasar lanoche en la cabina del telescopio de 5 metros para obtener di¬rectamente fotografías y espectros de los objetos astronómicos.Si un observador obtenía en una noche los espectros de dosobjetos tan débiles como los de la figura 6-1, podía considerarseafortunado. Pero a mí me interesaban todos aquellos objetos demi Atlas of Peculiar Galaxies en los que aparecían galaxias com¬pañeras en los extremos de los brazos espirales. Al igual que enel caso de los cuasares, este estudio originó un gran revue¬lo cuando descubrí que los corrimientos al rojo de los dos obje¬tos que presentaban una conexión implicaban una diferencia enlas velocidades de 8.300 km/s.

El problema es que nadie se atrevería a sugerir que por artede alguna caprichosa casualidad, dos galaxias se encuentren enla misma región del espacio y la pequeña lleve una velocidadrelativa respecto a la grande de 8.300 km/s. A esta velocidad seríaimposible que la galaxia compañera originase la aparición de unfilamento en la galaxia grande. En el relativamente corto espa-

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)

118 119

Evidentemente lo primero que uno piensa en un caso comoéste es en la posibilidad de que nos encontremos ante un obje¬to de fondo, que accidentalmente aparece proyectado al final delfilamento luminoso de una galaxia que está más cerca de noso¬tros. Así que lo primero que hice en mi siguiente ronda de ob¬servaciones fue volver a la cabina para obtener la mejor y másnítida fotografía del objeto que fuera capaz. Una vez más apare¬ció claramente la conexión, al igual que en todas las demás fo¬tografías, como la de la figura 6-1.

Al contrario del caso de la conexión entre NGC 4319 y Mar-karian 205 que discutimos en el capítulo tercero, en esta ocasiónnadie ha negado la realidad del brazo luminoso que emerge deNGC 7603. El escaso debate que se produjo giró en tomo a sila conexión con la galaxia compañera era real o sólo aparente.

Hay un buen número de argumentos a favor de la conexiónreal. Primero, la galaxia grande, NGC 7603, es una galaxia Seyfert,un tipo bastante especial de galaxia con núcleo activo. Segundo,NGC 7603 es una galaxia muy perturbada y no hay nada a sualrededor, exceptuando su compañera, que pueda explicar su des-gajamiento. Y tercero, solamente hay un filamento o brazo lu¬minoso que emerge de NGC 7603, detalle que la convierte enun objeto casi único entre las galaxias. Y precisamente este sin¬gular brazo ¡acaba en la galaxia compañera!

Salta a la vista que es extraordinariamente improbable quetodo esto sea una simple casualidad. Pero aun así yo no esta¬ba totalmente satisfecho y procedí a estudiar con detalle la galaxiacompañera. La placa original mostraba que la forma de la com¬pañera, con su núcleo amplio y brillante y su disco con un bri¬llo de superficie menor, era bastante peculiar. Pero el aro brillan¬te que aparece en el borde exterior de esta compañera, dondese conecta con el brazo de NGC 7603, me demostró que hayuna interacción física real entre las dos*

Pero el espectro de la compañera me dejó perplejo. Solamen¬te presentaba las líneas de absorción que normalmente se encuen¬tran en galaxias normales con población estelar vieja. Como vere¬mos, otros ejemplos de galaxias compañeras con corrimientos alrojo anómalos tienden a presentar líneas de emisión y absorciónmás propias de una población estelar más joven. Las evidencias

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Figura 6-1. La gran galaxia Seyfert perturbada, NGC 7603, con una galaxia com¬pañera aparentemente unida por un filamento. El corrimiento de la galaxiagrande corresponde a 8.700 km/s y el de la menor a 17.000 km/s. Imágenestomadas por Roger Lynds en 1973 con el telescopio de 4 metros de Kitt Peaky procesadas digitalmente por Nigel Sharp.

ció de tiempo en que se produciría el fugaz encuentro, no sepodría originar una atracción gravitatoria lo suficientemente fuer¬te como para sacar a las estrellas de la galaxia grande de susórbitas normales. Así pues, la conclusión es que los objetos nopueden tener esta diferencia de velocidades y nos volvemos aencontrar con un objeto con un corrimiento al rojo intrínseco.Pero esta vez no es un objeto compacto, como ocurre con loscuasares, sino una galaxia entera formada por estrellas, cada unade las cuales debe compartir, por algún misterioso motivo, uncorrimiento al rojo muy superior al normal.

* En unas fotografías que se tomaron poco después, en 1973, con el telesco¬pio de 4 metros del observatorio de Kitt Peak, se confirmó la presencia de estepeculiar aro brillante en la compañera, así como su deformación y el incrementodel brillo cerca del punto de contacto con el brazo de NGC 7603. No supe de laexistencia de estas fotografías que confirmaban la conexión hasta fecha muy re¬ciente. Estas fotografías se muestran en la figura 6-1. (N. del A.)

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Figura 6-2. Cuatro ejemplos de compañeras de elevado corrimiento al rojo eninteracción (marcadas con una flecha). Véase la tabla 6-1 con los datos.

123122

Hi¡SSPPsobre la conexión y las peculiaridades de las dos galaxias esta¬blecen de forma clara que ambas están conectadas, pero el espec¬tro de la compañera no nos revela las singulares condicionesfísicas que puedan explicar la diferencia de los 8.300 km/s.

Este fue el único ejemplo de corrimiento al rojo claramentediscordante que se observó en este tipo de objetos conectadoscon compañeras en el Atlas of Peculiar Galaxies. Pero el Cata¬logue of Southern Peculiar Galaxies and Associations, muchomayor e iniciado algunos años más tarde por Arp y Madore,proporcionó más ejemplos de pequeñas compañeras conectadaso interactuando con galaxias mayores. Fueron productivas no¬ches de observación con el telescopio de 2,5 metros de la Car¬negie Institution en Chile, noches en las que obtuve nuevasfotografías y espectros de estos objetos. En la primera tanda,de siete candidatos encontré tres que presentaban grandes di¬ferencias en los corrimientos al rojo. Después aparecieron más.En las figuras 6-2 y 6-3 se puede ver una muestra de estosobjetos. La gran cantidad de tiempo de telescopio que tenía ami disposición me permitió el lujo de estudiar detalladamenteel espectro de estos objetos. Hay muchas peculiaridades nota¬bles en los espectros de estos objetos que merecerían ser es¬tudiadas en detalle. Pero a modo de clasificación preliminarhe destacado en la muestra de la tabla 6-1 si los espectros pre¬sentan líneas de emisión y si las líneas de absorción son carac¬terísticas de una población estelar joven o vieja.

Es importante señalar que, si tomamos al azar galaxias sobrela esfera celeste y estudiamos sus espectros, lo que encontrare¬mos más frecuentemente serán espectros sin líneas de emisióny con líneas de absorción estelar de tipos tardíos. Sin embargo,en la tabla 6-1 vemos que las galaxias compañeras de corrimien¬tos al rojo anómalos presentan generalmente líneas de emisióny líneas de absorción características de poblaciones estelares jó¬venes. Si fuesen simplemente proyecciones de galaxias norma¬les del fondo tendrían los espectros característicos de las ga¬laxias de fondo. Esto es una nueva evidencia de que estas galaxiascompañeras con excesos en el corrimiento al rojo están física¬mente asociadas con las galaxias de menor corrimiento.

Creo que cualquier astrónomo razonable debería abordar estaproblemática situación examinando cuidadosamente los objetoscomo NGC 7603, en la figura 6-1, o cualquier otro de los ejem¬plos de las figuras 6-2, 6-3 y 6-4, y admitiendo: «Efectivamenteestos objetos están conectados, la vista no nos engaña y es difícilque todo sea una conspiración». A continuación diría: «Pero estova contra todo lo que he aprendido sobre la relación entre el corri-

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Figura 6-3. Un ejemplo particularmente interesante de compañera con elevadocorrimiento al rojo (AM2006-295). La flecha apunta a una condensación en elbrazo con un exceso en el corrimiento al rojo correspondiente a 22.350 km/s.

......

miento al rojo y la distancia; tienen que ser casualidades» y apar¬taría las fotografías. Entonces pensaría en las evidencias sobrelos espectros (y todas las otras evidencias que hemos discutidoen este libro) que demuestra que no son casualidades. Volveríaa las fotografías y diría: «Bien, parece que no son casualidadesy realmente cuando miro las fotografías veo otros detalles que

confirman que por sorprendente que parezca la realidad es ésta».Cuesta mucho que una persona, aunque sea un científico, ob¬serve una imagen sin situarla en un marco de referencia ya exis¬tente.

i

De hecho resulta muy ilustrativo observar detenidamenteestas fotografías. Por ejemplo, en la figura 6-1 podemos distin¬guir dos condensaciones (¿de tipo estelar?) en el filamento que

conecta con la compañera. No es nada normal en una galaxia.¿Qué son esas condensaciones? ¿Qué es lo que nos revelaríansus espectros tomados con telescopios más potentes y con mo¬dernos espectrógrafos? Fijémonos también en la galaxia espiralde tres brazos de la figura 6-3. ¿Se dan cuenta de lo rara que esuna espiral de tres brazos? Y además este tercer brazo se origi-

125124

TABLA 6-1Muestra de galaxias con conexión o interacción y corrimientos

al rojo muy discordantes*,v'

Galaxiaprincipal

Compañera Tipo deespectro

Exceso en el Ilustradacorrimiento en laal rojo figura n.°

§rNGC 7603 Comp SE Absorción tardíaAM0059-402 Comp SAM0213-283 Comp N

+ 8.300Absorción tardía + 9.695 Ap.J., 239, 471Fuerte emisión, +9.695absorción temprana

AM0328-222 Comp S Emisión,absorción temprana

AM2006-295 Mancha SO Emisión débil, + 22.350absorción peculiarEmisión,absorción te

NGC 53 Comp N Emisión,absorción te

AM2054-221 Comp E Emisión,absorción tardía

6-1fe ~

ÉSE6-2

:+ 17.925 6-2 H.

6-3• ... * i ¡suNGC 1232 Gal B + 26.210 6-4

'Umprana+ 32.774 6-2

mmprana.

+ 36.460 m6-2m

* Se muestran en las figuras 6-2, 6-3 y 6-4. Para una lista más completa dever The Astrophysical Journal, 263, pág. 70. «Absorción tardía» significa un espec¬tro típico de estrellas viejas de baja luminosidad mientras que «absorciónprana» implica un espectro típico de estrellas jóvenes de elevada luminosidad.

na en mitad de uno de los dos brazos simétricos. El objeto quetiene el corrimiento al rojo anómalo está en medio de este tercerbrazo. ¿Cómo es que está allí?

Todas estas preguntas requieren de una hipótesis de trabajoque permita organizar los datos dispares que se obtienen de lasobservaciones. Por nuestra parte, ya hemos descrito una hipóte¬sis de eyección, la que utilizamos para explicar el origen de loscuasares en los primeros capítulos de este libro.

Vimos allí que los objetos compactos que acabarán siendocuasares, los protocuasares, deben emerger del núcleo de la ga¬laxia en forma de objetos relativamente pequeños de elevadocorrimiento al rojo, convirtiéndose después en objetos más pa¬recidos a las galaxias compañeras compactas y disminuyendo sucorrimiento al rojo. Esta hipótesis presenta algunas ventajas parael caso de los corrimientos al rojo anómalos de las compañe¬ras que hemos descrito en este capítulo. (Quiero dejar bien claroque por el momento ésta no es más que una hipótesis empíri¬ca, un esquema de trabajo para relacionar las diferentes obser¬vaciones que no pueden ser explicadas por las teorías actuales

casos

tem-

;Figura 6-4. La galaxia espiral NGC 1232 con una compañera cerca del final de unbrazo espiral (gal. A) y una compañera pequeña dentro del brazo espiral (gal. B).

El detalle muestra la compañera azul compacta B cerca del brazo perturbado.

sobre las galaxias.) Una de las ventajas es que con una sola ex¬plicación englobamos los excesos en el corrimiento al rojo delos cuasares y de las galaxias compañeras. Si hay una evoluciónfísica continua entre ambos, y de hecho parece que hay un con¬tinuo en lo que se refiere a, las propiedades físicas, entonces elmismo mecanismo, en diferente grado, podría explicar en amboscasos el corrimiento al rojo no originado por la velocidad.

Llegados a este punto hay que hacer dos comentarios: 1. Lasgalaxias compañeras que tienen los corrimientos al rojo discor¬dantes más elevados (45.000 km/s que corresponden a z=0,15)están en el rango de los cuasares de menor corrimiento al rojo,en lo que a este último se refiere. (El cuasar de magnitud apa¬rente más brillante es el famoso 3C 273, con z = 0,16.) 2. Las

127126

galaxias compañeras con mayor exceso en el corrimiento al rojoson las que espectroscópicamente más se parecen a los cuasa-res. El rompecabezas que me encontré en el espectro de la ga¬laxia compañera de NGC 7603 se resuelve si los espectros conexceso en el corrimiento al rojo relativamente pequeño son re¬lativamente normales, pero salen más de lo común cuanto mayores el exceso en el corrimiento al rojo. Una ojeada a la tabla 6-1nos muestra que a medida que crece el exceso en el corrimien¬to al rojo los espectros contienen más líneas de emisión excita¬das y líneas de absorción correspondientes a poblaciones másjóvenes. Los cuasares vienen caracterizados por elevadas tem¬peraturas y líneas de emisión prominentes, es decir, son los ob¬jetos más extremos en este esquema. En lo que se refiere a losespectros de absorción de poblaciones jóvenes, las observacio¬nes de un cuasar prototipo, 3C 48, condujeron a los astrónomosJ.B. Oke y T. Boronson a anunciar que se podía apreciar, deforma subyacente, el espectro de absorción característico de unagalaxia, pero ¡ese espectro de absorción es del tipo estelar joven!

Este último punto, el de que los cuasares no son más que ga¬laxias, es de lo más interesante y controvertido. Un buen númerode astrónomos defensores del statu quo han intentado demos¬trar insistentemente que los cuasares y las galaxias son la mismacosa. La idea es que la incertidumbre en tomo a los cuasares laprovoca el hecho de que sean objetos exóticos, mientras quelas galaxias constituyen un tipo más familiar por cuanto debende estar a las distancias indicadas por sus corrimientos al rojo.En opinión de estos astrónomos, si se consigue demostrar quelos cuasares son galaxias, se demuestra que los cuasares están adistancias indicadas por sus corrimientos al rojo (si es que estoúltimo necesitara ser demostrado, cosa que para ellos es inne¬cesaria). Pero todas las observaciones que se han llevado a cabo—incluso antes de que muchos de los actuales investigadoresempezasen su trabajo— han puesto en evidencia que hay un con¬tinuo en las propiedades físicas de cuasares y galaxias activascompactas. Así pues, demostrando una vez más que cuasares ygalaxias son objetos íntimamente relacionados, no han hechomás que probar que la evidencia sobre corrimientos al rojo nooriginados por la velocidad en los cuasares se ve apoyada por lamisma evidencia en el caso de las galaxias, y viceversa.

Resulta duro pero lo cierto es que, sea cual sea la teoría ofi¬cial aceptada, ésta debe explicar todos los hechos observados.Una sola observación fiable que sea contradictoria basta parahundir todo el edificio. Como ya hemos visto, la teoría conven¬cional que dice que el corrimiento al rojo de las galaxias sólo

puede deberse al efecto Doppler ha sivo violada no una, sinomultitud de veces y en contextos independientes. Continuare¬mos comprobando cómo se van acumulando estas observacio¬nes contradictorias.

En 1982 se habían publicado 38 ejemplares de galaxias com¬pañeras con corrimientos al rojo discordantes en 24 galaxias.No podemos discutirlas todas aquí, pero en el Apéndice se danlas referencias sobre estos datos. Con todo, hay un ejemplo taninteresante que no puedo evitar dedicarle algunas páginas.

A. La gran galaxia espiral NGC 1232 y sus dos compañeras concorrimientos al rojo discordantes

Tal como puede verse en la figura 6-4, NGC 1232 es unagalaxia espiral grande y muy bella. La galaxia compañera que seobserva al final del brazo espiral presenta el mismo tipo de de¬talles y características que la galaxia principal. Es el tipo habi¬tual que suelen tener como compañera las galaxias espirales gran¬des. Incluso se puede seguir el brazo, que termina cerca de lacompañera, hacia el interior de la galaxia principal y notar queeste brazo se divide sorprendentemente formando una especiede canal de una anchura similar al tamaño de la compañera. Yome atrevería a sugerir que esto es una evidencia de que la ga¬laxia compañera se ha originado dentro de la galaxia principal yque ha salido hacia el exterior a lo largo de este brazo. Seacomo fuere, nunca ha existido la menor duda de que ésta esuna compañera típica de una galaxia espiral grande. Por lo tanto,nunca se prestó atención a que los corrimientos al rojo de ambasgalaxias fuesen básicamente iguales.

Pero entonces ocurrió lo inesperado. Se descubrió un erroren el corrimiento al rojo asignado a la galaxia compañera. Enrealidad éste resultaba ser tal que la velocidad de la compa¬ñera era 4.776 km/s mayor que la de la galaxia principal. Unode los principales expertos en galaxias, Gerard de Vaucouleurs,que había estado más abierto que muchos a las evidencias dis¬crepantes, comentó sin embargo al respecto:

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Hasta hace poco, teniendo en cuenta su aspecto y el hecho de quese pudiesen distinguir sus detalles, estaba convencido de que era unpar físico, bastante parecido al que forman nuestra galaxia y la Nubegrande de Magallanes. Pero una velocidad diferencial Av= + 4.776 nosfuerza a deducir que ha de ser un par óptico a menos que se demues¬tre claramente que las dos galaxias están físicamente conectadas.

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lar que una de las maneras por las que un objeto como B po¬dría llegar a su situación en el brazo espiral consiste en que viajepor él a partir del núcleo. Es interesante que este brazo sea elmismo del que especulábamos que podría haber emergido lacompañera A. Más interesante, incluso, es la mancha que apa¬rece en la espiral de tres brazos de la figura 6-3. (Este fueotro de esos momentos emocionantes en qué tomé el espec¬tro esperando encontrarme con una región de emisión de bajocorrimiento al rojo.) Pero, en mi opinión, ese tercer brazo sólopudo haberse formado por un fenómeno de eyección en la di¬rección original de uno de los dos brazos principales. Así, el obje¬to con el corrimiento al rojo discordante estaría en la trayecto¬ria de la eyección. No es más que una hipótesis, pero al menosexplicaría por qué estos objetos con corrimientos al rojo discor¬dantes se encuentran en estos brazos, explicación que se hacedifícil en otro caso.

El tema de las galaxias compañeras ya ha sido tratado eneste libro. Hemos visto que existen evidencias de que el origende los cuasares de elevado corrimiento al rojo está asociado alas galaxias compañeras en grupos de galaxias próximos a noso¬tros. Ahora hemos visto evidencias de que las propias galaxiascompañeras son peculiares y que tienen corrimientos al rojo norelacionados con la velocidad con respecto a la galaxia principal.El tema de las galaxias compañeras seguirá siendo importante alo largo del libro, ya que, como veremos, la estructura del uni¬verso en el que vivimos está formada típicamente por gruposde galaxias, cada uno de ellos dominado por una o dos galaxiasgrandes y el resto formando un grupo de galaxias más peque¬ñas, compañeras de las anteriores. Son estos objetos compactosmás pequeños y las galaxias compañeras en grupos los que unay otra vez nos proporcionan ejemplos de objetos peculiares ycon excesos en el corrimiento al rojo.

Un argumento que yo expuse es que la galaxia compañera noera del tipo de las que se encuentran aisladas en el espacio,sino más bien de las que se encuentran asociadas con galaxiasespirales grandes como NGC 1232. Aun así, tomé placas foto¬gráficas profundas del sistema en busca de una «prueba clara»,tal vez en forma de deformaciones o extensiones de las zonasexteriores de NGC 1232 en la región de la compañera. No en¬contré más evidencias de la asociación de la compañera de lasque ya se tenían. Pero encontré algo que resultó ser enorme¬mente interesante.

Situado en el mismo brazo espiral que acaba en la compa¬

ñera, me di cuenta de un espesamiento y una deformación anó¬malos, como si el brazo se viese perturbado en aquel punto poralguna causa. Cerca de este punto se hallaba un objeto. Sólopor curiosidad y esperando que se tratase de una región H II(emisión gaseosa) con el corrimiento al rojo de la galaxia, toméun espectro. Entonces se produjo uno de esos raros y emocio¬nantes momentos en la investigación en los que se vislumbraun largo pasadizo hacia el futuro. El espectro mostraba un ex¬ceso en el corrimiento al rojo equivalente a más de 28.000 km/s(casi una décima parte de la velocidad de la luz), que superabaen mucho los 1.776 km/s de la galaxia principal.

El estudio del espectro resultó ser fascinante. Había 6 tipos

diferentes de peculiaridades que indicaban que el objeto no podíaser ningún tipo de galaxia de fondo. Entre ellas, la estrecha líneade absorción del calcio implicaba que se trataba de una ga¬laxia de baja luminosidad. Pero el argumento más concluyenteque probaba que el objeto estaba a la distancia de NGC 1232 loaportaba el mero hecho de que no puede verse una galaxia defondo a través del disco de una galaxia espiral. El polvo y eloscurecimiento en el disco de la galaxia espiral, en particu¬lar cerca de los brazos, forman una pantalla impenetrable. Si, poralguna extraña casualidad, pudiésemos observar a través de unaparte poco espesa de esta pantalla, esperaríamos que el objetode fondo apareciera enrojecido. Pero la galaxia B, como llama¬mos a este objeto, Íes extraordinariamente azul! De hecho estan azul que no puede ser ningún tipo de galaxia normal.

Esta evidencia, aunque es detallada y mensurable, ha sidosiempre sencillamente ignorada. Uno de los objetivos de estelibro es el de agrupar todas estas evidencias, para mostrar quecontradicen de forma apabullante el paradigma comúnmen¬te aceptado y desafiar al establishment a que las afronte de ma¬nera científicamente responsable.

Según nuestra hipótesis empírica de trabajo podemos seña-

B. La galaxia activa central NGC 4151

En la mayoría de los grupos, la galaxia central no es particu¬larmente activa. Por ejemplo, la galaxia central de nuestro GrupoLocal es M31, una típica espiral del tipo Sb (una Sb tiene unbulbo central no muy prominente de estrellas y brazos espiralesno excesivamente notables). Contiene la mayor parte de la masadel grupo, y las estrellas, el gas y el polvo que la forman estánsometidos a una apacible y regular rotación alrededor de su cen¬tro. M81, situada en el tercer grupo grande en orden de dis-

131130

Itanda a nosotros, es una espiral Sb casi idéntica a M31. Estas es¬pirales Sb se ven típicamente por todo el espacio con su séquitode compañeras más pequeñas pululando a su alrededor. PeroNGC 4151 es una espiral Sb con un núcleo muy activo. ¡Cuán

activo es este núcleo!, se dirán ustedes. El brillante punto deluz de su núcleo es variable, es una fuente de emisión radio yde rayos X, y presenta líneas de emisión anchas y de elevadaexcitación. En conjunto, el núcleo es en muchos aspectos comoun cuasar. La persona que ha estudiado más profundamente estenúcleo, a quien, por cierto, conozco bien, ha intentado encon¬trar la clave de la fuente de energía de los cuasares y de lasgalaxias activas a través de extensos programas de observacióny análisis de este núcleo.

Pero a mí siempre me interesaron las zonas externas de NGC4151. La galaxia está rodeada por todo un cortejo de galaxiasmás pequeñas. El problema es que todas estas galaxias máspequeñas tienen corrimientos al rojo considerablemente mayores.La respuesta habitual sería que NGC 4151 resulta estar casual¬mente centrada en un grupo más distante de galaxias. Pero des¬afortunadamente para esta hipótesis estas galaxias más pequeñastienen en general corrimientos al rojo diferentes entre ellas, locual, según el criterio convencional, elimina la posibilidad de queformen parte del mismo grupo. Como de costumbre, el primerpaso consistió en tomar la mejor placa posible de la región. Enuna noche muy oscura y con excelentes condiciones de obser¬vación, obtuve después de tres horas de exposición en MontePalomar la imagen de la figura 6-5. En ella se puede apreciar elbrazo que se curva hacia el norte y va casi hasta NGC 4156, unagalaxia de elevado brillo de superficie situada al nordeste. El otrobrazo se curva hacia el sur, donde parece que llega hasta una ga¬laxia más pequeña situada en el borde sudoeste de la figura. A lavista de que estas dos galaxias más pequeñas tienen corrimientosal rojo considerablemente mayores que NGC 4151, hice un es¬fuerzo especial para investigar la cuestión más detalladamente.

Tomé, por tanto, otras placas y, con la ayuda de Jean Lorre,las sumé con métodos de análisis sofisticados hasta obtenerla imagen de elevado contraste de la figura 6-6. Creo que estaimagen muestra de manera convincente que al final de cadabrazo de NGC 4151 hay una galaxia que presenta un elevadocorrimiento al rojo. Este resultado me pareció tan notable quesimplemente lo presenté, sin darle más importancia con respec¬to al resto de evidencias existentes sobre corrimientos al rojodiscordantes. Pero ahora que contamos con más evidencias,como hemos visto más arriba, sobre objetos con exceso en el

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Figura 6-5. Exposición profunda de NGC 4151 realizada por Arp con el reflectorde 5 metros de Monte Palomar.

corrimiento al rojo asociados con los brazos espirales, se ha con¬vertido en una prueba que corrobora la existencia del fenómeno.Es de destacar también el hecho de que los valores del corri¬miento al rojo que encontramos en este caso son muy similaresa los del quinteto de Stephan, sistema que discutiremos más ade¬lante en la sección E de este capítulo.

Aquí debo añadir una nota sobre B.A. Vorontsov-Velyami-nov, un astrónomo ruso que en 1957 se dedicó a buscar galaxiaspeculiares en las placas del Palomar Sky Survey. Uno de susobjetos favoritos eran las galaxias espirales en los extremos debrazos espirales. De él aprendí la palabra «gemación», un términobotánico que significa multiplicación. Siempre anduvo buscandouna galaxia espiral con compañeras al final de sus brazos parademostrar su teoría sobre la formación de las galaxias. A él le de¬dico la figura 6-6.

Hay muchas más cosas interesantes en la región de NGC4151. Es una región muy activa en la que se encuentran todotipo de objetos singulares. La espiral que se encuentra al estede NGC 4151 tiene regiones H II de diámetro aparente muchomayor que las de NGC 4151, aunque por su corrimiento al rojo

132 133

Esta cadena sirve como introducción a la siguiente sección deeste capítulo.

C. Cadenas y grupos con interacciones múltiples en lasproximidades de grandes galaxias centrales

En el curso de la exploración astronómica se han ido descu¬briendo grupos de galaxias muy singulares. Normalmente seles conoce con nombres ya clásicos en la literatura astronómica,como el quinteto de Stephan, el sexteto de Seyfert, la cadena deBurbidge y Yorontsov-Velyaminov 150 y 172. En las figuras 6-9,6-10 y 6-11 mostramos algunos. Curiosamente la mayoría deellos están relacionados con corrimientos al rojo anómalos. Esdecir, algunas galaxias que parecen pertenecer a estos grupostienen corrimientos al rojo muy diferentes. Además, estos gru¬pos tienden a situarse cerca de galaxias grandes de menor corri¬miento al rojo. Decidí investigar el tema de manera sistemá¬tica y escribí un breve artículo en 1973 señalando que cinco deentre seis de estos grupos con interacciones múltiples se encon¬traban singularmente próximos a galaxias grandes de pequeñocorrimiento al rojo. No se trataba de un número muy alto decasos, pero dado que los sistemas con interacciones tan bri¬llantes son muy raros y muy singulares, el hecho de que esténtan cerca de estas galaxias grandes es una prueba bastante signi¬ficativa de una asociación real. Para probar lo contrario deberíanencontrarse centenares de sistemas como éstos que no estuviesencerca de galaxias grandes, situación que cualquier conocedor delcielo sabe que está muy lejos de la realidad. Resulta también queestos sistemas peculiares tienen una clara tendencia a presentar¬se en «cadenas», es decir formando líneas. Una línea no puedeexistir mucho tiempo sin que los movimientos peculiares de lasgalaxias individuales rompan esta configuración. De manera que,incluso desde el punto de vista convencional, estas cadenas hande ser jóvenes. En conjunto, la evidencia es clara en el sentido deque estos sistemas alineados y con interacciones múltiples sonjóvenes y a menudo contienen galaxias con corrimientos al rojoanómalos que son compañeras de galaxias grandes y de pequeñocorrimiento al rojo. La cuestión era que al ser los grupos másbrillantes y peculiares que se conocían, particularmente en lorelativo a las interacciones evidentes en ellos, no podríamos des¬cubrir más grupos del mismo tipo. La gran proporción de corri¬mientos al rojo que teníamos era muy significativa y difícilmentepodría ser ignorada. O al menos, ¡eso es lo que uno pensaría!

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Figura 6-6. Fotografía de alto contraste de NGC 4151, procesada digitalmentepor Jean Lorre, que muestra la conexión con pequeñas galaxias al final de cadabrazo.

debería estar 5 veces más lejos. La figura 6-7 muestra una pe¬queña galaxia con un filamento que se prolonga en la direc¬ción de su eje menor hacia tres pequeñas manchas de emisiónque tienen un corrimiento al rojo que implica una velocidad de22.000 km/s mayor. En la figura 6-8 se ve una galaxia enanade bajo brillo de superficie, con un corrimiento al rojo similar aNGC 4151, que tiene asociada una galaxia espiral muy peculiar

de elevado corrimiento al rojo. (La pequeña espiral es del tipoSc I, donde la «I» quiere decir el tipo más luminoso, y por tantosupuestamente el tipo más distante de galaxia espiral.) Si todasestas evidencias ya son difíciles de asimilar, baste recordar quecon sólo que se estableciera que en uno de estos casos, cual¬quiera de ellos, la asociación es real, entonces el punto de vistaconvencional saltaría hecho pedazos.

Para terminar diremos que hay una cadena rectilínea de ga¬laxias bastante pequeñas de elevado corrimiento al rojo que seextiende hacia el noroeste partiendo del bulbo de NGC 4151.

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mmFigura 6-7. Pequeña galaxia al noroeste de NGC 4151 que tiene un filamentoque emerge en la dirección de su eje menor y conduce a tres objetos compactoscon líneas de emisión y corrimientos al rojo mucho mayores. IIP

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9HHí Figura 6-9. La gran galaxia espiral barrada NGC 3718 con sus brazos aparente¬mente afectados por la cadena con interacciones W150 que tiene un corrimien¬to al rojo mayor en 7.000 km/s. Medidas no publicadas indican la existencia dehidrógeno de bajo corrimiento al rojo asociado con VV150.%

IK Pero en este punto apareció un trabajo que, en mi opinión,

es el epítome de la investigación que bloquea el progreso. Unestudiante que realizaba su tesis doctoral quiso investigar gru¬pos de galaxias cercanos. Según él, había muchos de estos gruposy no había ninguna evidencia estadística de que contuviesenobjetos con corrimientos al rojo anómalos. Cuando vino a miinstitución con una beca postdoctoral, presentó sus resultadosen un coloquio celebrado en el Caltech. Yo señalé que la mayorparte de sus grupos eran tan débiles que era imposible afir¬mar si había interacciones múltiples, además de que, por no haberinvestigado los corrimientos al rojo, se debía suponer que en elloslos corrimientos al rojo no eran discordantes. Pero tanto él como

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Figura 6-8. Galaxia enana al norte de NGC 4151 y conectada con una espiral decorrimiento al rojo muy elevado. Esta imagen y la de los anteriores cuatro obje¬tos son de Arp, 1977.

136 137

su grupo rechazaron estos comentarios y proclamaron que susresultados eran una prueba de que ¡no existían corrimientos alrojo anómalos! Cualquier experto mínimamente consciente sabepor supuesto que las galaxias de que trataban no son compara¬bles, ni de lejos, con grupos como el quinteto de Stephan oel sexteto de Seyfert.

Cuando más tarde se repitió esta investigación, quedó claroque, teniendo en cuenta la presencia de defectos en las placas yotros errores, se había sobreestimado en un factor 10 la pre¬sencia de estos grupos. Un factor 10 es mucho. ¿Se imaginanconfundir grupos con interacciones como los de las figuras 6-9y 6-10 con defectos de placa? Sin embargo hubo que esperarseis años para refutar este trabajo y, por entonces, tanto el re¬sultado como el autor estaban ya bien establecidos. Algunosde los que apoyaron a este investigador estaban en el comité deasignación de tiempo que criticó mis investigaciones y que pre¬cipitó el que me negaran poder observar en Monte Palomar.

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D. La cadena de galaxias WJ72

Ya que hemos introducido el tema de las cadenas de ga¬laxias, presentaremos la más famosa de todas, W172 (W es laabreviación común del nombre del astrónomo ruso Vorontsov-Velyaminov). En la figura 6-10 podemos ver una cadena de cincogalaxias formada por dos galaxias a cada lado de una galaxiacentral más grande. Para asombro del astrónomo que investigóesta cadena, la segunda galaxia empezando por arriba presenta¬ba un gran exceso en su corrimiento al rojo. Es interesante se¬guir la lista de las velocidades de arriba abajo y comprobar cómollama la atención el valor anómalo:

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Figura 6-10. La famosa cadena de galaxias W172; la segunda empezando porarriba tiene un exceso en su corrimiento al rojo correspondiente a 21.000 km/s.

el color de la galaxia B esperando encontrar el típico color roji¬zo de una galaxia lejana de fondo. En su lugar encontró queera anormalmente azul. Pero este otro resultado se pasa prácti¬camente de largo en la bibliografía.

A partir de las evidencias sobre excesos en el corrimiento alrojo de galaxias compañeras que hemos discutido al inicio deeste capítulo, esperaríamos que el objeto con exceso en el corri¬miento al rojo en W172 friese menor, más compacto y másazul que la galaxia principal. Y así es. Ya vimos indicios de ali¬neamientos de galaxias compañeras en los capítulos cuarto yquinto, y todavía encontraremos más. El aspecto más singular deVV172 es el tamaño relativamente grande de la compañera, conun corrimiento al rojo elevado al igual que el del resto de ga-

W172

16.070 km/s36.88015.82015.69015.480

Galaxia ABCDE

Después de algunas discusiones, la conclusión fue que elcorrimiento al rojo anómalo correspondía a una galaxia de fondoque se proyectaba por casualidad en este punto de la cadena(¡era de esperar!). Pasado algún tiempo, otro astrónomo midió

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laxias. A partir de esto Jack Sulentic puso de manifiesto que lacompañera azul sería increíblemente grande si estuviese situadaa la distancia que indica su corrimiento al rojo. Pero como nose han realizado más trabajos espectroscópicos sobre este sis¬tema desde que se descubrió esta anomalía, es difícil formar¬se una opinión sobre si nos hallamos ante un ejemplo muy lu¬minoso de una cadena con corrimientos al rojo discordantes obien si el sistema está más cerca y todos sus miembros tienencomponentes en sus corrimientos no originados por la velocidad.

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Tal vez ha llegado el momento de hablar sobre el sistemamás brillante en el que se observan interacciones de galaxias (fuedescubierto con el telescopio de Marsella por M.E. Stephan,allá por el año 1877). Este sistema ha dado origen a tantos artí¬culos partidistas e intransigentes que me es muy fácil imaginar¬me dentro de treinta años a los combatientes dándose bastona¬zos y gritándose: «¡No lo es!», «¡Sí lo es!».

Admitiendo que me sería muy difícil explicar todo el albo¬roto que se ha montado con este sistema, y más hacerlo deforma desapasionada, me permitiré el lujo de dar mi puntode vista muy personal sobre todo ello.

La fiesta empezó en 1961, cuando Geoffrey y Margaret Bur-bidge tomaron espectros del quinteto y dieron a conocer queuna de las galaxias tenía un corrimiento al rojo muy diferentede las otras. En la figura 6-11, la galaxia de la parte inferior iz¬quierda tiene un corrimiento al rojo que equivale a una veloci¬dad de 800 km/s, mientras que el resto de las galaxias que apa¬rentemente interactúan tienen velocidades comprendidas entre5.700 y 6.700 km/s. Los Burbidge se dieron cuenta enseguidade que tal diferencia en el corrimiento al rojo era de gran im¬portancia en el caso de que las galaxias estuvieran asociadas.Señalaron que la probabilidad de una proyección casual era aproxi¬madamente de una entre mil quinientas. Sin embargo parecíaque fuese un caso singular pues no había ningún otro grupo enel que el corrimiento al rojo discordante fuese el menor. Peroentonces me di cuenta de que no era el objeto de bajo corrimien¬to al rojo el anómalo, sino los de elevado corrimiento al rojo.El primero, NGC 7320, es una galaxia enana bastante normal,que tiene aproximadamente el mismo corrimiento al rojo que lavecina galaxia grande espiral Sb, NGC 7331 (véase figura 6-12).

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Figura 6-11. a) Fotografía profunda del quinteto de Stephan. Nótese la cola debajo brilló de superficie que emerge de NGC 7320. b) Identificación esquemáticade las galaxias con sus corrimientos al rojo.

2. 3. 4. 5.1.NGC 7319 NGC 7318 B6.700 km/s 5.700 km/s

NGC 7318 A6.700 km/s

NGC 7317 NGC 73206.700 km/s 800 km/s

iSon las galaxias que interactúan, que tienen elevados corrimien¬tos al rojo, las que son anómalas si están a la misma distanciaque la Sb y su compañera enana de bajo corrimiento al rojo.En este punto es importante el trabajo previo sobre estos sis¬temas con interacciones múltiples. Efectivamente, se ha de¬mostrado que estos sistemas que no están en equilibrio aparecentípicamente cerca de galaxias grandes. (La asociación entre com¬pañeras que no están en equilibrio con galaxias grandes fue con¬firmada posteriormente por un survey de todas las galaxias espi¬rales grandes más brillantes de magnitud 12,0, llevado a cabopor J.W. Sulentic, H. Arp y G. di Tullio.)

Así pues, la implicación era que NGC 7320, una galaxia enananormal de bajo corrimiento al rojo, y las otras galaxias peculia¬res de elevado corrimiento al rojo eran compañeras físicasdo NGC 7331. Sólo que en este caso todas estaban muy próxi¬mas entre sí. Pero si por fortuna pudiésemos encontrar alguna

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Figura 6-13. Las isofotas muestran las primeras medidas radio de la región, y lascruces muestran el exceso de radiofuentes que se descubrió más tarde por mediode la antena del JPL. Los símbolos vacíos representan objetos de bajo corrimien¬to al rojo (800 km/s); los símbolos pintados en negro representan las galaxias deelevado corrimiento al rojo (5.700 a 6.900 km/s).

Figura 6-12. Fotografía profunda de una región mayor alrededor del quintetode Stephan (que aparece abajo a la derecha) tomada con el telescopio reflectorde 4 metros de Kitt Peak. La imagen muestra las compañeras de elevado corri¬miento al rojo al este según el eje menor de NGC 7331, y los similares miem¬bros de elevado corrimiento al rojo del quinteto de Stephan cerca de la galaxiaNGC 7320, de bajo corrimiento al rojo.

en 1972 y llamaron la atención del radioobservatorio dirigido porMartin Ryle en Gran Bretaña. Observaron la región con su graninterferómetro y confirmaron el exceso de radiofuentes brillan¬tes. Sin embargo, la conclusión fue que se trataba de un grupode radiogalaxias de fondo. (Cosa un tanto extraña, pues los mis¬mos observadores han mantenido siempre que las radiofuentesno están agrupadas.)

Más tarde, M. Kaftan-Kassim y J.W. Sulentic llevaron a cabonuevas medidas radio con el telescopio del National Radio As¬tronomy Observatory en Green Bank y dieron cuenta de la exis¬tencia de un puente difuso de material emisor en radio existenteentre NGC 7331 y el quinteto de Stephan. Entonces, un grupoque utilizó la antena de 100 metros de Effelsberg discutió la exis¬tencia de este puente, y ya no se llevaron a cabo nuevas medi-

prueba de esta hipótesis, ¡entonces el quinteto de Stephan resul¬taría ser un sistema muy interesante!

El apoyo observacional a la hipótesis de la asociación físicalo proporcionó la observación de material emisor en radio queparece conectar NGC 7331 con el quinteto de Stephan. En lafigura 6-13 se muestra este material por medio de isofotas conla resolución alcanzable en 1966. Por aquel entonces no habíahecho otra astronomía que no fuese óptica, pero pedí utilizar laantena de 64 metros de Goldstone, que el Jet Propulsion Labo¬ratory utiliza para comunicarse con los satélites de la NASA,para observar la región de NGC 7331 y el quinteto de Stephan.¡Me encontré con un nido de radiofbentes! En la figura 6-13aparecen indicadas con cruces. Estos resultados se publicaron

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1distancia que indicaba éste; es decir, ocho veces más lejos quela de los objetos de bajo corrimiento al rojo. La primera escara¬muza se produjo en el simposio IAU de Australia en 1973 (véaseel Apéndice al capítulo segundo). Allí se dio la noticia de quelas medidas radio del hidrógeno neutro de las galaxias de eleva¬do corrimiento al rojo eran las normales para galaxias situadas ala distancia correspondiente a su corrimiento al rojo, queriendodar a entender que de ese modo quedaba demostrado que esta¬ban realmente a esa distancia. Esta prueba «irrefutable» duró sólounos años, hasta que se descubrió que el hidrógeno no estabaen las galaxias sino entre ellas, con una forma distorsionada quese cree originada por algún tipo de colisión entre los objetos deelevado corrimiento al rojo. De nuevo se interpretó este resulta¬do como una corroboración de que los objetos del quinteto estánen el fondo, y que no tienen relación con los de bajo corrimien¬to al rojo. Pero en realidad todo lo que eso demostraba era queestas galaxias de elevado corrimiento al rojo forman un conjun¬to de objetos particularmente singular y que interpretarlos comoobjetos de fondo normales no es muy prudente.

Creo que es el momento de resumir la situación actual, na¬turalmente bajo mi punto de vista, en forma de los pros y loscontras de que los objetos de elevado corrimiento al rojo sean ob¬jetos de fondo. En favor de esta hipótesis de objetos a grandistancia se pueden argumentar los siguientes hechos:

1. En 1971, el director del Observatorio de Padua, L. Rosino,descubrió una supernova en el objeto de elevado corrimiento alrojo NGC 7319. Las supernovas constituyen indicadores clásicosde distancia, en particular de grandes distancias, ya que se supo¬ne que la explosión de estas estrellas es tan luminosa como lasgalaxias en las cuales tienen lugar. A la distancia de NGC 7331/7320 sería de esperar que una supernova fuese tan brillante comola gran galaxia Sb, NGC 7331, y no de una magnitud mucho másdébil como fue en realidad. Este es un argumento muy fuerte afavor de la hipótesis de que los miembros de elevado corrimientoal rojo están a gran distancia. Pero debo afirmar que, en mi opi¬nión, la evidencia en contra es más fuerte incluso, y que mi con¬clusión es que las estrellas de los sistemas con corrimientos alrojo anómalos no llegan a ser tan brillantes como las de las ga¬laxias con un corrimiento al rojo intrínseco menor. Hay una espec¬tacular, aunque ignorada, confirmación de esta conclusión en elhecho de que las galaxias compañeras con un pequeño exceso enNU corrimiento al rojo (aunque presentan el exceso más elevadoen ñUS grupos) como M82 y NGC 404 (véanse los capítulos sép¬timo y octavo) tienen estrellas claramente menos luminosas que

das. Es interesante reflexionar sobre la secuencia de aconteci¬mientos. Las primeras medidas poco precisas revelan la existen¬cia de emisión radio entre NGC 7331 y el quinteto de Stephan.Después las medidas realizadas con telescopios más potentes loconfirman. Pero se pone el énfasis en el hecho de que las ra-diofuentes más débiles de esta región se distribuyen normalmen¬te y se entra en una discusión sobre si el material radio es difu¬so o en forma de fuentes compactas. Y por el camino se pierdela fuerza de la evidencia que, en conjunto, apunta a la existen¬cia de una asociación física entre los objetos. En este libro sepresentan muchos ejemplos sobre asociaciones de galaxias, ra-diofuentes y objetos con corrimientos al rojo discordantes. Loque ocurrió en este caso ha sido típico, en el sentido de queobservaciones cada vez más detalladas con nuevos y más avan¬zados instrumentos fueron interpretándose de manera selectivasegún viejos supuestos; el resultado final fue una pérdida de pers¬pectiva y un retroceso en el conocimiento científico.

También se ignoró la emisión radio que se extiende hacia eleste de la galaxia dominante Sb NGC 7331, emisión que envuelvegalaxias compañeras brillantes con corrimientos al rojo que impli¬can velocidades de 6.300, 6.400 y 6.900 km/s (véanse figuras 6-12y 6-13). El agolpamiento de estos objetos de elevado corrimientoal rojo, por un lado, alrededor de la galaxia NGC 7331 de bajo

corrimiento al rojo, y, por otro, alrededor de NGC 7320, demues¬tra evidentemente la existencia de una asociación física. Este fenó¬meno es típico de galaxias grandes centrales (véanse los ejemplosde NGC 4448 y NGC 1808 mencionados en el Apéndice).

Pero además se obtuvieron evidencias sobre la asociaciónentre objetos de pequeño y elevado corrimiento al rojo a partirde la interacción en el propio quinteto de Stephan. El primer

intento de probar lo contrario corrió a cargo de un buen amigo

mío, que llegaría a ser un distinguido investigador en galaxias ycosmólogo. Gustav Tammann señaló que las regiones de emi¬sión (H II) de la galaxia NGC 7320 eran grandes y estaban bienresueltas y que esto situaba a la galaxia a la misma distanciaque NGC 7331. Pero el miembro de bajo corrimiento al rojo noera otra cosa que una anomalía cuando se descubrió el quinte¬to. Ahora se confirmaba que era una compañera de NGC 7331.Se le pasó por alto, sin embargo, el hecho de quede 5.700 km/s había regiones H II de tamaño aparente igual degrande. Lo cual indicaba una distancia prácticamente equivalentepara esta galaxia de elevado corrimiento al rojo.

Así pues, la batalla se centró en intentar demostrar que losobjetos de elevado corrimiento al rojo estaban realmente a la

en la galaxia

145144

las observaciones que se poseen, debe ser una cola de interac¬ción, que solamente se podría originar por interacción física conlos miembros de elevado corrimiento al rojo adyacentes al quin¬teto. Ello probaría que estos últimos están más cerca de lo quese piensa. (De hecho, las medidas tomadas por Sulentic y Arpcon el radiotelescopio de 300 metros de Arecibo indican la pre¬sencia de hidrógeno de bajo corrimiento al rojo desplazado deNGC 7320. Además se ha demostrado que NGC 7320 es defi¬ciente en hidrógeno, como si su hidrógeno interestelar hubiesesido arrancado en una colisión con otra galaxia. Son evidenciasmuy fuertes de interacción entre NGC 7320 y los miembros deelevado corrimiento al rojo del quinteto. Es sorprendente, o talvez significativo, que los astrónomos que tienen acceso a losgrandes radiotelescopios sigan midiendo el hidrógeno de elevadocorrimiento al rojo en el sistema y eviten medir el de bajo z.)

6. Pero curiosamente, a mi entender, la prueba más con¬cluyente de que en el sistema se produce una interacción entregalaxias de diferentes corrimientos al rojo ya se obtuvo en las me¬didas de los Burbidge en 1961. El hecho es que las dos ga¬laxias centrales, NGC 7318 A y B, que están tan juntas que pare¬cen un único objeto deformado, tienen corrimientos al rojo queimplican unas diferencias de velocidad del orden de 1.000 km/s.

En primer lugar, uno se pregunta cómo podrían incluirseestas desviaciones en las velocidades en un universo en ordenadaexpansión. (En el argot técnico se supone que el flujo de Hub¬ble es más suave —contiene velocidades que se desvían menosde ese valor- que 100 km/s como discutiremos más adelante.)Pero lo que es aún más extraordinario, ¿cómo iba a elegir esteobjeto, con esta velocidad precisamente, ese lugar junto a unode los miembros del grupo? Por ello yo no creo que las velo¬cidades de estos dos objetos que interactúan tan obviamentedifieran en 1.000 km/s. En todo caso, los defensores de la hipó¬tesis convencional deben explicarnos por qué aceptan tan fácil¬mente una discrepancia en los corrimientos al rojo equivalente a1.000 km/s y les cuesta tanto aceptarla si equivale a 5.000 km/s.

Otra pieza importante de la evidencia en favor de la inte¬racción con la galaxia de bajo corrimiento del grupo la cons¬tituye el hecho de que tanto los mapas de rayos X como delcontinuo en radio muestran la existencia de radiación que provie¬ne exactamente de la región de contacto entre el par NGC7318 A y B y la galaxia de bajo corrimiento NGC 7320. Si real¬mente estos sistemas están próximos el uno del otro, la radia¬ción procede del punto en que la materia del sistema de bajocorrimiento al rojo se encuentra con la materia del sistema de

otras galaxias compañeras de los mismos grupos. Además, si te¬nemos en cuenta el reciente descubrimiento de P. Biermann y

sus colaboradores de que hay muchas supernovas en M82, estassupernovas deben ser considerablemente menos luminosas.

2. Se midió la anchura de las líneas de absorción en losespectros de los miembros de elevado corrimiento al rojo. Estaanchura, que resultó ser grande, se creyó debida a la dispersión

de las velocidades de las estrellas en estos sistemas. Esto impli¬

ca a su vez una masa grande, lo cual significa asimismo unaelevada luminosidad intrínseca en estas galaxias, y, por lo tanto,se requiere una gran distancia porque su magnitud aparente esrelativamente débil. También me parece serio ese argumento.Pero de nuevo se ve superado por la evidencia de que los obje¬

tos que tratamos están cerca. Debo admitir que, si son objetospróximos, son extraordinariamente peculiares, y tomar la anchu¬ra de sus líneas de absorción como indicadores de luminosidadsupone asumir que son galaxias normales. Sus espectros debenser estudiados mucho más detenidamente.

Los argumentos en contra de una distancia grande son losque siguen:

1. Las espirales Sb, tales como NGC 7331, tienen típicamen¬te asociadas compañeras de elevado corrimiento al rojo.

2. Los grupos de galaxias con interacciones múltiples estánsignificativamente cerca de galaxias espirales grandes y típicamen¬te incluyen miembros con excesos en el corrimiento al rojo. Eneste sentido, los miembros de este tipo en el quinteto de Ste¬phan son verdaderos prototipos de estas asociaciones.

3. Se observan conexiones radio o radiofuentes asociadasentre NGC 7331, el quinteto de Stephan y galaxias de parecidoscorrimientos al rojo al este de NGC 7331.

4. El procesado de imágenes tomadas en exposiciones pro¬

fundas de ancho campo (Arp y Lorre) revelan la existencia defilamentos luminosos que van del quinteto de Stephan a NGC7331.

5. Las placas más profundas que he podido obtener con eltelescopio de 5 metros de Monte Palomar muestran claramentela presencia de una «cola» que sale al sudeste de NGC 7320.

(Un astrónomo aficionado fotografió claramente esta cola, enlas oscuras noches de Colorado, utilizando un pequeño telesco¬pio: es sorprendente que haya tantos profesionales que no con¬sigan observarla.) La forma, orientación y resolución de la colasugieren claramente que pertenece a las galaxias de bajo corri¬miento al rojo. Una cola de este tipo en NGC 7320 sería decisi¬va. Si en realidad se origina en NGC 7320, como indican todas

147146

elevado corrimiento al rojo. En este caso esta radiación nos pro¬porcionaría información sobre la interacción entre el sistema deelevado corrimiento al rojo intrínseco con la otra materia nor¬mal. Sería uno de los pocos experimentos con el que tendríamosoportunidad de medir las propiedades risicas del nuevo fenó¬meno. Parece evidente que quienes piensan que los dos sis¬temas no guardan ninguna relación mutua deben explicamos porqué la emisión radio y de rayos X proviene exactamente de laregión donde se situaría la aparente interacción.

Para resumir la discusión, si aceptamos las abundantes evi¬dencias sobre asociaciones de galaxias peculiares de elevadocorrimiento al rojo con galaxias próximas, entonces el quintetode Stephan no sería más que un ejemplo particularmente cer¬cano y una prueba más de este tipo de asociaciones.

Un estudio más detallado del sistema nos permitiría exami¬nar la naturaleza física del fenómeno que da origen a los corri¬mientos al rojo no debidos a la velocidad. Sin embargo, paralos que insisten en que los corrimientos al rojo sólo son causa¬dos por la velocidad, el sistema es una acumulación de coinci¬dencias. Además, todos los otros ejemplos de sistemas simila¬res deben ser también simples coincidencias.

NGC 450

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Figura 6-14. La galaxia espiral NGC 450 con una compañera aparente cerca desu borde NE. En la galaxia mayor se observan regiones de emisión «patológica¬mente» grandes cerca del punto de contacto.

ta de sus resultados en el artículo titulado «El par de galaxiasespirales sin interacción NGC 450/UGC 807». Probablemente yofui el único que indagué sobre la conclusión que iba implícitaen el título. Y en los datos encontré evidencias clarísimasde interacción. Veamos primero la evidencia en contra de la in¬teracción:

1. La galaxia de tamaño aparente menor presenta cambiossuficientemente elevados en el corrimiento al rojo a lo largo desu eje mayor como para indicar que tiene una rotación muy rá¬pida y por ende una masa elevada, todo lo cual significa unagalaxia grande situada lejos, por detrás de la galaxia principal.

2. Desde el punto de vista morfológico es el tipo de galaxiaque normalmente consideramos luminosa y por tanto distante.

A favor de la interacción se puede aducir lo siguiente:1. La parte de la galaxia pequeña más próxima a NGC 450

CNtá algo deformada y extendida. Se observa como una desvia¬ción de la forma espiral de la galaxia pequeña sin que sea unofecto de superposición del material de la mayor.

2. Las enormes regiones H II son extraordinariamente sin¬gulares y están situadas casi en el punto de aparente contactoentre la galaxia grande y la pequeña.

F. NGC 450

Para cerrar este capítulo me gustaría presentar lo que paramí es un genuino enigma, un caso ante el cual todavía no tengouna opinión formada. Es un objeto sobre el que William Tiffime llamó la atención como un posible ejemplo de una galaxiacon una compañera de elevado corrimiento al rojo. Este casocorresponde a la figura 6-14. Cuando examiné por vez primeralas placas Schmidt me impresionó ver que la galaxia principaltiene tres enormes regiones de emisión gaseosa exactamente enel punto de interacción aparente con la pequeña compañera. Lagalaxia más pequeña, situada al nordeste (NE), tiene un corri¬miento al rojo que supone una velocidad de 11.600 km/s, pero lagalaxia principal tiene un corrimiento al rojo equivalente a sólo1.900 km/s. Las zonas de emisión en la galaxia principal resulta¬ban tan peculiares que un experto en regiones H II tras haberlaestudiado previamente supuso que se trataba de estrellas pro¬yectadas de nuestra galaxia.

Dos astrónomos midieron recientemente las curvas de rota¬ción (corrimiento al rojo en función de la distancia al centro dela galaxia) de la galaxia principal y de la compañera. Dieron cuen-

148 149

I

3. La curva de rotación de la galaxia pequeña es asimétricay tiene una «depresión» en la parte sudoeste, precisamente lamás cercana a la galaxia grande. La forma global de la curva derotación no es ni la de una galaxia grande ni la de una pequeña,sino una mezcla de ambos tipos.

La propia galaxia principal, en fin, presenta una clara discon¬tinuidad en su curva de rotación casi correspondiente al radiode las regiones gigantes H II, que también es el radio en el cualse produce el contacto aparente con la galaxia compañera. Todoesto constituye indicios de interacción, pero fueron considera¬dos «normales» en una galaxia. Me pregunto entonces qué eslo que se consideraría «anormal». Como dije al principio, toda¬vía no tengo una opinión clara respecto a este sistema y me gus¬taría examinarlo en mapas H I de alta resolución para obtenermás información.

Me impresionó lo que sucedió durante un congreso astro¬nómico que tuvo lugar en 1983. Durante una pausa vi a un grupode astrónomos que estaban hablando. Pude oír claramente alprincipal defensor de las «no interacciones» decir: «Mirad, le pedía Chip que me proporcionase su mejor ejemplo sobre corrimien¬tos al rojo discrepantes y cuando lo observé no había evidenciaalguna de interacción».

Ciertamente yo fui quien le pedí a este astrónomo que ob¬servase el objeto; no era el mejor ejemplo, pero en la observa¬ción se descubrieron —o tal vez debería decir se cubrieron— evi¬dencias claras de interacción. Con el resto de la frase estaba deacuerdo, excepto con el énfasis que fue mucho mayor de lo querequería la ocasión.

Swings et al., en la página 37 del simposio de Lieja de 1983(véase el Apéndice del capítulo quinto) discuten la posibilidadde la existencia de cuasares en las proximidades de NGC 450.

La mayoría de los astrónomos creen naturalmente que ya sesabe todo sobre las curvas de rotación de las galaxias. Están con¬vencidos de que la velocidad del material en órbita viene deter¬minada por la masa de la galaxia en el interior de la órbita. Perqÿsg encuentran ante una sorpresa: la velocidad de rotación es prác-ticamehte~cohstante.independientemente dé la distancia al cen¬tro. Para explicar este hecho se introduce la materia oscura, que'sTempre tiene qué aparecer milagrosamente en el radio exacto y

x enJa cantidad precisa.c~- $ ' La hipótesis incluye todo, desde partículas subatómicas co¬

mo los neutrinos hasta fragmentos rocosos, de manera que amedida que observamos regiones más exteriores y más débiles

|la masa aumente. En realidad, postular la existencia de masa

(jue_no detectamos equivale a inventar observaciones que no exis¬ten para exaGcafTasTtontradicciones con las leyes físicas aceptadas.

Nadie ha detectado .la hipotética «masa oscura». En su lugar,algunos teóricos intrépidos, como J. Bekenstein, M. Milgrom yR. Sanders, han considerado la posibilidad de que la fuerza gra-vitatoria válida para un sistema planetario cercano (relatividadgeneral) sea diferente a la escala de las galaxias. Al revés quelas teorías convencionales, estas teorías podrían ser puestas enentredicho por las observaciones, pero todavía no ha ocurrido.De ser ciertas estas teorías, podrían tener considerables conse¬cuencias para las curvas de rotación de objetos como la compa¬ñera nordeste de NGC 450 que hemos discutido. En particularsería interesante en el caso de que la compañera estuviese a ladistancia de NGC 450, con lo cual tendría un corrimiento al rojointrínseco y muy peculiar.

Cuando los futuros astrónomos estudian en las universida¬des, una de las pocas leyes que se puede enseñar con rigor ygeneralidad es la ley de la gravedad. Con ella se tiene la opor¬tunidad de elaborar modelos sobre las galaxias. La mayoría de losastrónomos deseosos de tener éxito, comienzan a investigar apli¬cando en sus observaciones lo que han aprendido. Pero tal vezdeberíamos recordar aquel dicho de que «a quien tiene un mar¬tillo en sus manos cualquier cosa le carece un clavo*»!

/O Apéndice al Capitulo 6

Comenzando por la publicación del primer ejemplo que se muestraen la figura 6-1 (NGC 7603), en la siguiente lista de artículos se inclu¬yen fotografías y detalles de los sistemas que contienen galaxias concorrimientos al rojo discordantes:1971, Arp, H., Astrophysical Journal Letters, 7, pág. 221.1980, Arp, H., Astrophys. Journ., 239, pág. 469.1982a, Arp, H., Astrophys. Journ., 256, pág. 54.1982b, Arp, H., Astrophys. Journ., 263, pág. 54.

La lista más reciente de objetos aparece en la última referencia, pá¬gina 70. En este último artículo también se incluye la fotografía encolor de la espiral NGC 1232 y sus compañeras.

El análisis del entorno de la famosa galaxia Seyfert, NGC 4151, conl'olografías de varias galaxias con corrimientos al rojo discordantes, sepresenta en:1977, Arp, H., Astrohpys. Journ., 218, pág. 70.

El artículo en que se discutía por vez primera el tema de las ga¬laxias brillantes con interacciones múltiples es:

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71973, Arp, H., Astrophys. Journ., 185, pág. 797.El artículo en el cual se argumentaba que estos corrimientos al rojodiscordantes no eran improbables es:

1977, Rose, J., Astrophys. Joum., 211, pág. 311.El artículo subsiguiente en el que se demostraba que la densidad deestos sistemas había sido sobreestimada en un factor 10 es:

1983, Sulentic, J.W., Astrophys. Journ., 270, pág. 417.Entretando, un complejo proyecto, un survey de 99 galaxias espira¬les brillantes comparadas cuidadosamente con campos de control dis¬tantes sin ese tipo de galaxias, habia demostrado que los sistemasde compañeras en interacción están significativamente asociados conlas espirales centrales y brillantes. Este artículo es:

1978, Sulentic, J.W., Arp, H., y Di Tullio, G.A., Astrophys. Journ., 220,pág. 47.

La discusión más reciente sobre W172, la famosa cadena de galaxiascon un miembro que tiene un corrimiento al rojo discordante, estáincluida en una discusión sobre técnicas de procesado de imágenes:

1983, Sulentic, J.W., Astronomy and Astrophysics, 120, pág. 36.Una buena exposición para el público en general sobre técnicas deprocesado de imágenes principalmente orientado a los sistemas coninteracciones múltiples es:

1984, Sulentic, J.W., y Lorre, J., Sky and Telescope, mayo, pág. 407.Se han escrito multitud de artículos sobre el quinteto de Stephan.Algunas de las referencias en las que se puede encotrar el mejormaterial fotográfico son las siguientes:

1972, Arp, H., y Kormendy, J., Astrophys. Journ. (Letters), 178, pág. 101.1973, Arp, H., y Kormendy, J., Astrophys. Joum., 183, pág. 411.1976, Arp, H., y Lorre, J., Astrophys. Journ., 210, pág. 58.

Las referencias más recientes sobre artículos que tratan del quintetode Stephan se pueden encontrar en:

1982, Sulentic, J.W., y Arp, H., Astronomical Journal, 88, pág. 267.Existen muchos ejemplos de galaxias grandes de bajo corrimiento alrojo que están rodeadas por un cortejo de compañeras de diferentescorrimientos al rojo elevados. Una es NGC 4448 (la primera de lassiguientes referencias) y otra es NGC 1808 (segunda referencia).

1983, Wakamatsu, K., y Arp, H., Astrophys. Joum., 273, pág. 167, (Placa14 y tabla 2).1984, Schnurr, G., Universidad de Bochum, RFA (enviado a publicar).

El artículo en el que se discute «El par de galaxias espirales sin in¬teracción NGC 450/UGC 807» es:

1983, Rubin, V.C., y Ford, W.K., Astrophys. Joum., 271, pág. 556.Recomiendo a los lectores que consulten este artículo y sopesen losargumentos sobre las curvas de rotación no perturbadas frente a laevidencia de las figuras 2, 3 y 4 del artículo.

1984, Sanders, R.H., European Southern Observatory Scientific Preprint,N.° 439.

En este artículo se discute una alternativa a la «masa oscura» paraexplicar el singular comportamiento de las curvas de rotación de lasgalaxias.

Pequeños excesos en el corrimiento al rojo,el Grupo Local de galaxias y la cuantizaciónde los corrimientos al rojo

El descubrimiento de la asociación de compañeras peculia¬res de elevado corrimiento al rojo con galaxias normales evi¬denció que gran parte del exceso en el corrimiento al rojo deestas galaxias más pequeñas no puede deberse a la velocidad.Al considerar el desconcertante problema que esto origina, seme ocurrió la posibilidad de que estos excesos en el corrimien¬to al rojo llegasen a tener valores pequeños. La naturaleza nodebería ser discontinua a una escala macroscópica. ¿Dónde po¬dríamos buscar ejemplos de estos pequeños excesos en el corri¬miento al rojo? La respuesta es obvia: en las compañeras yaconocidas de las galaxias grandes cercanas a nosotros. Así pues,en 1970 examiné los corrimientos al rojo de las sobradamenteconocidas compañeras físicas de las galaxias más próximas a no¬sotros como M31 y M81. Los corrimientos al rojo de las com¬pañeras resultaron ser ¡sistemáticamente mayores! Recuerdo muybien la sensación de sorpresa que experimenté al considerarcómo había podido pasar por alto este hecho y también de asom¬bro de que el fenómeno del exceso en el corrimiento al rojo seviese confirmado de forma tan inequívoca como inesperada porestos pequeños pero sistemáticos excesos en el corrimiento alrojo.

La razón por la cual este corrimiento al rojo sistemático nopuede deberse a la velocidad (efecto Doppler) es que todo elmundo acepta que estas compañeras están asociadas a las ga¬laxias dominantes. Según esto, deben de estar en órbita alrededorde estas galaxias centrales y en promedio deberíamos ver tantasacercándose hacia nosotros (corrimientos relativos al azul) comoalejándose (corrimientos relativos al rojo). Si sus velocidades me¬dias indicaran un distanciamiento de nosotros, entonces estas ga¬laxias se estarían alejando de la galaxia central y siempre preci¬samente en la dirección en que las estamos observando. Esto esuna reductio ad absurdum y demuestra que el origen del corri¬miento al rojo medio de estas compañeras no puede ser la velo-

153152

cidad. Sea cual sea el origen del corrimiento al rojo intrínsecoque opera en las compañeras con elevado exceso en el corri¬miento al rojo, el efecto está presente, al menos en parte, entodas las compañeras.

Evidentemente era necesario que otros astrónomos revalida¬sen la realidad de este efecto. Como era de esperar, no todoscompartían mi entusiasmo. Expliqué el efecto por vez primeraen 1970 a 16 reputados astrónomos. Muy pronto un joven as¬trónomo señaló el caso del grupo de galaxias de Sculptor que,según él, violaba la relación. Existía, sin embargo, una ambigüe¬dad sobre qué galaxias grandes incluía realmente en el grupo ycuáles eran dominantes. Pero lo que estaba fuera de toda dudaera que los miembros más débiles del grupo presentaban un con¬siderable corrimiento al rojo. Este hecho fue ignorado en la pre¬sentación. Un tiempo después dos astrónomas francesas, LucetteBottinelli y Lucienne Gougenheim, llevaron a cabo una investi¬gación seria y cuidadosa. En 1973 midieron la longitud de ondade la radiación de la raya del hidrógeno neutro emitida por lasgalaxias en grupos. Mediante esta técnica obtuvieron corrimientosal rojo muy precisos de galaxias compañeras en grupos próxi¬mos y demostraron que 31 de las 52 compañeras, el 71 por cien¬to, presentaban un exceso en el corrimiento al rojo. Su corri¬miento al rojo medio con respecto a las galaxias más grandesdel grupo era de +90 km/s.

El resultado fue rápidamente criticado por un teórico que dijoque el efecto no estaba presente en sus observaciones, pero queen cualquier caso la expansión radial de las compañeras lo expli¬caría. En un momento pasaremos a discutir el modelo de ex¬pansión, pero la afirmación de que el efecto no se presentabaobservacionalmente pronto fue desmentida por otro estudio. Enéste, los astrónomos franceses Suzy Collin-Souffrin y Jean-ClaudePecker junto con el astrónomo armenio H.M. Tovamssian mos¬traron que 24 compañeras en una muestra nueva de 29 presen¬taban excesos en el corrimiento al rojo. Las compañeras com¬pactas (de elevado brillo de superficie) son las que presentabanun mayor corrimiento al rojo, +121 km/s en promedio. En 1976,durante la conferencia de París, resumí todas estas evidencias einformé de que en los dos grupos de galaxias más cercanos, M31y M81, 12 de entre 12 miembros seguros y 18 de entre 20 pro¬bables presentaban corrimientos al rojo que significaban, en pro¬medio, +120 km/s respecto a la galaxia central. Estas investiga¬ciones continuaron durante los siguientes años y se resumen enla tabla 7-1. En todas y cada una de estas investigaciones hemosencontrado sistemáticamente que las galaxias compañeras tienen

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ma a cero. Este es el punto en que las galaxias dominantes ylas compañeras se hallan exactamente a la misma distancia,según el criterio tradicional sobre el corrimiento al rojo, ¡y porlo tanto no puede haber ningún fondo!

El resultado más contundente, sin embargo, se encuentra alexaminar dos de los grupos más cercanos y mejor conocidos, elde M31 (Grupo Local) y el de M81. En ellos todas las compa-

ñeras, que siempre han sido aceptadas como miembros genui-ños de estos grupos, tienen sistemáticamente mayorto_aí rojo que la galaxia dominante. Estos corrimientos al rojose conocen ya de manera tan precisa que difícilmente sufriránvariaciones apreciables. En la figura 7-2 se muestra que todaslas compañeras mayores de estos grupos (21 de entre 21) tienencorrimientos al rojo positivos. La probabilidad de que esto seauna casualidad, si entre las compañeras hubiese igual númerode velocidades orbitales positivas y negativas, es de una entredos millones.

Incluso cuando se añaden compañeras pequeñas y con menorcerteza de pertenencia al Grupo Local, como consideran Yahil,Sandage y Tammann en su estudio, también encontramos 22de entre 25 corrimientos al rojo positivos, solamente en el GmpoLocal. Además, aunque se vayan descubriendo sistemas más pe¬queños en el fúturo, ello no alterará el hecho de que la abruma¬dora mayoría de la masa del Grupo, la que contiene las galaxiasincluidas en la figura 7-2, tenga un corrimiento al rojo positivo.En mi opinión la figura 7-2 representa una prueba definitivasobre la existencia del fenómeno de los corrimientos al rojo nodebidos a la velocidad, y hay que aceptarla tal como es. No sepuede argüir la excusa de que hay que «estudian) la situaciónpor un periodo de tiempo indefinidamente largo. Sabemos queno vamos a descubrir ninguna compañera grande con corrimien¬to al azul en M31 y M81, los grupos más próximos a nosotros.No se puede ocultar o posponer el problema. Hay que afrontarla situación tal como es. Como no podemos cambiar ninguno delos Az, no hay manera de obtener un número igual de negativosque de positivos, como se esperaría en la teoría convencional.

Durante el año y medio en que The Astrophysical Journalretuvo el artículo sobre los resultados observacionales, otros as¬trónomos intentaron darles una explicación. De hecho, un artícu¬lo que intentaba explicar los resultados fue escrito y aceptadopara ser publicado, mientras que el editor todavía se negaba apublicar el artículo en el que se presentaba y discutía el proble¬ma tal como lo hemos hecho aquí. Sin embargo, este artículoque fue tan rápidamente aceptado explicaba los datos con el viejo

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A 2 (km /see)

Figura 7-1. Distribución de los corrimientos al rojo de galaxias compañeras conrespecto al corrimiento al rojo de la galaxia dominante o principal (Az=zcomp—zpa¡)según la muestra más grande, precisa y reciente de grupos de galaxias.

mayor corrimiento al rojo que la galaxia dominante del grupo.En la figura 7-1 se muestran los resultados de la más recien¬

te de estas investigaciones. El histograma resume las medidassobre más de 260 galaxias pertenecientes a más de 80 gruposdiferentes. Todas estas galaxias han sido observadas medianteradiotelescopios que miden la frecuencia de la emisiorT délTff-

7drogeno neutro y, en consecuencia, proporcionan el corrimien-

f ¡ . to al rojo de forma extraordinariamente precisa —para la mayoría

‘ se alcanzan valores más precisos de ±8 km/s—. Como se ve enla figura 7-1, en este estudio predominan claramente los corri¬mientos al rojo sobre los corrimientos al azul.

Y aun así, un referee insistió en que calculásemos la «signifi¬cación estadística» del exceso en el corrimiento al rojo. Otro re¬comendó que no se publicase el trabajo con el pretexto de queno estaba seguro de la pertenencia de las galaxias a los grupos.En nuestro estudio definíamos los grupos simplemente como ga¬laxias que están claramente cerca las unas de las otras sobre laesfera celeste y comparten corrimientos al rojo muy parecidos:exactamente la misma definición de grupos de siempre y quese acepta tradicionalmente como la definición de las estructurasen el espacio extragaláctico. Una variante de esta objeción, laúnica vía de escape, es que el exceso en el número de compa¬ñeras con mayor corrimiento al rojo sea debido a la contamina¬ción de los grupos por galaxias de fondo. Pero esta hipótesispuede ser refutada de manera inequívoca puesto que el excesode corrimientos al rojo positivos se mantiene cuando Az se aproxi-

156 157

'

(según se acepta, hace unos 20 mil millones de años), entonceshabrían dejado un espacio vacío de unos 2-3 megaparsecs deradio. ¡Y el radio del Grupo Local es aproximadamente de unmegaparsec! Nos veríamos forzados, pues, a aceptar un modelode creación y expulsión continua de compañeras. Quizás hayaalgo de cierto en este modelo, como hemos visto cuando suge¬rimos la eyección de cuasares y objetos compactos que evolu¬cionarían hasta formar galaxias compañeras. Pero a menos quela eyección fuese muy lenta o se detuviese en algún momento,iría en contra del tamaño que tienen los grupos. Además, esfácil suponer lo mal que les sentaría este modelo a los teóricosconvencionales que piensan que todas las galaxias se condensa¬ron más o menos al mismo tiempo a partir de las nubes delmedio intergaláctico. Con todo, hay algo mucho más importan¬te, y es que este modelo no soluciona el problema del corri¬miento al rojo intrínseco. Y ello es así porque cuando nuestraobservación se dirige hacia el centro del Grupo Local vemoscompañeras de M31. Véase por ejemplo la figura 8-11 al finaldel próximo capítulo. Todas esas compañeras presentan básica¬mente un exceso en el corrimiento al rojo con respecto a M31.Si una parte importante de este exceso no fuese intrínseco, en¬tonces, según el modelo estricto de expansión, deberíamos veralgunas de ellas con corrimientos al azul. Y no vemos ninguna.Lo mismo ocurre con las compañeras cercanas a M81 y con elresto de grupos a mayores distancias. Deberíamos observar uncorrimiento al rojo (recesión) entre nuestra galaxia y M31. Y loque vemos es un corrimiento al azul. Este es un punto impor¬

tante en favor de los corrimientos intrínsecos, tal como veremosen el próximo capítulo. Pero primero trataremos sobre otro sor¬prendente resultado observacional que implica que una gran partede estos corrimientos al rojo no puede ser debida a la velocidad.

o +100 + 200 + 300

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0 +100

A 2 (km /see)

Figura 7-2. Distribución de los corrimientos al rojo relativos de todas las com¬pañeras más importantes con respecto a la galaxia dominante en los grupos deM31 y M81.

modelo de la expansión de las compañeras que comentaremosa continuación.

La idea consiste en que todas las compañeras se alejan de lagalaxia central de manera que si el grupo abarca un ánguloapreciable sobre la bóveda celeste entonces observaremos unmayor volumen por detrás de la galaxia central (velocidades derecesión) que el que veremos por delante (velocidades de aproxi¬mación). Esto puede ser fácilmente visualizado diciendo que ex¬perimentaríamos en parte el efecto de estar dentro de un grupoen expansión, con lo cual veríamos velocidades de recesión encualquier dirección en que observásemos.

A mí me parecía bien que se publicase este modelo (des¬pués del artículo con las observaciones originales, evidentemen¬te) porque (1) los autores creían en el modelo y deseaban pu¬blicarlo, (2) refutaba las críticas de que la contaminación de fondoera la responsable del efecto, y (3), si los astrónomos veían algu¬na posibilidad de una explicación semi-respetable, estarían másdispuestos a considerar las observaciones.

Pero las consecuencias de esta explicación son bastante sor¬prendentes, como comprobaremos enseguida. Si las compañerasse hubiesen ido alejando de la galaxia central con la veloci¬dad supuesta en el modelo desde el nacimiento de las galaxias

+ 200 + 300

A. La cuantización de los corrimientos al rojo

En 1976, William Tifft, del observatorio Steward, presentólos resultados de una larga serie de cuidadosas observacionesen galaxias binarias. Se trata de galaxias próximas entre sí y concorrimientos al rojo tan similares que se aceptan como física¬mente asociadas, presumiblemente en órbita una alrededor de laotra. Sin embargo, lo sorprendente de sus resultados es quelas diferencias en los corrimientos al rojo entre miembros deestos pares de galaxias estaban cuantizadas en saltos de 72 km/s(básicamente Az equivalentes a 72,144 y 216 km/s).

159158

Todavía recuerdo sorprendido las bromas y burlas con lasque se recibió este resultado. Graduado en Harvard y doctora¬do en el Caltech, Tifft tenía un currículum impecable basado enun trabajo de investigación serio y cuidadoso. Pese a ello, asistía una conversación de sobremesa en la que un influyente as¬trónomo bromeó (al menos todo el mundo sonrió) con anu¬larle retroactivamente el título. Sea como fuere, la institucióna la que pertenecía Tifft le apoyó y éste ha seguido su trabajode investigación con importantes resultados y con dignidad ypaciencia.

El aberrante resultado inicial estaba a punto de ser enterra¬do, cuando unos años más tarde se produjo otro resultado es¬pectacular.

Tifft disfrutaba de un año sabático en Italia y, mientras esta¬ba dando una conferencia acerca de sus resultados sobre la cuan-tización, un escéptico miembro de la audiencia le dijo: «Aquítienes una nueva lista de corrimientos al rojo más precisos apartir de observaciones radio del hidrógeno; seguro que no en¬cuentras ninguna periodicidad en ellos».

No sólo apareció la cuantización en estas nuevas medidasprecisas de galaxias dobles, sino que resultó ser la demostraciónmás clara y significativa del efecto. Tal vez no sea muy edificantehablar sobre la reacción de los astrónomos que habían realizadolas medidas o sobre la dificultad en que se aceptase y discutieseel resultado. Todavía es un tema que se evita sistemáticamente.Los resultados fueron confirmados más tarde con medidas ópti¬cas en el hemisferio sur y otra vez fueron confirmadas con¬vincentemente por una muestra independiente de cuidadosasmedidas, que se muestran en la figura 7-3.

En realidad, la figura 7-3 presenta los mismos datos de lafigura 7-1, pero ahora agrupados de manera mucho más ajusta¬da. Ello es posible gracias a la precisión de las medidas del hi¬drógeno. Vemos que no sólo predominan las compañeras concorrimientos al rojo positivos, sino que los valores están cuanti-ficados en saltos de 72 km/s, tal como había sido previsto y con¬firmado.

Parece difícil, por no decir imposible, admitir que hay un ob¬jeto con un corrimiento al rojo debido a la velocidad, y que des¬aparece o se evapora cuando no viaja a 72 km/s o algún múltiplode esta velocidad. Así pues, la cuantización, por sí misma, esta¬blece la existencia de corrimientos al rojo que no son originadospor la velocidad. Pero además, a eso se añaden todas las eviden¬cias que hemos ido mencionando en los seis capítulos anteriores,según los cuales los objetos extragalácticos pueden tener corrí-

+72

20

+144

-72 + 216

K n10

600200 400-200

Az (km/sec)

Figura 7-3. El mismo diagrama que en la figura 7-1, pero agrupando los resulta¬dos de manera más precisa. Aparecen claramente los valores de periodo 72 km/s.

mientos al rojo producto de cualquier cosa distinta de la veloci¬dad. La cuantización no es más que una pmeba adicional de que

al menos un cierto componente del corrimiento al rojo de lasgalaxias no es producido por la velocidad.

"Sin embargo, la explicación del origen de este corrimiento alrojo intrínseco se ve dificultada por este resultado observacionalde la cuantización de los corrimientos al rojo. Por ejemplo, nohay ninguna razón obvia por la cual un corrimiento al rojo deorigen gravitatorio o por el debilitamiento de los fotones debie¬ra estar cuantizado. Como ya hemos mencionado, la naturalezamacroscópica de las galaxias hace difícil imaginar el porqué todaslas estrellas que forman una galaxia deberían asumir exactamen¬te unos ciertos valores permitidos del corrimiento al rojo conrespecto a otra galaxia. A menos, evidentemente, que la galaxia

estuviese en una determinada época bajo el dominio microscópi¬

co, en el que actuaría la mecánica cuántica, y le quedase la im¬pronta de una cuantización inherente al propio material del que

está hecho la galaxia. Recordemos que hay evidencias, discuti¬das en capítulos anteriores, de que los cuasares y las protoga-

laxias tienen su origen en los pequeños núcleos centrales de lasgalaxias activas, y que son expulsados hacia el exterior inician¬do así su camino evolutivo hacia galaxias normales más gran¬des. Si las dimensiones del punto de origen del cual emerge oes creado este material fuesen suficientemente pequeñas, o si el

160 161

hecho de que no podamos explicarlos. Como me señaló unavez Joe Wampler: «La Naturaleza no está limitada por la imagi¬nación de los científicos».

continuo espacio-tiempo estuviese suficientemente curvado, en¬tonces tal vez habría que esperar algún efecto de cuantización,asociado con el nacimiento de la galaxia, que se mantuviese otal vez aumentase a medida que la galaxia se expansiona y vaevolucionando. ¡Y esto puede ser crucial desde el punto de vistacosmogónico!

No voy a pedir disculpas por lo extravagante de esta idea, yaque su mayor defecto reside en que no sea lo suficientementeatrevida como para explicar el mundo real. Pero sí diré que esuna idea que no comparte prácticamente nadie que yo conozca,incluyendo el grupo de osados que creen en la evidencia obser-vacional sobre corrimientos al rojo no debidos a la velocidad.

Se han propuesto otras ideas para explicar el corrimiento alrojo no debido a la velocidad, pero todas tienen los mismos pro¬blemas para explicar la cuantización. Evidentemente esto creóla tentación de olvidarse por completo del asunto. Honestamentehe de admitir que Sulentic y yo mismo intentamos pasar porencima de la cuantización en nuestra confirmación de la misma,mostrada en la figura 7-3. De ese modo, no queríamos distraerla atención de los corrimientos al rojo sistemáticamente positi¬vos que quedan tan patentemente probados y requieren una re¬visión de las hipótesis astronómicas corrientemente asumidas.

Además, hay que decirlo con claridad, existe otra dificultad enel apartado de las cuantizaciones. Se trata simplemente del hechode que, a causa de la pequeña dispersión que existe en torno alos múltiplos de 72 km/s, hay muy poca dispersión igualmenteen los valores permitidos de las velocidades reales. Es decir, sitenemos una galaxia compañera en el campo gravitatorio de lagalaxia asociada, debería caer hacia ésta, debería adquirir una de¬terminada velocidad que observaríamos en forma de dispersiónen torno al valor intrínseco del corrimiento al rojo. La disper¬sión en torno a los valores observados no es mucho mayor de±17 km/s, como veremos en el próximo capítulo. Ello no essuficiente si la galaxia compañera ha estado durante un tiempoapreciable en las proximidades del campo gravitatorio de la ga¬laxia grande. ¡La gravedad debería actuar! Es más, si la galaxiacompañera se originó en la galaxia mayor, tendría que haber sidoexpulsada con una velocidad pequeña o haber sufrido una des¬aceleración, puesto que, como hemos dicho más arriba, sus velo¬cidades actuales de recesión con respecto a las galaxias origina¬les no pueden ser muy grandes.

Así pues, existen muchos problemas y mucho trabajo parala interpretación teórica. Pero lo que nunca debemos hacer esignorar o renunciar a los datos observacionales por el simple


Cuando escribí este libro, el último artículo que contenía un resumende las evidencias sobre pequeños excesos sistemáticos en el corrimientoal rojo era:1985, Arp, H., y Sulentic, J.W., «Analysis of Groups of Galaxies withAccurate Redshifts», Astrophysical Journal, 291, pág. 88.

La tabla 7-1 de este capítulo se ha sacado del anterior artículo y enél se pueden obtener las referencias anteriores en la bibliografía. Hayalguna confusión debido a que se publicaron dos artículos relacio¬nados con el anterior antes de que .éste fuese publicado.

1985, Byrd, G., y Valtonen, M., «Origin of Redshift Differentials in Ga¬laxy Groups», Astrophys. Joum., 289, pág. 535 y 1985, Sulentic, J.W.,«Redshift Differentials in a Complete Sample of Galaxy Groups», As¬trophys. Joum., 286, pág. 442.

En los siguientes artículos se pueden encontrar las referencias dondese discuten las últimas evaluaciones de los corrimientos al rojo enel Grupo Local y en M81:

1983, Arp, H., «Annual Report of the Director, Mount Wilson and LasCampanas Observatories», pág. 643.1985, Arp, H., Astronomy and Astrophysics, 156, pág. 207.

163162

8Correción de los corrimientos al rojointrínsecos e identificación de nubes dehidrógeno en grupos de galaxias cercanos

Lo que un astrónomo mide en el espectro de una galaxia esel tanto por ciento en que una línea está desplazada con respec¬to a su correspondiente longitud de onda en el laboratorio. Nor¬malmente los astrónomos dicen que miden una velocidad. Estono es correcto. Lo que miden es un corrimiento al rojo; la velo¬cidad es lo que deducen. El único astrónomo que he conocidoextraordinariamente meticuloso a este respecto fue Fritz Zwicky,quien siempre utilizaba el término velocidad de recesión «in¬dicativa». Por consistencia con el uso astronómico habitual, ex¬presamos los corrimientos al rojo grandes como corrimientosrelativos (AHI), pero, para corrimientos al rojo menores, losmultiplicamos por la velocidad de la luz en km/s como si fue¬sen corrimientos Doppler. (La velocidad de la luz es aproxima¬damente 300.000 km/s.)

A. Valores corregidos del movimiento solar

Aunque utilicemos de manera consistente el término correc¬to —corrimiento al rojo o al azul— para la cantidad medida (sealo que sea lo que cause el corrimiento), todavía debemos elimi¬nar de esta medida el efecto de todos aquellos movimientos queconozcamos positivamente, tales como la velocidad orbital dela Tierra alrededor del Sol y del Sol alrededor del centro de lagalaxia. Al principio los corrimientos al rojo de las galaxiasse miden con respecto al telescopio con que se observan. Des¬pués se hace una pequeña corrección para el movimiento de laTierra alrededor del Sol (menos de 30 km/s) y se les llama corri¬mientos al rojo heliocéntricos. Después hay que corregir tenien¬do en cuenta el movimiento del Sol.

El movimiento del Sol con respecto al sistema de referenciade las galaxias cercanas consiste fundamentalmente en una ro¬tación del entorno solar alrededor del centro de nuestra propia

165

i

galaxia. Antiguamente el valor de esta rotación galáctica se to¬maba en algo más de 200 km/s. Hay un movimiento peculiar delSol respecto al conjunto de las estrellas próximas: U— +9 km/s(en dirección al centro galáctico), V=+Ú km/s (en la direcciónde rotación), y Z=+7 km/s (en dirección perpendicular al planogaláctico). También se supone que existe un movimiento pecu¬liar de nuestra galaxia con respecto a las galaxias próximas denuestro Grupo Local.

El valor de estos tres movimientos en conjunto, el llamado«movimiento solar», se determina con respecto al conjunto delas galaxias del Grupo Local. Las galaxias situadas más allá delGrupo Local pueden introducir movimientos sistemáticos queexistan dentro del Supercúmulo Local. El valor del movimientosolar que actualmente se utiliza de manera oficial es de 300 km/sen una dirección próxima a la del punto hacia el cual se dirigeel sol a causa de la rotación de nuestra galaxia.

Ahora podemos afrontar la primera contrastación de nuestrosresultados en el sentido de que algunas galaxias del Grupo Localtienen un componente intrínseco en su corrimiento al rojo. Sicorregimos el efecto de estos corrimientos al rojo intrínsecos,con lo cual presumiblemente sólo quedaran las velocidades rea¬les de las galaxias en el Grupo Local, ¿podremos obtener unmovimiento solar corregido que tenga un valor razonable?

El primer paso de este proceso se muestra en la figura 8-1.En ella hemos dibujado los corrimientos al rojo observados devarias galaxias del Grupo Local en función de su distancia an¬gular a la dirección del movimiento. Vemos que en la direcciónhacia la que está girando el entorno solar, que resulta coincidiren gran medida con la dirección de M31, observamos los corri¬mientos al rojo más negativos. Esto es lo que esperamos si loscorrimientos al rojo negativos indican velocidades de acercamien¬to. Pero... observamos que el resto de galaxias en esta direc¬ción tienen corrimientos al rojo que implican velocidades deentre 80 y 90 km/s mayores que la de M31. Como nuestra pro¬pia galaxia también es compañera de M31, estas galaxias son delmismo tipo que la nuestra y, en promedio, no deberían tenerningún corrimiento al rojo intrínseco con respecto a nuestra ga¬laxia. Así pues, hacemos pasar la línea de la figura 8-1 a travésde estas compañeras. Vemos inmediatamente que la velocidadmáxima de aproximación hacia ellas se reduce de 300 km/s aunos 220 km/s. Pero este valor no es más que la velocidad derotación medida en nuestra galaxia y por lo tanto ¡se resuelveun viejo problema!

Este problema consiste en que, observando los movimientos

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COS. ANGULO DEL MOVIMIENTO SOLAR

Figura 8-1. Corrimiento al rojo observado de las galaxias del Grupo Local enfunción de sus distancias angulares a la dirección del movimiento del Sol. Loscírculos representan miembros seguros del Grupo Local, y las flechas indican losmayores corrimientos intrínsecos.

relativos de las estrellas y del gas de nuestra galaxia, derivamosun valor para la velocidad de rotación en la posición del Solde unos 220 km/s. Pero como señaló Jan Oort, el astrónomo queanunció.el famoso descubrimiento de la rotación galáctica: «Mecuesta aceptar un valor tan pequeño como 220 km/s, ya que ellosupone una velocidad relativa entre la galaxia y la nebulosa deAndrómeda muy elevada». La dificultad con el valor que se uti¬liza del movimiento solar, de 300 km/s, reside en que el movi¬miento peculiar de la galaxia, para sumar a la rotación galácticael valor correcto, debe ser mucho mayor que la dispersión develocidades observada en el Grupo Local, y además debe coin¬cidir prácticamente con la dirección de M31. Sin embargo, com¬probamos que, aceptando la existencia de un corrimiento al rojointrínseco en las galaxias compañeras, obtenemos un movimien¬to de nuestro entorno solar con respecto al resto del GrupoLocal que coincide muy bien con la rotación galáctica que hemosmedido.

En cualquier caso, la solución del movimiento solar deberíapasar, en la figura 8-1, por la mayoría de galaxias del Grupo Localen lugar de pasar por M31, el único punto por debajo de la línea.El motivo por el cual se ha ignorado siempre la mayoría de ga¬laxias del Grupo Local es que agravaban el ya serio problema

166 167

que hemos mencionado sobre el valor demasiado grande de lavelocidad relativa entre M31 y nuestra galaxia. Esta velocidadera muy difícil de explicar. Una explicación que se aventuró eraque nuestra galaxia estaba pasando por las proximidades de M31«como un barco de noche» (es decir, que tenía una velocidadmayor que la velocidad de escape del campo gravitatorio entrelas dos). El problema de esta explicación es que, según ella, nues¬tra galaxia sería un intruso en el Grupo Local, y ello cuestiona¬ría la integridad física de los grupos en general. (Nótese que elcorrimiento relativo de M31 observado desde nuestra galaxiaes negativo, exactamente lo contrario de lo que prevé el mo¬delo de la expansión de las compañeras que hemos discutido enel capítulo anterior.)

Otra sofisticada explicación que se ha propuesto supone que

en el Grupo Local hay una gran cantidad de «materia oscura».Es otra forma de decir que explicamos las observaciones me-'diante algo que no podemos observar. Supongoque ¿rTpafféno'estaTmai, pero cuando el tiempo pasa y sigues sin tener cons- ¿F |tanda, y surgen además otras observaciones que proporcionanuna explicación, entonces aferrarse a esta terminología místicase convierte en un absurdo.’ Las observaciones que proporcionan la explicación son pre¬cisamente los corrimientos al rojo sistemáticos de las galaxiascompañeras. Vimos en el capítulo séptimo que las galaxias com¬pañeras tienen típicamente un corrimiento al rojo intrínsecoequivalente a una velocidad de 72 km/s con respecto a la galaxiagrande central. Dado que nuestra galaxia es una compañera deM31, ésta verá un corrimiento al rojo de ese valor en nuestra ga¬laxia y nosotros uno igual pero azul en M31. De hecho esto seaproxima a lo que observamos en la práctica. El corrimiento deM31 visto desde nuestra galaxia equivale, después de corregir larotación galáctica, a unos —86 km/s. ¿Por qué? Ahí está el reto.Los corrimientos intrínsecos se comportan como si los relojescorriesen más rápidos en M31 con respecto a nosotros (o comosi las masas de los componentes atómicos fuesen mayores). Ental caso es fácil ver que nuestra galaxia tendría un corrimiento alrojo vista desde M31 y que M31 tendría un corrimiento al azulvista desde nuestra galaxia. Se trata sólo de un modelo que nosayuda a entender lo que nos indican las observaciones. Las po¬sibles explicaciones teóricas de este fenómeno las discutiremosmás adelante.

Hay otra prueba final que podemos aplicar con respecto almovimiento de nuestra galaxia dentro del Grupo Local. Pode¬mos corregir todos los corrimientos al rojo observados en el resto

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Figura 8-2. Diferencia en el corrimiento al rojo entre galaxias compañeras y prin¬cipales para el grupo de M31 (círculos negros) y el grupo de M81 (círculos blan¬cos). El histograma inferior es el calculado directamente, y el superior es el des¬plazado con el grupo de M31 desplazada en Az=-12 km/s.

del Grupo Local utilizando el nuevo valor del movimiento denuestra galaxia, y ver si nos encontramos con alguna dificultad.El resultado se muestra en la figura 8-2. En ella hemos dibu¬jado la diferencia entre los corrimientos al rojo de cada unode los miembros del Grupo Local y M31. ¡La cuantización de72 km/s aparece bastante clara!

En la figura 8-2 también hemos dibujado las compañeras delgrupo de M81 (círculos blancos). Todos los miembros de M81están en la misma región de la esfera celeste, de manera que lacorrección del movimiento solar no cambia mucho sus corri¬mientos al rojo con respecto a la misma M81. Con todo, lospuntos de M81 mejoran, en el sentido de que se ajustan máscon los de M31, y todos ellos en conjunto ofrecen por vez pri¬mera una buena confirmación de la cuantización que se ha deri¬vado a partir de grupos más lejanos.

Podemos ahora llevar a cabo una buena contrastación de lapredicción de que el intervalo de cuantización es de 72 km/s.La figura 8-3 muestra que si consideramos todas las compañe¬ras de los grupos de M31 y M81 y dibujamos su desviación deeste intervalo, obtenemos básicamente una distribución normal

169168

en tomo al valor Áz = 72,4 km/s (±2 km/s es el error probablede la media). De no haber cuantización, los puntos estarían dis¬tribuidos al azar desde 36 hasta 108 km/s en la figura 8-3. Si lacorrección del movimiento solar obtenida corrigiendo los corri¬mientos al rojo intrínsecos fuera errónea, ¡se habría destruido laconcentración de corrimientos al rojo diferenciales en torno alvalor 72,4 km/s!

Es importante subrayar que el valor de 72,4 km/s lo obtuvomuchos años antes Tifft a partir de las diferencias entre interva¬los de corrimientos al rojo en el cúmulo de galaxias de Coma.(El corrimiento al rojo medio del cúmulo de Coma es aproxi¬madamente de 7.000 km/s.) En breve comprobaremos que enel Grupo Local hay evidencias de cuantización de hasta 13 múl¬tiplos de 72,4 km/s. Si la última posición decimal en este múlti¬plo no fuese correcta, no se observaría este acuerdo.

También hay que destacar el hecho de que la dispersión delos valores del corrimiento al rojo en tomo a cada uno de losvalores cuantizados es relativamente pequeña. El valor cuantiza-do que presenta una mayor dispersión es el de 72 km/s y ladesviación media en este caso es de sólo ±17 km/s. (Este valores muy similar al de la distribución en tomo al pico de 72 km/sen los grupos más distantes: véase el artículo de Arp y Sulentical cual se hace referencia en el Apéndice del capítulo séptimo.)La interpretación más sencilla de esto sería que hay compañe¬ras con un corrimiento intrínseco con respecto a la galaxia cen¬tral de +72 km/s, pero cuyas velocidades reales son en promediode ±17 km/s en tomo a este valor. Este es un valor muy pe¬queño para el movimiento real en tomo a la galaxia central.En tal caso los grupos estarían muy «calmados».*

Para resumir este apartado, diría que hemos corregido, en unaprimera aproximación, los efectos de los corrimientos al rojo in¬trínsecos en el Grupo Local. Si estos corrimientos al rojo intrín-

72

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36 48 "60 72 84 96 108

Az Km./seg. (módulo)

Figura 8-3. El histograma representa la distribución de todos los Az en los gru¬pos de M31 y M81. La reducción al módulo 72 km/s muestra que los 29 puntostienen una distribución aproximadamente normal con una desviación estándar<r= ±17 km/s y una media de Az = 72,4 km/s ±2 (error probable).

secos no existiesen, ello hubiese creado graves problemas sobrelas velocidades corregidas de las galaxias del Grupo Local. Enlugar de este último, la corrección resuelve dos importantes cues¬tiones que no tenían explicación. Una es el valor correcto de larotación de nüestra galaxia obtenido a partir de las galaxias ex¬ternas, y el otro es el gran corrimiento al azul de M31 medidodesde nuestra galaxia.

Una confirmación adicional de que esta nueva corrección delmovimiento solar es más exacta proviene del hecho de que asíobtenemos valores cuantizados en los corrimientos al rojo dife¬renciales corregidos tanto en el Grupo Local como en el grupode galaxias de M81. Esta cuantización había sido encontrada ori¬ginalmente en galaxias más lejanas y fue confirmada por Tifitutilizando datos independientes. De nuevo fue confirmada porArp y, más tarde, por Sulentic y Arp, con una muestra extensay muy precisa de datos totalmente independientes. Ahora se con¬firma de nuevo con una gran exactitud, utilizando los corrimien¬tos al rojo más precisos de que disponemos sobre las galaxiasde nuestro Grupo Local y del grupo de M81. Comprendo el es¬cepticismo de la comunidad astronómica ante los resultados ori¬ginales sobre la cuantización. Pero no puedo entender queno se haya intentado ponerlos a prueba en otras muestras. Nitampoco puedo entender la sistemática negativa ya sea a aceptar

ÉM resultados que otros han encontrado en otras muestras, yadea a demostrar que esos resultados están equivocados.

* En los dos grupos más próximos a nosotros, el Grupo Local y el grupo deSculptor, los corrimientos al rojo de un buen número de galaxias se conocen conuna precisión de hasta ±8 km/s. Estos corrimientos al rojo resultan estar cuanti¬zados en múltiplos de 72,4 km/s hasta valores de 13 x 72 km/s = 936 km/s. Ade¬más, la diferencia media con respecto a los múltiplos es de sólo 8,2 km/s lo cualimplica que las discrepancias son debidas totalmente a errores en las medidas delos propios corrimientos al rojo. Sin embargo, existen siete casos en los que loscorrimientos al rojo han sido medidos con mayor precisión. En estos casos elacuerdo medio con los múltiplos de 72,4 km/s está entre 3 y 4 km/s. La sorpren¬dente implicación de ello es que estos grupos de galaxias están muy «calmados»(con movimientos relativamente pequeños), a un nivel dado por este valor tan pe¬queño. ¿Dónde están los movimientos de las galaxias que deben producirse comoresultado de su interacción gravitatoria mutua? (TV. del A.)

171170

y*

parecería como si en una cierta parte del cielo sólo hubiera hi¬drógeno con corrimiento al rojo negativo.

Hidrógeno asociado con M33B. Nubes de hidrógeno en grupos de galaxias próximos

Puesto que ahora estamos en posesión de un valor mejora¬do del movimiento solar, es interesante aplicarlo a otros miem¬bros potenciales del Grupo Local. La única oportunidad que te¬nemos de realizar esta aplicación consiste en reexaminar ciertasnubes de hidrógeno que han sido cartografiadas en extensas re¬giones del cielo, principalmente por radioastrónomos holandeses.Estas nubes son conocidas con el nombre de «nubes de alta ve¬locidad», si bien tienen en realidad corrimientos al rojo bastantemodestos, generalmente entre —400 y +200 km/s (sin corregir dela rotación galáctica). Gerrit Verschuur las consideró durante untiempo como miembros del Grupo Local, pero acabaron preva¬leciendo los argumentos de Jan Oort en el sentido de que estasnubes estaban cayendo hacia nuestra galaxia.

Algunas de las nubes en el cielo norte son bastante gran¬des y forman complejos que se extienden por amplias regio¬nes. Sabiendo que estas regiones tienen diámetros de entre 40y 60 grados, estas nubes deberían presentar una variación sis¬temática en su corrimiento al rojo observado, reflejo de la ro¬tación galáctica, si estuviesen fuera de nuestra galaxia. Comono muestran esta variación sistemática, debemos deducir queeste complejo de nubes, en particular, comparte la rotación denuestra galaxia y por tanto forma parte de ella. La mayoríade investigadores consideran que se trata o bien del resto deuna supernova o bien de un brazo perturbado de nuestra ga¬laxia.

Para centramos en un caso específico discutiremos la nubedescubierta por M.C.H. Wright en 1974. Este astrónomo estababuscando hidrógeno en la dirección del centro del Grupo Localcuando encontró esta nube que hemos representado en la figu¬ra 8-4. Los mapas de alta resolución obtenidos con el radiote¬lescopio de 43 metros del NRAO mostraron que esta nube eramuy alargada y apuntaba más o menos directamente hacia M33.Además la nube se estrechaba y se hacía más intensa a medidaque se aproximaba a M33. Parece difícil dudar de que esta nubeestá de hecho conectada con M33.

Las medidas llevadas a cabo por Van Kuilenberg en 1970 pro¬porcionan una inesperada confirmación sobre la asociación deesta nube extensa de hidrógeno neutro (H I) con M33. En suestudio observó una nube alargada de H I que se extendía unos15 grados en una dirección oeste-sudoeste a partir de la posi¬ción de M33 y también unos 5 grados en la dirección opuesta.Al igual que en la nube de Wright, los corrimientos al rojo másnegativos están en la parte OSO de M33. El corrimiento al rojoobservado de M33 equivale a —180 km/s. La nube de Wrighttiene —380 km/s, esto es, negativo en —200 km/s con respecto aM33. Las detecciones de Van Kuilenberg están en general en¬tre —150 y —50 km/s, lo que significa positivo respecto a M33entre 30 y 150 km/s. Dado que las medidas de Van Kuilenbergterminan a —50 km/s por problemas de confusión con el hidró¬geno de nuestra propia galaxia, no sabemos si existe H I a un Azde +200 km/s que corresponda al H I observado por Wright entorno a M33 con Az de —200 km/s. Sería fundamental volver aobservar el H I en un rango de corrimientos al rojo ligeramentemayores que los de Van Kuilenberg y con mejor resolución es¬pacial, comparable a la de las mediciones de Wright. Si hay hi¬drógeno en el rango de -200 a +200 km/s alrededor de M33,constituiría una importante evidencia de asociación de estasnubes de hidrógeno con M33. Si la distribución del gas es alar¬gada, con corrimientos al rojo negativos en un extremo y positi¬vos en el otro, se confirmaría el origen del gas por eyección. Sihubiese un desequilibrio hacia corrimientos al rojo negativos, ellopodría representar bien un chorro dirigido hacia nosotros o talvez hidrógeno que tiene un corrimiento al rojo intrínseco ne¬gativo con respecto a M33. Si hubiese nubes más pequeñas en el

Sin embargo, las nubes de hidrógeno que se observan enotras direcciones no están en general tan conectadas (con ex¬cepción de la corriente Magallánica, que es una cadena de nubesen el Grupo Local). En realidad, el hecho de que estas otrasnubes de hidrógeno tengan en general corrimientos al rojo ne¬gativos no elimina la posibilidad de que sean miembros del GrupoLocal de galaxias. Ello es así debido a que el centro del Gru¬po Local está en la dirección hacia la cual gira nuestra galaxiaen su rotación. Si las nubes de hidrógeno se encontrasen enel centro del Grupo Local con corrimientos al rojo relativos a esecentro entre +200 y —200 km/s, entonces nuestro movimientorotacional hacia esa dirección haría que tuviesen corrimientos alrojo aparentes entre 0 y —400 km/s. Pero todo el hidrógeno queaparezca en esa dirección con corrimiento al rojo próximo a 0 seconfunde con el hidrógeno de nuestra propia galaxia. Así pues,. 173172

M33 NGC 30031°

ü%30° m.oDecl. -38°29°

2-39°

01h30 01h20 01h10 01h00 %A.R. Decl.Figura 8-4. Nubes de hidrógeno cerca de M33. Los contornos están adaptadosde un mapa de M.C.H. Wright. La flecha indica la distribución alargada de cua-sares que se discutió en el capítulo quinto.

-40°

-Pi¬chorro con corrimientos al rojo discontinuos y diferentes, cons¬tituirían una evidencia de una dispersión en los corrimientos alrojo intrínsecos de esas nubes más pequeñas.

La razón de la importancia de esta nube de hidrógeno alOSO de M33 consiste ¡en que pone de manifiesto una sorpren¬dente coincidencia! En las figuras 5-6 y 5-7 del capítulo quintopudimos ver una línea de cuasares que se extendía al OSO deM33. La flecha a trazos de la figura 8-4 muestra que esta líneade cuasares está girada en un ángulo de sólo unos 20 grados dela línea del hidrógeno que sale de M33. No parece que hayaotra forma lógica de que el hidrógeno salga de M33 que no seala expulsión, y ya hemos señalado que el alineamiento de loscuasares se origina por eyección de M33. La correspondenciaentre esta línea de hidrógeno tan próxima a la línea de cuasaresconstituye una confirmación espectacular de (a) la realidad delagrupamiento de los cuasares, (b) su asociación con M33, y (c)su probable origen debido a eyección.

Hidrógeno asociado con NGC 300

Por la lógica normal del proceso de investigación, debería¬mos ahora dirigir nuestro interés al siguiente grupo de galaxiasdespués del Grupo Local en orden de distancia, a fin de rati¬ficar si existen nubes de hidrógeno similares a la que acaba¬mos de ver asociada con M33. Afortunadamente esas observacio¬nes ya existen. En 1975, D.S. Mathewson, M.N. Cleary y J.D.Murray anunciaron la existencia de una «cola» de hidrógeno alSE de NGC 300. NGC 300 es una galaxia espiral grande parecidaa M33 y una de las dos dominantes en lo que podría ser un sub¬grupo separado del extenso grupo de Sculptor. En la figura 8-5se muestra el hidrógeno que se extiende a partir de NGC 300en un chorro ancho con una configuración en forma de «cola».

01h05 01h00 00h55A.R.

Figura 8-5. Hidrógeno al sudeste de NGC 300, medido por Mathewson, Cleary

y Murray. Arriba a la derecha se muestra la galaxia rodeada por sus contornosde hidrógeno. La flecha discontinua indica la dirección de la línea de cuasaresque se muestra en la figura 5-10.

Los descubridores de esta estructura, Mathewson, Cleary yMurray, llegaron a la conclusión de que pertenecía a NGC 300 y,en particular, que era muy similar al hidrógeno asociado a M33que hemos discutido antes.

Se puede hacer una comparación bastante elocuente seña¬lando que la nube alargada de hidrógeno que sale de NGC 300tiene aproximadamente una longitud de 3 grados y llega hastaunos 4 grados de la galaxia. La nube alargada de hidrógeno que

sale de M33 tiene aproximadamente unos 6 grados de longitudy llega hasta unos 8 grados de la galaxia. Pero NGC 300 estáunas dos veces más lejos de nosotros que M33, de manera que

las escálas angulares y la situación de estas dos nubes de hidró¬geno, teniendo en cuenta la proporcionalidad inversa con res¬pecto a la distancia de las galaxias, cuadran perfectamente. ¡Las

dos nubes tienen el mismo tamaño y la misma extensión!Pero todavía podemos hacer una comparación más especta¬

cular. En la figura 5-10 vimos una línea de cuasares que se ex¬tendía desde NGC 300 y que ahora hemos dibujado en la figu¬ra 8-5. Puede verse que esta línea de cuasares está girada unos25 grados con respecto a la línea del hidrógeno que sale deNGC 300. Pero en M33 encontramos una línea de cuasares conun ángulo de giro prácticamente igual, 20 grados, con respecto ala línea de hidrógeno. Así pues, en dos de las galaxias espirales

174 175

en las líneas de cuasares de corrimientos al rojo ligeramente di¬ferentes, orientadas en distintas direcciones. En esta secciónhemos visto que el hidrógeno presenta un ángulo de giro algomayor. Parece natural suponer que este hidrógeno se originó, ofue arrastrado, en la eyección más temprana.

En cualquier investigación en la que sea de gran importanciael no dar explicaciones incorrectas, se intenta encontrar eviden¬cias incontrovertibles. Por ejemplo, en un juicio el jurado siem¬pre intenta apoyarse en un testigo que haya sorprendido al acu¬sado in fraganti o algo parecido. En las imágenes que hemosvisto del hidrógeno que sale de las galaxias prácticamente en lamisma dirección de la línea de cuasares, parece que lo hemoscogido con las manos en la masa.

Pero todavía desconocemos la misteriosa naturaleza del ma¬terial que es eyectado, que constituye los cuasares y que exhibelos diferentes corrimientos al rojo intrínsecos tan difíciles de ex¬plicar. Antes de pasar al último capítulo observacional sobre losprocesos de eyección en las galaxias vamos a terminar con elasunto de las nubes de hidrógeno en grupos cercanos y a echaruna última ojeada a nuestro Grupo Local de galaxias.

Otras nubes de hidrógeno en grupos de galaxias cercanos

Hemos visto nubes de hidrógeno asociadas con M33 en nues¬tro Grupo Local y con NGC 300 en el siguiente grupo en ordende distancia a nosotros. Pero hemos mencionado también que

existe un gran número de nubes de hidrógeno que se han de¬tectado en diferentes partes de la bóveda celeste. ¿De dónde pro¬

vienen esas nubes? Si observamos un mapa reciente del cielocomo el elaborado por el radiotelescopio de Dwingeloo, en Ho¬landa, podemos ver una mezcla de nubes grandes y pequeñas

diferentes valores del corrimiento al rojo. En la figura 8-6hemos intentado ordenar de alguna forma esta ingente cantidadde datos considerando cuatro regiones diferentes del cielo, cadauna de unos 35 grados de diámetro.

La primera dirección en la cual miramos es la del centro delGrupo Local, hacia M31. Hemos dibujado las nubes más pe¬queñas y vemos en la figura 8-6 que éstas tienen corrimientosal rojo mayores y menores que M31. Evidentemente no estáclaro si esas nubes están asociadas con M31 o con toda la cortede compañeras que tienen siempre su corrimiento al rojo mayor.Las nubes catalogadas por Hulsbosch con la antena de Dwinge¬

loo excluyen sistemáticamente la zona de corrimientos al rojocomprendida entre —100 y 100 km/s en la cual se encontraría

más cercanas nos encontramos con nubes alargadas de hidróge¬no, así como líneas de cuasares que apuntan a la galaxia y queestán ligeramente giradas con respecto a la línea de hidrógeno.Por otro lado, debemos recordar que ya hemos establecido, me¬diante todas las evidencias independientes discutidas en los cincoprimeros capítulos de este libro, que esos cuasares pertenecen alas galaxias próximas.

¿Qué podemos decir sobre esas líneas de cuasares y de hi¬drógeno? Podemos imaginar que en el universo primitivo se es¬tableció un rastro de protogalaxias y cuasares que más tarde evo¬lucionaron formando los diferentes objetos que ahora vemos bajouna configuración en forma de cadena. Pero esto ignoraría todaslas evidencias que existen sobre eyección intermitente de mate¬rial radio en chorros alineados y opuestos a partir de los nú¬cleos de galaxias activas. También ignoraría la evidencia sobreeyección de compañeras que hemos examinado en el capítulosexto, así como la evidencia sobre eyección de material a partirde los núcleos de galaxias. Las observaciones indican que el ma¬terial es eyectado por el núcleo en un chorro o cono bien coli¬mado, con un ángulo de abertura bastante pequeño. No pode¬mos especificar todavía el contenido de este chorro pero es ló¬gico suponer que contiene material ionizado así como materialfrío o condensado, o que puede llegar a estarlo. Sería naturalidentificar el material condensado con los cuasares, y el mate¬rial más frío y difuso con el gas hidrógeno neutro que hemosvisto que está asociado con la eyección. Todo este material po¬dría tener su origen en el núcleo de la galaxia que lo expulsa, obien, por ejemplo, el hidrógeno podría ya existir en las regionesexteriores de la galaxia y ser empujado o arrastrado por el chorroque sale del núcleo. Veremos en el próximo capítulo que exis¬ten evidencias sobre la existencia de hidrógeno e incluso deformación de estrellas en las zonas de eyección. Un «haz» de ma¬terial que emerge del núcleo y que da origen a efectos de estetipo en las zonas exteriores de las galaxias constituye un mode¬lo aceptado, casi diría que corriente en la astronomía actual. Lonuevo de nuestra interpretación es que el chorro puede conte¬ner cuerpos compactos y, en particular, material con un corri¬miento al rojo intrínseco diferente.

Pero si hay material que es eyectado, es improbable que ladirección de eyección permanezca siempre fija. Es más probableque esta dirección varíe, gire, precesione o cambie de una formau otra. Esto significa que el material eyectado en una direcciónserá algo más viejo que el material eyectado en otra. En el capí¬tulo quinto ya hemos visto algunas evidencias de esto último,

con

177176

tos al rojo algo mayores que el del hidrógeno que comúnmentese atribuye a la Corriente de Magallanes. Como ya hemos vistoque las galaxias compañeras del Grupo Local tienen corrimientosal rojo intrínsecos positivos entre 40 y 100 km/s, podrían ser enrealidad miembros o condensaciones de la Corriente de Magalla¬nes. (Los filamentos de interacciones en galaxias más distantesa menudo presentan condensaciones de tipo estelar o galáctico.)Pero una vez más el hidrógeno de nuestra propia galaxia impidereconocer nubes de hidrógeno que tendrían corrimientos al rojopositivos con respecto a Pegaso y WLM y, por lo tanto, no sa¬bemos si estos dos sistemas del Grupo Local dan origen a nubesen esta región del cielo.

Sin embargo, en la banda superior de la figura 8-6 miramosen dirección a los miembros del Grupo Local DDO 210 (Survey

, de galaxias enanas del David Dunlap Observatory) y NGC 6822.En esta dirección la componente de la rotación de nuestra galaxiaes menor y los miembros del Grupo Local se observan con unmayor corrimiento al rojo. En esa región vemos algunas nubesde hidrógeno con corrimientos al rojo positivos que sobresalenpor encima del rango oscurecido por nuestra galaxia. Aparente¬mente DDO 210 o NGC 6822, o ambas, tienen hidrógeno asociadoentre —100 y —200 km/s y entre 100 y 200 km/s. Las gráficas de¬muestran claramente que los corrimientos al rojo de estas nubes

t i de hidrógeno reflejan la rotación galáctica en cada dirección parti-l cular y que, en consecuencia, la mayor parte de estas nubes de

' hidrógeno son exteriores a nuestra galaxia, probablemente miem¬bros de propio derecho de nuestro Grupo Local de galaxias.

En la gráfica inferior de la figura 8-6 miramos en la direc¬ción del siguiente grupo de galaxias en orden de distancia a no-

l sotros, NGC 55 y NGC 300. En este caso estamos observandoí casi en ángulo recto con respecto al plano de nuestra galaxia, y

[ por lo tanto hay una componente muy pequeña debida a la ro-I tación galáctica, y observamos que estas dos galaxias con corri-I mientoS al rojo positivos tienen unas cuantas nubes de hidróge¬

no próximas a ellas con prácticamente el mismo corrimiento alI rojo. También hay nubes con corrimiento al rojo relativo nega-[ tivo de hasta 200 km/s o más, que se distinguen de la Corriente

de Magallanes, que pasa cerca —pero no por encima— de la po¬sición de NGC 55 y NGC 300. Estas nubes fueron descubiertasmediante costosas observaciones por Martha Haynes y MortonS. Roberts. El tamaño, orientación y situación en las proximi¬dades de NGC 55 y NGC 300 determina, en mi opinión, queestas nubes no pertenecen a la Corriente de Magallanes. Ellodemuestra que sería posible, mediante un trabajo concienzudo,

NUBES DE HIDROGENO ENDIRECCIONES SELECCIONADAS

DDO 210

•: -;GAL HI-

h i PEGCORR. MAG.

1M33

mN55

ir¡GALHI;ICorr.

mmmdk, .-400 -300 -200 -100 0 100 200

CORRIMIENTO AL ROJO MEDIDO (km/seg)

Figura 8-6. Los círculos negros representan nubes de hidrógeno observadas endiferentes direcciones del cielo. Los corrimientos al rojo de las galaxias del GrupoLocal en estas regiones se indican por medio de flechas. La región de corrimien¬tos al rojo que podría estar relacionada con hidrógeno de nuestra galaxia o de laCorriente de Magallanes se representa rayada.

el hidrógeno de nuestra propia galaxia. Por lo tanto no pode¬mos saber por ahora si las nubes de hidrógeno con corrimien¬tos al rojo relativos positivos y negativos en esta región estánequilibradas o no.

En la siguiente banda superior de la figura 8-6 miramos endirección al extremo de la Corriente de Magallanes (un filamen¬to de hidrógeno que tiene su origen en nuestras galaxias satéli¬tes, las Nubes de Magallanes, y que visto desde nuestra posicióncubre cerca de un tercio de la bóveda celeste). En esta direc¬ción vemos dos miembros del Grupo Local, la enana de Pegasoy el sistema de Wolf-Lundmark-Melotte (WLM) con corrimien-

178 179

distinguir el hidrógeno de nuestra galaxia del hidrógeno delGrupo Local en otras direcciones. Es necesario llevar a cabo estetrabajo para poder comprender mejor si el hidrógeno simplemen¬te resulta estar en las proximidades de las galaxias del GrupoLocal o si ha sido expulsado por ellas.

El modelo de la eyección se ve apoyado por el hecho deque las nubes parecen ser más frecuentes a corrimientos al rojoentre 100 y 200 km/s, tanto positivos como negativos con res¬pecto a las galaxias centrales, que a corrimientos al rojo meno¬res. Esto sugiere que las nubes de hidrógeno se están alejandode sus galaxias de origen con velocidades de unos pocos cente¬nares de km/s. También implica un origen relativamente recien¬te de las nubes, tal vez unos pocos miles de millones de añoso, lo que es lo mismo, una décima parte de la edad de las ga¬laxias más viejas. Este supuesto concordaría con mi estimaciónde una edad relativamente joven de los cuasares, entre ~ 107 y~ 109 años. Pero tenemos el problema del corrimiento al rojo in¬trínseco. Si el hidrógeno va aparejado con el proceso de eyeccióndebería tener su corrimiento al rojo centrado más o menos enel de la galaxia en la que se produce la eyección. Pero si el hidró¬geno es en sí mismo el eyectado, podría tener un corrimiento alrojo intrínseco mayor, o incluso también podría tener un corri¬miento intrínseco neto negativo en caso de que fuese más pri¬mordial que la propia galaxia que lo eyecta.

Las nubes de hidrógeno de corrimiento al rojo negativo entorno a NGC 55/NGC 300 no parecen tener su contrapartidaen nubes de corrimiento al rojo positivo. Veremos en la próxi¬ma sección que ocurre lo mismo con las nubes en la direccióndel eje menor de M33. Esto podría ser el resultado de eyeccio¬nes más fuertes en un sentido que en el otro. Pero para poderdilucidar esta cuestión son necesarias observaciones cuidadosasy sistemáticas del hidrógeno en diferentes regiones del cielo.

Un punto de interés, antes de dejar la región de NGC 55/NGC 300, lo constituye la existencia de unas cuantas nubes pe¬queñas de hidrógeno al sudeste de NGC 55. Es sorprendente elhecho de que estén en la misma región que los cuasares deelevado corrimiento al rojo que se concentran en esa zona, comose vio en la figura 5-5. Estos cuasares y el hidrógeno no pare¬cen estar tan bien alineados como los que apuntan a NGC 300.Se plantea entonces la pregunta: ¿cuál es la diferencia en el ori¬gen de estos cuasares si es que realmente han salido de NGC 55?Este menor alineamiento ¿significa que la eyección ha sido me¬nos colimada o que ha sido dirigida en un cono más ancho?NGC 55 es una galaxia grande, como NGC 300, pero al revés

que NGC 300 tiene un aspecto bastante caótico, sin la clara si¬metría rotacional de ésta.

Un comentario final respecto a la posibilidad de que el gashidrógeno tenga un corrimiento al rojo intrínseco negativo conrespecto a todas las galaxias. (O mejor dicho, que todas las ga¬laxias pueden tener al menos una pequeña componente intrínse¬ca en su corrimiento al rojo con respecto al hidrógeno interga¬láctico.) Hay un estudio reciente de J.H. Bieging y P. Biermannen el cual se ha observado una muestra de 39 galaxias activasy en interacción. Echando un vistazo a sus resultados se puedendestacar varias cosas.

La primera es que cuando se dispone de los corrimientos alrojo óptico y del hidrógeno, el óptico es sistemáticamente mayor.En una ocasión, hace algunos años, no se observó ninguna dife¬rencia sistemática entre los corrimientos al rojo ópticos y del hi¬drógeno en el cúmulo de Virgo. Esto se interpretó como unaprueba más de que la explicación del corrimiento al rojo a par¬tir de la velocidad era correcta, ya que se observaba el mismovalor z para la misma galaxia en un extenso rango de longitudesde onda entre la del hidrógeno y las ópticas. Ahora comproba¬mos que no es así, al menos para esta muestra de galaxiasactivas. El hidrógeno no puede estar sistemáticamente acercán¬dose a nosotros con independencia de la dirección del cielo a laque observemos. Así pues, tenemos una nueva prueba de la exis¬tencia de corrimientos al rojo intrínsecos.

En segundo lugar, los datos muestran que el exceso en elcorrimiento al rojo óptico más común es, en promedio, de+140 km/s. Esta es otra confirmación de la cuantización auehemos discutido en el capítulo anterior. La muestra es pequeña

pero la confirmación es excelente.Finalmente, estos datos son los primeros que nos dicen que

cuando el hidrógeno está asociado con la galaxia, y existe unadiferencia en el corrimiento al rojo, siempre es el hidrógeno elque tiene el menor corrimiento al rojo intrínseco. Esta constata¬ción tiene importantes implicaciones para el hidrógeno de nues¬tro Grupo Local, que tiende a presentar un corrimiento negativorespecto al de las galaxias. El hecho debería investigarse más afondo para poder resolver la importante cuestión de si solamen¬te las galaxias peculiares o más jóvenes tienen corrimientos alrojo intrínsecos o bien todas las galaxias pueden tener al menosuna pequeña componente de corrimiento al rojo intrínseco.

180 181

C. El caso de la galaxia con expansión sunedumínica 3C 120

Por los días en que los astrónomos realizaban las primerasinvestigaciones sobre las radiofuentes, John Bolton me pidió queobtuviese el espectro de este objeto. Sin embargo, yo estabapado en otros proyectos y alguien tomó el espectro y bautizó alobjeto con su número en el catálogo de radiofuentes de Cam¬bridge «3C». Con el tiempo se convirtió en un objeto famoso, yJohn se lamentó con razón de que no hubiese sido yo el que loobservara y bautizara con el nombre que tenía en su catálogode radiofuentes de Parkes (Australia). 3C 120 es una potente ra-diofuente con un espectro plano (energía relativamente elevadaa longitudes de onda radio cortas). En las primeras fotografíastenía un aspecto estelar, y por lo tanto parecía un cuasar: mos¬traba líneas de emisión anchas y un corrimiento al rojo de unos10.000 km/s (expresado en unidades de velocidad).

Con el tiempo se observó que el objeto presentaba la sor¬prendente propiedad de que algunas pequeñas zonas de emi¬sión radio en su interior parecían expandirse con una velocidadvarias veces superior a la de la luz (si el objeto estaba a la dis¬tancia indicada por su corrimiento al rojo). Eran los primerostiempos del fenómeno de la expansión superrelativista y algu¬nos astrónomos estaban un tanto inquietos con esta aparenteviolación del principio einsteiniano de que la velocidad de la luzera una barrera que no podía ser sobrepasada. Pero por enton¬ces realicé observaciones fotográficas del objeto y mostré queno se trataba de un punto de luz, sino que su imagen era pe¬queña pero resuelta y presentaba pequeños chorros e irregula¬ridades. Rápidamente se puso en acción la sección de interpre¬taciones autorizadas y autosuficientes del Caltech. Se dijo que,dado que 3C 120 era una galaxia, tenía que estar a la distanciaindicada por su corrimiento al rojo. Este «hecho» también de¬mostraba que unos cuantos cuasares en los que también se ha¬bían descubierto movimientos superlumínicos debían de estar ala distancia indicada por su corrimiento al rojo. La apresuradaafirmación iba a tener consecuencias muy duraderas.

La explicación que se acabó adoptando fue que un chorrorelativista (eyección de material con velocidades próximas a lasde la luz) estaba dirigido prácticamente en la dirección del ob¬servador, y que esto daba origen a la ilusión óptica de un movi¬miento a velocidad mayor que la de la luz. El problema era que(incluso aceptando la idea poco plausible de la eyección de par¬tículas masivas a velocidades tan próximas a la de la luz) el ali¬neamiento debía ser tan exacto que solamente existía una pro¬

babilidad entre mil de que esto ocurriese casualmente. Pero no seencontraban miles ni cientos de objetos como 3C 120 en el cielo.A partir de mis fotografías de más larga exposición y mejor pro¬cesadas mostré que 3C 120 es un objeto extraordinariamente sin¬gular. Dado que las partes exteriores del objeto se parecerían,vistas desde cualquier dirección, era extremadamente improbableque un objeto tan especial como éste tuviese precisamente unchorro interior, no resuelto, apuntando directamente a nosotros.Pero el establishment no hizo ni caso de este razonamiento.

Quiero dejar constancia de que ya en 1973, en el libro The

Redshift Controversy, argumenté que si 3C 120 está situado a ladistancia indicada por su corrimiento al rojo, entonces resultaríaser un objeto muy solitario, sin otros objetos del mismo corri¬miento al rojo en sus proximidades que pudiesen formar con éllos grupos que constituyen la estructura típica del universo. Miidea era que se trataba de un miembro peculiar del Grupo Localde galaxias. Pero he aquí que los viejos amigos se reencuen¬tran y, como vimos en el capítulo quinto, los cuasares emisoresradio de elevado corrimiento al rojo están concentrados en ladirección del centro del Grupo Local y en las proximidades delas galaxias compañeras del Grupo Local. En las figuras 5-6 y5-7 vimos un subgrupo de estos cuasares aproximadamente aA.R. = 4h 30m, Dec = +5°. ¡La memoria no falla! ¡Esa es precisa¬mente la posición de 3C 120 sobre la esfera celeste! La figura 8-10muestra la concentración de estos cuasares en tomo a 3C 120.

También hay otros objetos de diferentes corrimientos al rojoque se agrupan en tomo a 3C 120. La figura 8-9 muestra quelas galaxias de pequeño brillo superficial (una característica nor¬malmente asociada con enanas o con luminosidad intrínsecadébil) y corrimiento al rojo intermedio se concentran en tornoa la posición de 3C 120 más densamente que en cualquier otraposición de la esfera celeste.

También son de gran interés, en relación con nuestra discu¬sión anterior sobre las nubes de hidrógeno asociadas con miem¬bros del Grupo Local, las nubes de hidrógeno descubiertas porS.Y. Meng y J.D. Kraus a ambos lados de 3C 120.

La figura 8-10 muestra el agrupamiento de esos diferentesobjetos en las proximidades de 3C 120. Cada una de las tresclases de objetos tiene individualmente probabilidades de 1x 10"4,3 x 10 4 y 6 x 10-4 de ser casuales. Por lo tanto la probabilidadconjunta de asociación casual es tremendamente pequeña. El tipode asociaciones y su gran escala en la concentración confirmanla predicción de que 3C 120 es un miembro del Gmpo Local.A la vista de que es difícil explicar con hipótesis convencionales

ocu-

182 183

-V;

»v

O

C>

o;

.T i

:o.:*

Mm*'ÿc

»

Figura 8-7. La intensa radiofuente 3C 120 fue clasificada originalmente como uncuasar. La fotografía del telescopio de 4 metros de Cerro Tololo muestra quetiene un chorro luminoso, filamentos y material que se extienden desde el núcleo. Figura 8-8. La imagen óptica de 3C 120 con los contornos de la emisión radio

superpuestos (observaciones radio de Craig Walker con el VLA a 18 cm). Lagalaxia peculiar situada en el lóbulo radio superior tiene un corrimiento al rojode unos 5.000 km/s mayor.la condensación de objetos tan diversos a partir de un medio

inicial difuso, la implicación obvia es que estos objetos se origi¬naron en eyecciones de 3C 120. Las figuras 8-7 y 8-8 muestranclaramente el comportamiento eyectivo de 3C 120. No se puededescartar la posibilidad de que todo el conjunto se originase enalgún miembro cercano de pequeño corrimiento al rojo pertene¬ciente al Grupo Local.

La interpretación convencional de que todos estos objetosestán a diferentes distancias indicadas por su corrimiento al rojorequeriría la acumulación de coincidencias, una sobre otra. Paraterminar, y como ventaja de la interpretación apuntada aquí,si todos estos objetos estuviesen a la misma distancia en el Gru¬po Local, entonces las expansiones supuestamente superlumíni-cas en el centro de 3C 120 no serían seis veces superiores a lavelocidad de la luz, sino que significarían el 4 por ciento deésta, una velocidad de eyección nada sorprendente en objetosastronómicos.

D. Un último vistazo al Grupo Local

Todavía no hemos considerado la región del centro de nues¬tro Grupo Local tal como se ve proyectada sobre la bóveda ce¬leste. En la figura 8-11 hemos dibujado todos los miembros se¬guros del Grupo Local de esa zona (tal como se explicitan en elartículo de 1985 citado en el Apéndice), además de las tres pe¬queñas nubes de hidrógeno con un corrimiento negativo más ele¬vado que se conocen (a partir del survey de Hulsbosch en Dwin-geloo). Vemos que todos estos objetos forman aproximadamenteuna línea recta que coincide casi perfectamente con el eje menorde la galaxia central grande, M31. Sorprende que una configura¬ción tan notable haya pasado desapercibida durante tanto tiempo.

Al lado de cada símbolo se han anotado los correspondientescorrimientos al rojo de cada objeto. En primer lugar vemos que,

184 185

20"20",° 4500-5300 k/s

DECL.DECL.

DECL. 10' 10"¡030

y0.ÿoo% v0"0°»••

15"i 4h5h 4h 6h 5h“0

A.R.0* 23 22 21 205 4 3 2 1

R.A.Figura 8-10. Ampliación de la región en tomo a 3C 120 (posición designada conel símbolo +). El diagrama de la izquierda muestra el agolpamiento de los cuasaresradio con z>l,35 (círculos negros) y las nubes de hidrógeno (contornos). El dia¬grama de la derecha muestra, además, el agrupamiento de las galaxias de bajo brillode superficie con corrimiento al rojo entre 4.500 y 5.300 km/s (círculos blancos).

45

30

15tos tanto positivos como negativos con respecto a M31 en todaslas direcciones en torno al centro del Grupo Local. Así puedeapreciarse en la figura 8-6, o consultando el último mapa deDwingeloo. No está claro si esas nubes han sido eyectadasde M31 en diferentes direcciones, si han sido eyectadas por otrascompañeras como M33, o si simplemente están flotando en lasproximidades de los miembros del Grupo Local. Los objetos quehemos señalado en la figura 8-11 parecen ser la espina dorsalde toda una distribución general en el Grupo Local.

Sin embargo, lo que deja claro la figura 8-11 es que la mayorparte de las galaxias compañeras luminosas y algunas nubes dehidrógeno están bien alineadas a ambos lados de M31. ¿Qué con¬clusión podemos extraer de este dato? Se podría pensar que lasgalaxias son satélites en órbita en un plano alrededor de M31 yque estamos viendo este plano de lado. Pero la línea no es exac¬tamente recta a través de M31, y parece poco plausible un plano

orbital con una cierta desviación. Además la línea está alineadaprácticamente según el eje menor de M31. Este es el eje a lolargo del cual se supone que es más fácil eyectar material (o,bien en el caso de que el material sea eyectado isotrópicamen-te, puede salir más fácilmente en la dirección de los polos quea través del material presente en el plano de la galaxia espiral).

La figura 8-12 muestra la disposición espacial de las galaxiasque tienen corrimientos al rojo ligeramente mayores que los delos miembros del Grupo Local normalmente aceptados comotales. (Los corrimientos al rojo más elevados están entre 300 y700 km/s.) Es evidente que pertenecen al Grupo Local. El resulta¬do proporciona otra confirmación de la asociación de las com¬pañeras de baja luminosidad y exceso en su corrimiento al rojo;se trata de un resultado extraído de todos los estudios previos

°I6 15 W14 13 12 10 9 8 7 6A.R.

Figura 8-9. Galaxias de bajo brillo de superficie en una muestra completa deG.D. Bothun, T.C. Beers y J.R. Mould en el intervalo de 4.500 a 5.300 km/s. Nó¬tese cómo se agrupan en tomo a los objetos que hemos considerado miembrosdel Grupo Local, M33, NGC 628 y 3C 120.

tal como hemos venido señalando en los dos últimos capítulos,los corrimientos al rojo de todas las galaxias compañeras sonpositivos con respecto a M31. Los corrimientos de las tres nubesde hidrógeno son negativas con respecto a M31, pero siguenprácticamente el mismo alineamiento. Por el momento no estátotalmente claro el significado de estos corrimientos al rojorelativos. Hemos decidido antes que los corrimientos al rojo delas galaxias compañeras tienen un componente intrínseco, por loque sus velocidades reales tienen valores medios cercanos alos de M31 y no se alejan de M31 con el tiempo. Las nubes dehidrógeno podrían representar una eyección más reciente a lolargo de esta línea de compañeras. Pero si ello fuese así debe¬ríamos ver algún hidrógeno en la dirección opuesta con corri¬mientos relativos positivos de alrededor de 140 km/s. En la fi¬gura 8-6 podemos ver algunas nubes de H I con este corrimien¬to, pero no están en la línea en dirección sudeste desde M31, amenos que algunas de las detecciones de hidrógeno en tomoa M33 realizadas por Van Kuilenberg representen este material, oa menos que exista material de corrimiento positivo mayor to¬davía no detectado en la región de M31.

Evidentemente existen nubes de hidrógeno con corrimien-

187186

75*LONG. GALACTICA170" 150° 130" 110* 90°

60°baO*DECL.O -140

0-130-l(

45° M3;a a.-140

-20*| M31ÿ*60» MM3330#228* ° *

76*

15°-40®'

-50°' 0°LAT.

GALACTICA _60.-15°

4h 3h 2h lh 0h 23h 22h 21h

-7( A.R.

Figura 8-11. Se han representado en su posición sobre la bóveda celeste todoslos miembros del Grupo Local próximo a M31. Los corrimientos al rojo relativos aM31 se han especificado junto a las compañeras mayores. Los círculos blancosrepresentan las tres nubes de hidrógeno con los corrimientos al rojo negativosmayores observados. Los objetos, de izquierda abajo a derecha arriba son: M33,enana esferoidal II, NGC 404, enana esferoidal I + II, M32, M31, NGC 205, nubéde alta velocidad, NGC 185 + NGC 147, dos nubes de alta velocidad.

sobre grupos físicos de galaxias. También es de interés el hecho deque estas compañeras débiles y de mayor corrimiento al rojo defi¬nen la misma línea de galaxias del Grupo Local a través de M31 yM33, como demuestra la figura 8-11. La línea de objetos del GrupoLocal se extiende incluso hasta la región de 3C 120, el interesantemiembro del Grupo Local discutido en la sección anterior.

¿Habrá otras galaxias centrales de grupos con alineamientosde compañeras como el que se observa en el caso de M31? Miimpresión es que el grupo de M31 es un caso de alineamientoparticularmente bueno. Sin embargo, algunos otros grupos presen¬tan alineamientos en alguna medida, y la tendencia general es eneste sentido. De hecho, un survey de 99 galaxias espirales brillan¬tes llevado a cabo por Sulentic, Arp y Di Tullio ha confirmadoun resultado descubierto originalmente por Erik Holmberg ya en1940, consistente en que las compañeras tienden a estar concen¬tradas a lo largo del eje menor de la galaxia espiral vista de lado.Difícilmente se podría encontrar un ejemplo mejor de este fenó¬meno, ya señalado hace bastante tiempo por Holmberg, que elde las compañeras alineadas a lo largo del eje menor de M31.

Sin embargo, también es muy impresionante el hecho de queobservemos muchas cadenas de galaxias en todo el espacio. Enmuchos casos, como veremos en el próximo capítulo, estas ca-

Figura 8-12. Los miembros convencionales del Grupo Local (corrimiento al rojomenor de 300 km/s) se han representado con círculos negros. Los circuios blan¬cos (enanas) y las cruces (espirales) representan todas las galaxias conocidas concorrimientos al rojo entre 300 y 700 km/s. Nótese que las compañeras de corri¬miento al rojo más elevado tienden a estar en el alineamiento M31-M33, exten¬diéndose incluso hasta 3C 120 cuya posición es A.R. =>4h30m, Dec = +4° 40'.

denas están alineadas con eyecciones radio. Parece que existensuficientes indicios de que estas configuraciones representanalgún tipo de línea o filamento de objetos.

Pero, como comprobaremos una y otra vez en estas líneasde objetos, los corrimientos al rojo no pueden representar exac¬tamente velocidades reales. En primer lugar, no existe una rela¬ción sistemática entre los corrimientos al rojo de un extremo yotro. No hay ningún indicio de movimientos orbitales ni sepuede apreciar una eyección desde el centro en ninguna direc¬ción. Como es típico en estas líneas, diferentes clases de objetostienen distintos corrimientos al rojo. Algunos corrimientos pue¬den ser notablemente positivos. Y quizá lo más importante: silos objetos presentaran velocidades que correspondiesen a suscorrimientos al rojo se apartarían de las líneas, rompiéndolas enuna escala de tiempo pequeña comparada con la edad de lasgalaxias. La paradoja básica es que hay galaxias aparentementeviejas que forman parte de una configuración lineal que sola¬mente podría haber durado una pequeña fracción de su tiempode vida. La línea de galaxias en M31 no es más que el primercaso en que encontramos indicios que nos permiten determinarqué tipo de objetos tienen, y en qué cantidad, un corrimiento alrojo no debido a la velocidad.

188 189

9Eyección desde las galaxias


Mi análisis del movimiento solar verdadero con respecto a las ga¬laxias del Grupo Local -una vez corregido su corrimiento al rojo in¬trínseco— encontró grandes dificultades para ser publicado. Los refereesno estaban dispuestos a permitir que saliera a la luz mención alguna de«corrimientos al rojo no debidos a la velocidad» («masa oscura» era untérmino mucho más de moda y más aceptable). Finalmente se publi¬có un artículo muy retocado en el que se hacen las mínimas referen¬cias posibles a las palabras prohibidas: «no debido a la velocidad». Setrata de:1985, Arp, H., «A Corrected Velocity for the Local Standard of Rest byFitting to the Mean Redshift of Local Group Galaxies», Astronomy andAstrophysics, 156, pág. 207.

Los datos fundamentales sobre los miembros del Grupo Local y losmejores corrimientos al rojo disponibles de estos objetos pueden ob¬tenerse en esta referencia. El análisis de las nubes de hidrógeno quese han medido en todo el cielo se discuten, en el sentido de estecapítulo, en:

1985, Arp, H., «H I clouds in the Local and Sculptor Groups», Astrono¬mical Journal, 90, pág. 1.012.

Los interesantes datos sobre H I en galaxias peculiares, «H I Obser¬vations of Active and Interacting Galaxies», se encuentran en:

1983, Bieging, J.H., y Biermann, P., Astron. Joum., 88, pág. 161.

Desde el nrimer momento en que se empezó a estudiar condetalle las galaxias se vio claramente que estas podían eyectar

material. Ya a principios de este siglo se habían comenzado aestudiar individualmente las galaxias gracias a los telescopiosmoderadamente grandes y al advenimiento de la fotografía. Entrelas galaxias más brillantes se encontraba M87 (Messier87, tam¬bién llamada NGC 4486 y, con la difusión de la radioastrono¬mía, Virgo A). Una fotografía publicada por Heber Curtis en1918 mostraba una punta luminosa que tenía su origen en elnúcleo. Era como una fuente de material que emergía del cen¬tro de la galaxia. Siempre estuvo claro que era material eyec-tado y siempre se le llamó el «chorro» de M87.

Pero después cayó en el olvido. Una generación más, du¬rante los años cincuenta, vio el inicio de la exploración delcielo por parte de la radioastronomía e inmediatamente comen¬zaron a descubrirse evidencias patentes de eyecciones en los nú¬cleos de muchas galaxias. En particular se descubrió un chorrode material que emitía en radio y que emergía del núcleo deM87. Coincidía con el chorro óptico original. Pero los radioas-trónomos estaban acostumbrados a detectar con sus receptoresla emisión de energía por parte de partículas cargadas (por ejem¬plo electrones) que siguen las curvas del campo magnético (eslo que se llama radiación sincrotrón). Así pues clasificaron elchorro de M87 como radiación «sincrotrón óptica», con lo cualse tenía un gas caliente que se expandía y disipaba, y de esemodo, esperando un poco, desaparecía el problema.

Este punto de vista ignoraba la evidencia óptica de que habíazonas compactas de emisión a lo largo del chorro como los gui¬santes en una vaina. También ignoraba los cálculos de GeoffBurbidge y otros en el sentido de que estos objetos compactosno pueden recibir energía del núcleo y, por tanto, tienen que

obtener ellos mismos la energía que emiten. En las figuras 9-1y 9-2 se muestran varias fotografías del chorro con los obje-

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Figura 9-2. Fotografía en ultravioleta del chorro de M87, donde los objetos com¬pactos del chorro son más intensos en longitudes de onda de mayor energía.

tudiar en detalle el contenido de los cielos. Uno de los astróno¬mos que examinaron cuidadosamente estas fotografías fue el as¬trofísico armenio V.A. Ambartsumian. En la conferencia Solvay

de 1958 comunicó que las galaxias expulsaban material luminosoy sugirió que este material formaba nuevas galaxias, o bien cons¬tituía nuevos núcleos.

Años más tarde, después de llegar de manera independiente

a la misma conclusión a partir de fotografías de alta resolución,me topé con el artículo de Ambartsumian de 1958. Siempre re¬cordaré el sentimiento de admiración profunda por la forma claray lógica en que razonó la importancia de la eyección en aquel

tiempo en que sólo se disponía de fotografías de pequeña esca¬la. Los astrónomos que estuvieron en la conferencia me dijeronque los participantes encontraron incomprensible e increíble sucontribución. Después disfrutó de más aceptación, pero en reali¬dad ha sido ignorada durante décadas.

No conocía sin embargo el trabajo de Ambartsumian cuan¬do inicié una investigación en cierto sentido paralela. Me ha¬bían apartado del campo recientemente abierto de los cuasarespor el simple hecho de haberme sido negado el acceso a lasposiciones radio «secretas», que en su mayor parte se obteníanen el Caltech. Así que me dediqué a utilizar el tiempo al que

tenía acceso como miembro del observatorio en el telescopio

de 5 metros y me concentré en terminar el Atlas of Peculiar Ga¬laxies.

Figura 9-1. La galaxia gigante M87 y su chorro. El detalle que se muestra abajopone de manifiesto la presencia de objetos compactos en el chorro, visibles alaumentar la resolución.

tos compactos. ¿Qué son exactamente esos objetos compactos?A finales de la década de los cincuenta se completó un sur¬

vey fotográfico del cielo que tuvo importantes consecuencias enel campo del estudio de las galaxias. Este conjunto de fotogra¬fías de unas 3/4 partes de toda la esfera celeste se obtuvo conel telescopio Schmidt, de campo ancho, en Monte Palomar.Cuando por parte de los astrónomos de la Carnegie Institutionde Washington, se planearon y construyeron los grandes teles¬copios de Monte Palomar, el de 5 metros y la cámara Schmidtde 1,2 metros, estos mismos pioneros, como Edwin Hubble, Wal¬ter Baade, Rudolph Minkowski y sus colaboradores, iniciaron elmonumental Palomar Schmidt Sky Survey. Con la finalizacióndel Sky Survey los astrónomos de todo el mundo pudieron es-

192 193

A. La radiogalaxia gigante M87

El mero hecho de que desconociéramos qué eran exactamen¬te esos objetos compactos me estimuló a realizar una serie deinvestigaciones sobre M87. Una noche tomé una exposición pro¬

funda en el rojo con el telescopio de 5 metros. Al día siguien¬

te, después de comer, ya estaba la placa revelada y yo sentadoen el cuarto oscuro ante la pantalla para visionaria. Cuál no seríami emoción cuando observé la existencia de una estructura li¬neal al otro lado del núcleo, opuesta al chorro. ¡Un contrachorro!Después de comprobar que era real, abrí la puerta y me dirigí alvestíbulo para ver si encontraba a alguien para compartir ese gran

momento. Vi a Fritz Zwicky que pasaba por allí y me dirigí aél, con un cierto recelo, pues siempre tendía a ser muy cáustico

el trabajo de los demás. Miró detenidamente la placa duran¬

te un buen rato y finalmente exclamó: «Me alegro de que hayas

sido tú quien lo haya descubierto y no uno de esos otros bastar¬

dos». (A título de comentario y sin entrar en detalles diré que,

en mi opinión, Zwicky fue el astrónomo más creativo, activo y

famoso que haya trabajado en el Caltech, sólo que se sentía agra¬

viado por haberle sido reducido el tiempo de observación y haber

sido apartado de consejos y comités.)¿Pero era realmente un contrachorro del chorro principal que

ya se conocía desde 1918? Posteriores investigaciones revelaronque, en lugar de la radiación azul continua como en el chorroprincipal, sólo se observaba esa estructura en las líneas de emi¬sión del gas excitado. Además, comenzaba más lejos del núcleo y

estaba ligeramente desplazada de la línea formada por el chorroy el núcleo. En la figura 9-3 se puede ver el aspecto de estecontrachorro. Mi razonamiento, dejando de lado por el momen¬to esta falta de alineamiento, era el siguiente: si los objetos delchorro habían sido eyectados en una dirección, también debíahaberse eyectado alguna cosa en la contraria. Esto es nece¬sario para conservar el momento, y, lo que es más importante,

en general se observa que los chorros radio se presentan enambas direcciones y M87 era un ejemplo de un chorro radio aambos lados. ¿Existe otra alternativa que no sea que la eyección

del material ya ha atravesado la región del contrachorro y que

la emisión filamentosa que vemos no es más que la huella deeste proceso?

Esta interpretación no fue bien acogida. Lo que sucedió añosdespués es uno de esos típicos casos de investigación a la modaque confunden más que aclaran. Se utilizaron detectores mássensibles para fotografiar en la luz de las mismas líneas de emi-

E1 Atlas estudiaba con alta resolución los objetos más pecu¬liares que se conocían o que se habían descubierto con elSchmidt Sky Survey e intentaba proporcionar información sobrecómo se formaban y evolucionaban las galaxias (cosmogonía).Se terminó en 1966 y fue entonces, por una de esas ironías deldestino, cuando me vi catapultado de nuevo al juego de los cua-sares. Una noche lluviosa me dediqué a comparar las posicio¬nes de las radiofuentes con los objetos del Atlas. Resultó in¬teresante el hecho de que muchas de estas galaxias peculiarestuvieran asociadas radiofuentes que estaban alineadas con ellas,como si las radiofuentes hubiesen sido eyectadas. Pero la seccióndel Atlas que incluía las galaxias con indicios de explosiones oeyecciones era la que presentaba una mayor asociación con estasradiofuentes. Para colmo de sorpresas, muchas de estas radio-fuentes resultaron ser cuasares. Este descubrimiento, como yahemos indicado en el capítulo primero, fue el inicio de la largacontroversia, que ya ha entrado en su tercera década, sobre laasociación de cuasares con galaxias cercanas.

Pero ¿era realmente posible que los cuasares fuesen eyec¬tados por las galaxias activas? Si es así sus corrimientos al rojodeberían ser intrínsecos y mucho mayores que las velocidadesde eyección, ya que no se observan corrimientos al azul de ob¬jetos que vengan en dirección hacia nosotros. Consideremos elcaso de M87, la primera galaxia en la que se observaron indiciosde eyección. Es un ejemplo notable de una galaxia con eyec¬ción dentro de la categoría de las galaxias más activas en el Atlas.Como ya hemos visto, hay una cadena lineal de objetos queemergiendo del núcleo emiten en radio. ¡Tienen casi todas lascaracterísticas de los cuasares! Pero les falta algo —el espectrode estos objetos no presenta ninguna línea de elevado corrimien¬to al rojo—, de hecho, no hay ningún detalle destacable en elespectro, simplemente un continuo azul y suave. Sulentic y yomismo hemos argumentado que se parecen a objetos BL Lacer-tae, un tipo de cuasares que, por razones desconocidas, no pre¬sentan casi ninguna característica espectral destacable. Talen estos primeros estadios de su evolución la química del mate¬rial eyectado de M87 es tan extrema que no se forman líneasespectrales. En cualquier caso, M87 es un objeto clave en el mis¬terio del porqué las galaxias expulsan material y qué tipo dematerial puede ser éste.

i

con

vez

195194

sión gaseosa a M87. Se confirmó la existencia del contrachorrooriginal y también se encontraron otros filamentos más débiles.Los filamentos más brillantes definían más o menos una líneacon el chorro y el contrachorro. Pero ahora resultó que estasobservaciones se utilizaron como un argumento en favor de lateoría de moda, consistente en que el gas se condensaba en elhalo y después «llovía» sobre M87. Las partes más débiles serepresentaron con más contraste, dando la impresión de que erancomparables al propio contrachorro y a la otra emisión en ladirección del chorro.

Por el momento no se sabe qué son en realidad estos otrosfilamentos. Puede que sean debidos en parte a eyecciones me¬nores o a gas que escapa en direcciones diferentes de la princi¬pal definida por el chorro y el contrachorro. También podríantener relación con los «caparazones» gaseosos que existen entomo a ciertas galaxias elípticas descubiertas en el Atlas of Pecu¬liar Galaxies. Recientemente, R. Williams ha calculado que estasestructuras podrían ser ondas de choque de condensación debi¬das a explosiones periódicas en el núcleo.

En la figura 9-3(b) mostramos esquemáticamente la posicióndel contrachorro con respecto al chorro. Se ve claramente que

el lóbulo inferior izquierdo (SE) de emisión radio podría habersido barrido ligeramente hacia el sudoeste por un viento inter¬galáctico que arrastrase el rastro del contrachorro. Por otra parte,también podría ser que el material del SE hubiese sido eyecta-do en una dirección ligeramente distinta de la del chorro. Elexamen de las regiones próximas al núcleo de M87 en mapas

radio de alta resolución a 20 cm, y particularmente a 6 cm, apoyaesta última hipótesis. Se pueden observar pequeños filamentosradio en M87 en la dirección del contrachorro y en la direcciónopuesta (una dirección que forma un cierto ángulo con el chorro).

Existen muchas evidencias en otras galaxias de chorros y con¬trachorros radio que están ligeramente desalineados e inclusoson claramente diferentes. Todavía se desconoce el origen deeste hecho.

Pero el gas del contrachorro muestra líneas de emisión, locual indica que ha sido excitado por algún tipo de onda de cho¬que mecánica. Esto apoya nuestra conclusión de que el contra¬chorro es el resultado del paso de algún tipo de cuerpo o cuerpos

materiales en esta línea de eyección. También está de acuerdocon la conclusión del capítulo anterior en el sentido de que elhidrógeno que se observa formando líneas a partir de galaxiascomo M33 y NGC 300 podría ser el resultado de una eyección.

Examinaremos a continuación otros objetos que aparecen en

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imm r -

?mI-.-:

miiHCHORRO

10"V*

oI2°40'OC" \Ig= SO"go

•O40"

M87

12h28m 19ÿ0CONTRACHORRO

I8S0 I7S0 16s0Ascensión recta

Figura 9-3. á) Fotografía de M87 en emisión azul de la línea del oxígeno, en laque se puede ver el contrachorro en la parte inferior izquierda, b) Mapa radio deM87 que muestra el estrecho chorro en dirección noroeste y el contrachorro másdifuso hacia el sudeste. El contrachorro que se ve en emisión óptica en la foto¬grafía superior se muestra sombreado y se ha dibujado una línea que va del nú¬cleo de M87 a este contrachorro.

196

I197

la dirección del chorro y del contrachorro. Pero antes, y siguien¬do la misma línea que en anteriores ocasiones, estudiaremos sihay otros objetos que, como M87, presenten también fdamen-tos con emisión en la dirección del material eyectado.

es emitida por la propia partícula como si se trata de una con¬

densación que va dejando a su paso), se irá extendiendo y disi¬

pando con el tiempo, estos rastros tan rectos y estrechos que

vemos en tomo a NGC 5128 nos indican que algún objeto muy

pequeño ha pasado por allí recientemente.¿Hay algún chorro en NGC 5128? El detalle de la figura 9-4

nos muestra claramente que existe un chorro en el centro de

NGC 5128. Es intenso y estrecho, de unos 90 parsecs de ancho,

y se detecta tanto en emisión radio como en rayos X. (La tabla

9-1 muestra la comparación entre las anchuras de los chorros

de las tres galaxias que discutimos en el presente libro.) El chorro

apunta en una dirección desde el núcleo hacia el exterior que

es próxima a la dirección de los estrechos filamentos de emi¬

sión que acabamos de discutir (véase la tabla 9-2). A diferen¬

cia del chorro de M87, en NGC 5128 no se observan en el

óptico objetos compactos en la línea del chorro. Pero es impor¬

tante señalar en la figura 9-4 que la emisión en rayos X se pre¬

senta en forma de pequeñas zonas compactas de emisión. En la

parte más exterior los filamentos de emisión de NGC 5128 se

parecen más al contrachorro de M87, que interpretamos comoel rastro de objetos eyectados previamente.

La observación de los filamentos de emisión en NGC 5128,

al igual que en el caso de M87, nos indica que estos filamentos

han sido excitados por algún tipo de colisión. (En la terminolo¬gía técnica decimos que han sido «excitados por shock» y ello

viene indicado por la presencia de una línea de emisión del oxí¬

geno que denota que la temperatura del gas es superior a la ori¬

ginada por la radiación estelar.) Los astrónomos que observaron

los espectros de estos filamentos de NGC 5128 llegaron a la con¬

clusión de que eran «producidos en el gas que es barrido hacia

el exterior desde las partes centrales de la galaxia». Esta frase esmuy vaga, pero de esta forma permanecen dentro del modelo

convencional en el que hay «un haz de electrones relativistas

responsable de que se produzcan y mantengan los lóbulos radio

en NGC 5128». No explican en ningún momento de qué ma¬nera este haz da origen a la formación de unos filamentos tan

rectilíneos y tan estrechos. Igualmente no hacen ninguna refe¬

rencia a mi predicción sobre los rastros del paso de objetos

compactos, que recibieron con anterioridad a su análisis.Déjenme por un momento comentar el «mecanismo del haz»

que se supone de manera convencional que es el que crea y

mantiene los extensos lóbulos radio que pueden ser observadosa ambos lados de muchas galaxias a distancias equivalentes a

varias veces su propio diámetro. Un problema difícil y no re-

B. La radiogalaxia gigante NGC 5128

La galaxia M87 es la radiofuente más potente en la constela¬ción de Virgo, y por ello se la denomina Virgo A. Es natural,pues, que fijemos nuestra atención en una de las radiofuentesmás potentes, una de las primeras descubiertas que se identifi¬caron con galaxias perturbadas: nos estamos refiriendo a Cen-taurus A (véase la Introducción). Esta galaxia tan peculiar, tam¬bién conocida como NGC 5128, presenta dos intensos lóbu¬los de emisión que se proyectan en direcciones opuestas. Enestas mismas direcciones, pero más hacia el exterior, encontra¬mos enormes distribuciones de material emisor en radio queabarcan casi 10 grados sobre el cielo, y todo ello ha sido aparente¬mente eyectado por la galaxia activa central (véase la figura 9-6).

Estaba tan seguro de que encontraría fenómenos caracterís¬ticos de eyección en esta galaxia que con el telescopio Schmidtde 1,2 metros de Monte Palomar apunté hacia el horizonte sury fotografié esta galaxia con filtros de líneas de emisión. Perolas luces de San Diego iluminaban demasiado el cielo y no con¬seguí ver nada. Unos años más tarde, V. Blanco, J. Graham,B. Lasker y P. Osmer descubrieron filamentos con líneas de emi¬sión en NGC 5128, con el recién estrenado telescopio de 4 me¬tros de Cerro Tololo en Chile. En la figura 9-4 se pueden verlos filamentos de emisión. Son muy estrechos y básicamenteapuntan en la dirección que va del centro de NGC 5128 hacialos lóbulos radio eyectados. Al igual que en el caso de M87,vemos claramente la evidencia del paso de algún tipo de objetodesde el núcleo activo hacia las regiones exteriores de la galaxia.

Un detalle notable que se observa en los filamentos de NGC5128 es su pequeñísima anchura. Uno de los filamentos interio¬res tiene una longitud de 2 minutos de arco y una anchura de7 segundos de arco. Otro filamento exterior tiene una longitudde 8 minutos de arco y tiene algunos subfilamentos ¡de menos de1,5 segundos de arco de anchura! Como ya comenté en el ca¬pítulo tercero, si hay algo que sale de la parte activa del núcleode la galaxia, que es muy pequeño, también tiene que ser depequeñas dimensiones. Dado que el rastro de una partícula, aligual que la estela de nubes que deja un avión reactor (tanto si

198 199

TABLA 9-1Anchura de los chorros

wM&w?-

m&im&mím: r¿¿ -i

•..: y V'&vi**'*:::*> -ÿ...'A?.

M87 60 pe chorro continuo con zonas compactas120 pe contrachorro, tamaño representativo

NGC 5128 90 pe chorro interior en rayos X y radio40 pe filamentos exteriores más estrechos

NGC 1097 200 pe chorro más estrecho a la distanciadada por el corrimiento al rojo

m:,

t

mrnwm suelto que se plantea es el de imaginar un mecanismo capaz decolimar de forma tan precisa un haz que sale del núcleo. Otroproblema extraordinariamente complicado es el de cómo inyec¬tar en el haz partículas de suficiente energía como para que via¬jen a velocidades próximas a la de la luz. Finalmente, hay unapregunta muy sencilla pero de difícil respuesta: ¿qué sucedecuando el haz llega a una distancia de la galaxia en la que debehaber un «lóbulo extenso»? La cuestión básica es que la ener¬gía pasa de una sección eficaz pequeña a otra grande, pero node forma gradual sino repentina. Se supone que los hot spotsque existen en los extensos lóbulos radio representan los pun¬tos de impacto de los haces sobre un medio exterior. Pero ¿porqué exactamente en este punto? ¿Por qué no más hacia afuerao hacia adentro? Y ¿qué es lo que ocurre cuando el haz gira?Los hot spots son relativamente pequeños y, a mi entender, seexplicarían mejor como cuerpos compactos que, después de uncierto tiempo, se expansionan o bien dan origen a una eyecciónsecundaria. (Eso es lo que se observa en los extremos de algu¬no de los chorros de NGC 1097.) Es posible que el haz tengauna componente iónica difusa, pero parece claro que debecontener aglomeraciones de material, como evidencian los ras¬tros filamentosos estrechos, los hot spots y la propia inyecciónde energía en los lóbulos exteriores.

t.

C. El alineamiento de las galaxias con las eyecciones radio

Si es cierto que hay objetos compactos que van desde el nú¬cleo de las galaxias hacia los lóbulos radio y quizás incluso másallá de éstos, ¿podemos observar alguna evidencia concreta desu existencia en toda la región en torno a las galaxias? La res¬puesta es un rotundo sí, aunque tal vez no en la forma que hu¬biésemos esperado. Aparentemente los objetos compactos dejande ser compactos.

Figura 94. La galaxia gigante NGC 5128 con los filamentos de emisión queapuntan en dirección nordeste. El detalle muestra el chorro en el interior tantoen longitudes de onda de rayos X (gris) como radio (blanco).

200 201

en esta línea nos encontramos con unos objetos que resultan sergalaxias E.

Como ya señalamos en la Introducción, los hechos que ob¬servamos son las leyes de la Naturaleza, y la teoría debe limitar¬se a enmarcarlos en un modelo útil y satisfactorio. Dudo muchode que en este preciso momento de la historia dispongamos deteorías más sofisticadas que las que lleguemos a tener en unfuturo. Pero hay algunas conclusiones a las que podemos llegaren la actual situación.

Una de ellas es que las galaxias E situadas en la mencionadalínea se originaron a partir de los objetos compactos que fueroneyectados por el núcleo de M87. Pero esta es prácticamente laconclusión sobre las galaxias a la que llegó Ambartsumian en1958, ¡inspeccionando las fotografías de que disponía en aquelentonces!

Más recientemente se han llevado a cabo una serie de ob¬servaciones independientes. Esta vez de rayos X. ¡Y otra vez lascoincidencias! La fuente de rayos X más potente que se ha en¬contrado hasta el momento en el centro del cúmulo de Virgo,aunque en esta muestra aparecen diferentes galaxias, está exac¬tamente sobre la línea de galaxias E. Esto puede observarse enla figura 9-5(b). De manera que la realidad física de la línea seconfirma de nuevo. Estas fuentes de rayos X en particular estánasociadas con galaxias grandes, de forma que, según parece, al¬gunas de las galaxias que se originaron en esta línea a partir dela eyección son activas en la actualidad.

Está clarísima la comparación que hay que hacer ahora:¿qué encontramos en la región en torno a NGC 5128, la otragalaxia E gigante que tiene chorros? Se parece a lo que encon¬tramos en M87. La figura 9-6 (panel central) muestra todas lasgalaxias brillantes que se encuentran en una región equivalenteen torno a NGC 5128. ¡También forman una línea! ¿Y cuál esesta línea? Resulta que está próxima a la dirección de eyeccióndel material radio de NGC 5128 y también a la dirección de losfilamentos estrechos de emisión que discutimos antes. La tabla9-2 muestra la rotación continua del ángulo desde la estructurainterna hasta la extema, lo cual se explicaría de forma natural poruna pequeña rotación con el tiempo de la dirección de eyec¬ción. Esta dirección también puede haber variado en M87 y asíse explicaría la falta de alineamiento del contrachorro con algu¬nas de las galaxias en línea (véase la próxima sección).

No tenemos observaciones de rayos X en toda la extensaregión en tomo a NGC 5128, de manera que no podemos exa¬minar el alineamiento de las fuentes de rayos X tal como hici-

GALAXIAS EY RADIOFUENTES

IO >2*

Q

llh56rnI2h30mA.R. (1950)

,3h02m 46

FUENTES DE RAYOS X

16*

DECL

12-

HI2h30m I4m 11h58m46m

A.R.

Figura 9-5. a) Todas las galaxias clasificadas como elípticas (E) en las proximi¬

dades de M87. La dirección del chorro óptico y radio y su contraextensión se

han representado por una línea a trazos. Las flechas indican las radiofuentes más in¬tensas. b) Observaciones de rayos X de una muestra incompleta en el cúmulo deVirgo. Nótese que las fuentes más intensas de rayos X, incluyendo M87 y M86,están sobre la línea del chorro y el contrachorro.

Algunas de las claves del problema, como de costumbre, setenían a mano desde hacía ya tiempo. En 1968 podía habersedibujado el diagrama de la figura 9-5(a). En él se representanlas posiciones de todas las galaxias elípticas (E) que existenen las proximidades de M87. Claramente definen una línea. Perolo más extraordinario es que esta línea es casi igual a la que

define el chorro de M87. Aquí no cabe hablar de accidentes y

olvidarse del hecho. El chorro óptico y el contrachorro tienensus contrapartidas radio, lo cual reafirma su existencia. Las ga¬

laxias E de la figura 9-5(a) fueron catalogadas por De Vaucouleursmucho antes de que se me ocurriese la idea de ver cómo esta¬ban distribuidas con respecto a M87 y comprobar si coinci¬día casi exactamente con la línea del chorro. Sabemos que enesta línea se ha eyectado algún tipo de material. (En realidad,podemos incluso ver el material en uno de los lados y los ras¬tros de su paso en el otro.) Y cuando examinamos qué más hay

202 203

TABLA 9-2Rotación de las estructuras de NGC 5128GALAXIAS BRILLANTES Y

RADIOFUENTES INTENSASRADIO FUENTE CEN A

NGC 5128 Estructura Angulode posición

o

5? r línea exterior de material radio (CEN A)línea exterior de galaxiaselongación de la parte luminosa externa de NGC 5128filamentos (exteriores)filamentos (interiores)chorro (interior) rayos X/radio

0-20°~ 12»~ 29°~ 38»

55» ± 2°53° ± 1°

£

D. Generaciones de galaxias en el cúmulo de Virgo

M87 está en el centro de uno de los cúmulos de galaxiasmás ricos. De hecho, se considera que el cúmulo de Virgo es elcentro del Supercúmulo Local, del cual son miembros destaca¬dos nuestra propia galaxia, la Vía Láctea, junto con las otras delGrupo Local (que está a unos 20 megaparsecs del centro). Perosi M87 es la galaxia más masiva en el centro del cúmulo deVirgo, ¿por qué sólo encontramos galaxias E, masivas y viejascomo M87, en la línea del chorro y del contrachorro? Se supo¬ne que las galaxias E están formadas por las estrellas más viejasque conocemos, que tienen prácticamente una edad igual a ladel universo. De manera que, a menos que las galaxias E dela línea de la figura 9-5 hayan envejecido de manera extraordi¬nariamente rápida por algún motivo, se supone que se originaronhace muchísimo tiempo. Su edad implicaría que se originaron apartir de los primeros objetos eyectados por M87. Si ello es así,¿dónde están las eyecciones más recientes y qué aspecto tienen?

Existen varias posibilidades. Una de ellas es que las eyeccio¬nes más recientes estén en la misma línea pero no hayan sidodetectadas. Es posible que sean demasiado débiles o que adop¬ten la forma de algo que no consideramos singular. Tambiéncabe la posibilidad, evidentemente, de que las eyecciones de M87sean intermitentes y que las épocas de formación de galaxiasestén separadas en el tiempo. Pero hay otra cuestión que com¬plica las cosas. Si las galaxias E que están en la línea de M87son realmente tan viejas y semejantes al resto de galaxias E queconocemos, entonces también ellas pueden haber dado origen aeyecciones que hayan creado otras galaxias, más jóvenes, en susproximidades.

Todo esto se confirma si consideramos las galaxias espirales,

*"ÿ A.R°(1950)Á.R~ (1950)”’

Figura 9-6. (Centro) Todas las radiofuentes y galaxias brillantes que se encuen¬tran en una región grande en tomo a NGC 5128 (los círculos negros representangalaxias E, los blancos, galaxias espirales o peculiares). (Izquierda) Mapa radio dela fuente Cen A, que muestra la extensión de las regiones emisoras en radio.(Derecha) Fotografía óptica profunda de NGC 5128 en la que se observan lasextensiones de las regiones exteriores de la galaxia, en la línea de eyección.

mos en M87. Pero hay surveys radio en esta región, y las flechasde la figura 9-6 muestran que las radiofuentes más brillantes con¬firman el alineamiento de las galaxias en NGC 5128. (Las radio-fuentes más brillantes en M87 también están alineadas en lamisma dirección.) Por si se necesitan más evidencias, puede ob¬servarse en la figura 9-6 (panel derecho) una fotografía profundade NGC 5128 en la que se ve material de la propia galaxia quese extiende en la dirección de los filamentos exteriores y de lalínea de galaxias y del material radio.

También se observa la presencia de algunas galaxias espira¬les y otras que no son E en la cadena de NGC 5128. Estas últi¬mas parecen indicar un origen más reciente de las galaxias queen el caso de la cadena de M87, formada exclusivamente porgalaxias E. Otro hecho interesante lo constituye el que muchasde las galaxias activas, tanto en la línea de M87 como en la deNGC 5128, tienden a ser dobles. Otras evidencias (capítulo sexto)implican que las compañeras que han sido eyectadas más re¬cientemente muestran una mayor tendencia a ser objetos múlti¬ples en interacción, que no están en equilibrio dinámico. Talvez las protogalaxias compactas múltiples o en proceso de fisiónson características de los estadios tempranos en la formación delas galaxias.

205204

que en general están formadas por estrellas mucho más jóve¬nes que las que encontramos en las galaxias elípticas. Las espi¬rales próximas a M87 forman una distribución aproximadamenteoval en torno a la línea de la figura 9-5, ¡pero con el centrode la distribución prácticamente sin espirales! Esta distribución delas espirales ya fue descrita en los primeros análisis por unode los investigadores con mayor experiencia en el cúmulo deVirgo, Gerard de Vaucouleurs.

En el reciente trabajo de C. Kotanyi (véase el Apéndice)puede observarse lo mismo. Parece claro que, si las galaxias Esecundarias en la línea de M87 eyectan los progenitores de lasgalaxias espirales en direcciones aleatorias, deberíamos encontraruna distribución oval hueca en el centro, más o menos lo quese observa en la práctica. Es muy difícil explicar de otra formaesta peculiar configuración de las galaxias espirales.

Claro que —y aquí es donde se complican las cosas en elcúmulo de galaxias de Virgo— si todas las galaxias espirales estáneyectando cuasares en varias direcciones, tal como hemos vistoen los capítulos cuarto y quinto, entonces en esa región debe dehaber actualmente muchas líneas de cuasares que se cruzan. Estorovoca que sea prácticamente imposible intentar discernir quécuasares pertenecen a cada galaxia. Por este motivo nunca meha interesado la observación de cuasares en el cúmulo de Virgo.

La situación no es, sin embargo totalmente desesperada.Hemos dicho que muchos cuasares a la distancia del cúmulo deVirgo serían demasiado débiles como para poder ser observadosfácilmente, en particular los cuasares en tomo a z =1,96. Perosi los cuasares de mayor luminosidad están asociados con las ga¬laxias más luminosas de Virgo entonces esta asociación puedeser reconocida. Después de todo, una de las conclusiones siste¬máticas de las evidencias que hemos ido recapitulando en lasdécadas pasadas es que las galaxias más brillantes están asocia¬das con los cuasares más brillantes.

Pero este análisis no se hizo público en forma escrita hasta1984, y entonces la conclusión a que llegaron él con sus cuatrocolaboradores fue que «... no existen evidencias concluyentes deasociaciones cuasar-galaxia en esta región...». En realidad, en elartículo se podía leer otra frase: que con el test unidimensionalde Kolmogorov-Smimov, «... no se encontraban asociaciones sig¬nificativas en ninguna muestra de galaxias, con excepción de las15 galaxias cuyo brillo es superior a la magnitud 12».

Por descontado esta asociación cuasar-galaxia, que puede des¬cubrirse leyendo detalladamente el artículo, fue atribuida a unposible efecto de selección, postulando que se habían pasado poralto los cuasares situados en los bordes de la región investigada.Pero la muestra de las galaxias más brillantes, de magnitud másbrillante que 11, y las galaxias E, que están más concentra¬das hacia el centro de la región, no fueron examinadas en rela¬ción con su asociación con cuasares. Y lo que es más importante,los candidatos a cuasar de un brillo superior a la magnitud 18,5y con mayor probabilidad de ser detectados, resultaban estarhacia el centro de la placa y próximos a las galaxias más brillan¬tes; pero no fueron examinados respecto a la asociación.

Para ilustrar lo que ocurre en este caso vale la pena echaruna ojeada a la figura 9-7(a). Esta figura muestra los candidatosque fueron examinados respecto a su asociación con las ga¬laxias de la placa. Están bastante esparcidos, ¿verdad?

Ahora miren la figura 9-7(b), inmediatamente al lado de laanterior, donde se han dibujado solamente los cuasares de mag¬nitud m = 18,5 y más brillantes y las galaxias E de magnitudm =11,0 y más brillantes. Es evidente que la asociación entre loscuasares más brillantes y las galaxias más brillantes y más masi¬vas salta tanto a la vista ¡que no necesita ningún test estadístico!

Discutir durante páginas y páginas una contrastación estadís¬tica altamente especializada que da la impresión de rigor —y tam¬bién la implicación de no asociación— y al mismo tiempo olvi¬darse de la predicción de una asociación significativa que resultaobvia con solo mirar los datos no es exactamente lo que yollamaría aplicar el método científico.

Pero la asociación de cuasares con las galaxias del cúmulode Virgo no termina con lo que acabamos de discutir. Dos delos cuasares más brillantes se encontraron extraordinariamen¬te cerca de las galaxias E de gran masa localizadas en el nú¬cleo del cúmulo de Virgo. Un cuasar, de m= 18,5, se encontró a2,3 minutos de arco de distancia proyectada a M84 y otro, dew =18,5, a 0,8 minutos de arco de distancia proyectada a NGC4550. Pero estas dos galaxias ¡resultan estar entre el reducido

E. Los cuasares de Virgo

En 1978 se obtuvieron tres fotografías de prisma objetivo conel telescopio Schmidt británico situado en Australia. X.T. He, elbrillante astrónomo chino que tan hábilmente descubrió los cua¬sares en tomo a la galaxia con chorro NGC 1097 (capítulo cuar¬to), seleccionó los candidatos a cuasar en la región del cúmulode Virgo. Y encontró que los cuasares tendían a estar más cer¬ca de las galaxias brillantes que de las débiles.

206 207

EL CENTRO DE CUMULO DE VIRGO

es a posteriori sino que se trata de un hecho nue hahía sido oh-feto de predicción. Y por supuesto si la prohaTiilidad rie. un solo~~suceso essuíicientemente neoueña. eTHiecho esde.r.Tsivñ" F7~RTexperimentum crucis que todo ermundcTanüa buscando. La si¬tuación es parecida al cuasar que se encontró recientemente asólo 0,3 segundos de arco del núcleo de una galaxia de peque¬ño corrimiento al rojo (Huchra et al. 1985). Se anunció que setrataba de una lente gravitatoria. pero si uno lee más allá delsumario puede encontrar entre el texto que la probabilidad deque sea un cuasar de fondo accidentalmente sometido al efectolente es de sólo 2 X 10-4. Dado que la probabilidad de que seauna lente gravitatoria es sólo de una entre cinco mil, de lo quese trata entonces, aunque los autores lo pasen por alto, es deuna confirmación de la predicción de asociación cuasar-galaxia.Tal vez los autores se obstinen en ignorar esto hasta que se ju¬bilen. Es una lástima que algunos de ellos sean bastante jóvenes.

Todavia hay otras anomalías evidentes en relación con loscuasares de la región de Virgo, si sometemos a consideración elotro parámetro observado: su corrimiento al rojo. Para nuestrasorpresa, menos del 10 por ciento de ellos tienen corrimientos alrojo próximos a z= 1,96, que es el corrimiento al rojo más co¬mún entre los cuasares del resto de la esfera celeste. La distribu¬ción de los corrimientos al rojo en estos cuasares de Virgo pre¬senta una constante de periodicidad ligeramente mayor que laobservada en los grupos que hemos descrito en los capítulos pri¬mero y quinto. Entre los cuasares próximos a la línea de ga¬laxias E en M87 se tienen los siguientes corrimientos al rojo:

B) CUASARES CONFIRMADOSV GALAXIAS MAS BRILLANTES A) CANDIDATOS A CUASAR

|g

DECLDECL

14 - 14 - 8o

TS6'''M89

12 -

lZtl30m 22mI2h30m 38m22m38mA.R.A.R.

Figura 9-7. a) Candidatos a cuasar en el centro del cúmulo de Virgo, b) Loscuasares confirmados más brillantes (m <18,5) y las galaxias E más brillantes enla misma región. Se han dibujado sólo los Cuasares con corrimiento al rojo z>0,3.

número que define la línea (véase la figura 9-5) centrada en M87!Si tomamos un valor conservadoramente grande para la den¬

sidad media de cuasares, de 0,5 por grado cuadrado más brillan¬tes que esta magnitud, podemos fácilmente calcular unas proba¬bilidades (veáse el Apéndice del capítulo primero) de p= 2 X 10~3y p = 3 X 10-4 de encontrar casualmente estos cuasares tan cercade un punto cualquiera sobre la bóveda celeste. Y ahora es ló¬gico hacernos la pregunta: ¿cuál es la probabilidad de encontrarpor casualidad estos dos cuasares tan cerca de dos miembros dela línea de galaxias E descubierta en 1968 en la región de M87,que es el núcleo del cúmulo de Virgo? La probabilidad de en¬contrar el cuasar más cercano a una de estas 11 (según la clasi¬ficación más reciente) galaxias E es 11 x 3 x 10ÿ = 3 x 10~3. Laprobabilidad de encontrar el siguiente es 11 X 2 X 10~3 = 2 x 10~2.La probabilidad de encontrarlos ambos en una misma muestraes ~1(H. Dicho en otras palabras, la probabilidad de encontrardos de los cuasares más brillantes en esta placa cerca de losmiembros de la cadena de M87 ¡es de alrededor de una entrediez mil!

¿Acaso no es sorprendente que los autores pasasen por altoesta notable confirmación de la asociación de cuasares brillantescon las galaxias de mayor masa en Virgo? Bien, tal vez sorpren¬dente no sea la palabra más adecuada.

Evidentemente habrá quien proteste diciendo que todo estono es más que estadística con números pequeños y cálculos aposteriori (una vez conocido el hecho). Pero, como hemos vistoen todas las evidencias presentadas a lo largo de este libro, no

__

Valores observados delcorrimiento al rojo

Valor previsto con una constante deperiodicidad del corrimiento al rojo

Alog (1 +z) = 0,098

0,42 0,420,72 0,781,25 1,231,79 1,79

2,50, 2,46 (más débiles) 2,50

Esta periodicidad en el corrimiento al rojo de 0,098 que seajusta con la de los cuasares de Virgo supone el mayor interva¬lo que se ha encontrado hasta el momento en grupos de cuasa¬res. Las evidencias que se tienen por el momento (por ejemplo,de datos no publicados sobre la región de NGC 520/NGC 450)indican que los intervalos de periodicidad mayores implican ma-

208 209

yores luminosidades. Esto supondría que los cuasares en cues¬tión serían los más luminosos observados hasta el presente. Esteresultado parecería coherente, ya que el cúmulo de galaxias deVirgo está entre los grupos más distantes que hemos considerado.Otros cinco cuasares próximos a la línea de M87 tienen corri¬mientos al rojo próximos a z —2,2. No está claro si son cuasaresque están delante, asociados con otras galaxias de la región, o sirepresentan una dispersión de las propiedades de los cuasaresde la línea. Las respuestas a estos interrogantes requieren pro¬gramas de observación sistemáticos y completos, no las actuales''muestras pequeñas e incompletas que tardan muchos años en'publicarse hasta míe nrTe.ncaian religiosamente con las interpre¬taciones canónicasÿ

En cualquier caso, hemos visto que cuando consideramos losdatos que se poseen en la actualidad, las predicciones de asocia¬ción se ven confirmadas en el sentido de que los cuasares másluminosos están asociados con las galaxias de mayor masa en elcúmulo de Virgo.

de esperar, y en realidad es lo que observamos, una actividad secunda¬ria en estos cuerpos eyectados, como si fuesen una versión muy pareci¬da, a escala menor, de los cuerpos progenitores. El cuadro que se dibujaes el de cuerpos eyectados inicialmente compactos que se expansionany que ellos mismos sufren eyecciones, probablemente acompañadas degas, polvo y formación estelar, convirtiéndose en galaxias activas. Conel tiempo se supone que van creciendo, pero en cualquier caso van acer¬cándose al equilibrio, evolucionando hacia galaxias más relajadas, de tiposmás tardíos. ¿Hay otra conclusión que no sea que estos objetos eyecta¬dos, progenitores de las galaxias, son los cuasares?

Aunque son mucho menos masivas que las galaxias gigantesM87 y NGC 5128 que acabamos de ver, la implicación es quela línea de compañeras que emanan de M31 en el Grupo Local(véanse las figuras 8-11 y 8-12) también se originaron por eyec¬ción en un determinado momento del pasado. Como ya hemosmencionado en la discusión, la eyección sería más o menos a lolargo del eje menor actual de M31, la dirección más natural paraque pueda proceder libremente una eyección en una galaxia consimetría rotacional. Con respecto a esto, recuerdo haber vistoun mapa radio de M31 realizado con el gran radiotelescopio ho¬landés. En él se veía un considerable número de pequeñas ra-diofuentes que emergían a lo largo del eje menor de M31 enambas direcciones, formando una especie de configuración en S.El astrónomo que me lo enseñó estaba muy inquieto con esteresultado inesperado y de difícil explicación. Ya entonces tuveel presentimiento de que este importante resultado pasaría inad¬vertido y ciertamente todavía hoy es prácticamente desconocí-.do. Parece que los fenómenos de eyección y contraeyecciónocurren en el universo en un rango de escalas enorme. Aquí lohemos visto en la estructura de los mayores grupos y cúmulosde galaxias, y se observa al nivel de las más pequeñas estrellasen formación (estrellas T Tauri y objetos Herbig-Haro), y pro¬bablemente también en las minúsculas y degeneradas estrellasde neutrones conocidas con el nombre de pulsars.

No está claro, no obstante, que todas las cadenas de galaxiasresulten de procesos de eyección. Tal vez algunas deban su ori¬gen a que la materia se condensó en estructuras filamentosasen el universo primitivo. Esta es la hipótesis normalmente acep¬tada por la astronomía convencional. Pero si algunas cadenas seoriginaron en eyecciones tal vez toda la materia extragaláctica

del universo se desarrolló, ¿n primer lugar, a partir de unos cuan~tos núcleos activos y, después, a partir de otros centros secünda-Tioír e incluso tal vez terciarios. Valdría la pena examinar esteconcepto con una mentalidad abierta. Pero sea cual sea su ori-

'

F. Cadenas de galaxias

Acabamos de ver líneas de galaxias asociadas con M87 yNGC 5128. Resulta una propiedad curiosa y atractiva del uni¬verso el hecho de que una gran cantidad de material extragalác¬tico esté dispuesto en configuraciones lineales. Por ejemplo, ycon el fin de establecer otra prueba de la realidad de las líneasde galaxias en M87 y NGC 5128, me dediqué a investigar las 14radiofúentes más brillantes del cielo, incluyendo Virgo A y Cen-taurus A, asociadas con galaxias brillantes. Casi todas resultaronestar asociadas con cadenas de galaxias, y en los casos en losque estaba bien definida la línea de la eyección radio ésta coin¬cidía con la línea de galaxias. Aunque este resultado ha sidoignorado sistemáticamente desde 1968, la única interpretación ra¬zonable es la de que las galaxias de estas líneas se hayan origi¬nado en un proceso de eyección en la galaxia central. Copio demi artículo de 1978 en el volumen en honor de Ambartsumian:

Evidentemente las galaxias que forman estas líneas no son, en ge¬neral, muy compactas. Esto llevó a la conclusión de que sus progenito¬res sí lo fueron y que después se expansionaron y evolucionaron hastagalaxias normales. Los objetos compactos del tipo asociado a eyeccio¬nes que hemos estado discutiendo son particularmente activos y es deesperar que evolucionen hacia sistemas más relajados. De hecho sería

211210

gen, el hecho es que las cadenas y filamentos de galaxias cons¬tituyen una estructura muy común en la distribuciórTtle las gaTlaxias en el cielo. ' ~

Jan Oort fue el primero (que yo sepa) en señalar la existen¬cia de estas estructuras a gran escala, al nivel de cúmulos y su-percúmulos. En el recientemente publicado Catalog of SouthernPeculiar Galaxies and Associations de Arp y Madore una de lascategorías más numerosas era la de «cadenas de 4 o más galaxiasalineadas». En la figura 9-8 mostramos uno de los ejemplosde cadenas de galaxias incluidos en el catálogo. Estas estructurasalineadas también plantean una paradoja que n<5~tiene solucióndesde la interpretación

4 •

• #

«ÿ.

%convencional cOTr-reSpécto a los corrí-

Se trata de que los corrimientos al rojo de los miembros delas cadenas son suficientemente diferentes como para que, si losinterpretamos como velocidades, las cadenas desaparezcan en untiempo mucho menor que la edad de las galaxias. En la cadenade galaxias que pasa por M31 se puede ver fácilmente no sóloque las compañeras tienen un corrimiento sistemático con res¬pecto a M31, sino también que tienen diferencias mutuas delorden de 100 km/s. En la línea de galaxias que pasa por M87el rango de corrimientos al rojo es de unos 3.000 km/s —unaverdadera explosión de la línea—, todo ello con galaxias que sesupone que son de las más viejas que conocemos, icon una edaddel orden de 1010 años!*

Obviamente esta es otra prueba de que los corrimientos alrojo no pueden ser debidos solamente a la velocidad, sino quedeben contener diferentes componentes intrínsecos. Siempre,claro está, que las líneas sean reales. Dejo al lector que decidasi las líneas son reales o simplemente meros accidentes. Pue¬de ver las figuras 8-11 y 8-12, 9-5, 9-6 y 9-8. En el Apéndice sedan otras referencias. En el fúturo, el estudio de los corrimien¬tos al rojo de las cadenas de galaxias deberá proporcionamosuna valiosa oportunidad para estudiar la relación del exceso enel corrimiento al rojo y el tipo de galaxias.

De hecho, yo creo que el estudio de las cadenas de ga¬

laxias obligará a cambios drásticos e inesperados en nuestraconcepción sobre las galaxias y su papel en el universo. Si.~pofejemplo, se dibujan las galaxias "con corrimiento-al rojo entre3.100 < cz0 < 5.100 km/s, se observa que describen un enormefilamento que abarca más de 40 grados sobre la bóveda celeste.

'* .M. \-ÿ .

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Figura 9-8. Cadena de galaxias en no equilibrio.

Este filamento está centrado en la galaxia espiral Sb, brillantey relativamente próxima, M81. La investigación de todas las ga¬laxias de mayor brillo aparente en el hemisferio norte muestraque 13 de entre 14 situadas en regiones poco pobladas tienen lí¬neas similares de galaxias de elevado corrimiento al rojo ema¬nadas de ellas. Parece que el origen de estas líneas sea el de laeyección. Es posible que la explicación del elevado corrimientoal rojo, de la naturaleza y del origen de las galaxias de estas lí¬neas provoque que, en el fúturo, la astronomía actual parezcamás primitiva que lo que nos parece a nosotros la de Ptolomeo.

* A 1.000 km/s, una galaxia recorrería 10 megaparsecs en 10 mil millones deaños, la mitad de la distancia entre nuestra galaxia y M87. (N. del A.)

213212

G. Corrimientos al rojo sistemáticos de radiogalaxiasy galaxias espirales

Existen algunas correlaciones bien establecidas de ciertostipos de galaxias con el exceso en el corrimiento al rojo. Porejemplo, hay una correlación entre el corrimiento al rojo intrín¬seco y la emisión radio en galaxias. Así se descubrió hace másde doce años cuando Tifft señaló que las radiogalaxias del cúmu¬lo de Coma tenían corrimientos al rojo medios equivalentes aunos 700 km/s más que la media de las otras galaxias no emi¬soras radio del mismo cúmulo. Más tarde Sulentic demostró queocurría lo mismo en Virgo. El survey más reciente y completo deradiogalaxias en los cúmulos de Coma, Virgo y Hércules, reali¬zado por E. Valentjin, proporciona evidencias inequívocas de quelas radiogalaxias de estos cúmulos tienen corrimientos al rojosignificativamente mayores en promedio. Evidentemente este re¬sultado establece por sí solo la existencia de corrimientos al rojono debidos a la velocidad.

La consecuencia para los grupos y líneas que hemos venidoestudiando es la siguiente: si la galaxia grande central no tieneuna gran emisión radio, entonces se observa que es la que tie¬ne menor corrimiento al rojo en el grupo mientras que las com¬pañeras, como en el caso de grupo, semejantes al de M31, tienencorrimientos al rojo típicamente mayores. Pero si la galaxiamayor es una radiofuente, entonces la tendencia se invierte y esella la que tiene un corrimiento al rojo mayor en el grupo. Asípuede apreciarse en el caso de M87, la galaxia mayor en el cen¬tro de la línea de galaxias, que es una potente radiofuente. Tieneun corrimiento al rojo equivalente a varios centenares de km/smás que la media del resto de galaxias de la línea. Por lo tanto,debemos analizar cuidadosamente los grupos y comprobar cuáles el tipo de galaxia dominante, intentando distinguir efectos deeste tipo.

Otra correlación entre el corrimiento al rojo y el tipo de ga¬laxia se manifiesta en la diferencia en el corrimiento al rojo in¬trínseco entre galaxias elípticas y espirales. Este importante efec¬to ya fue señalado por T. Jaakkola en 1971 y de nuevo en 1973.Tanto en pares, grupos o en cúmulos de galaxias, cuando se sabede manera comprobable que están a la misma distancia, las es¬pirales tienen sistemáticamente el mayor corrimiento al rojo. Estehecho se ha puesto en evidencia muchas veces, por ejemplo enalgunas de las referencias que se dan en el capítulo séptimo. Laúltima de estas demostraciones corresponde al trabajo de Ed¬mond Giraud. Los datos que se recogen en la figura 9-9(a) mues¬

tran claramente que las espirales Sbc y Se de una amplia muestrade grupos tienen un exceso en el corrimiento al rojo equivalen¬te a unos 100 km/s. Un efecto incluso más consistente ha sidodemostrado para el caso de los cúmulos de galaxias, como puedeverse en la figura 9-9(b).

Este efecto es otra prueba, por sí solo, de los corrimientosal rojo no debidos a la velocidad. El efecto es muy claro en uncúmulo como Virgo, donde las espirales brillantes tienen corri¬mientos al rojo mayores que las elípticas en valores que van delos cientos a los miles de km/s, a pesar de estar todas ellas cla¬ramente en el mismo cúmulo. Los intentos de eludir este hechohan resultado, a mi entender, bastante lamentables. En el cúmu¬lo de Virgo, por ejemplo, cuanto más tardío es el tipo de lasespirales (esto es, menos regular es su estructura, más parecidaa las clases irregulares Sd y Sm) menos luminosas y más nume¬rosas son aquéllas. En otras palabras, ya no son espirales sinogalaxias enanas. Añadiendo muchas de estas enanas de peque¬ño corrimiento al rojo a las espirales verdaderas, de mayor masa,algunos investigadores consiguen que desaparezca la diferenciaen el corrimiento al rojo entre espirales y elípticas. En un re¬ciente coloquio sobre el cúmulo de Virgo señalé que tratar losdatos de esta manera no era jugar limpio. Después de escucharmi alegato detenidamente, el encargado de resumir la discusiónNC levantó y dijo que este molesto efecto había felizmente des¬aparecido ¡una vez se tuvieron a mano datos mejores!

¿Cómo encaja el exceso en el corrimiento al rojo de las ra¬diogalaxias y de las galaxias espirales con el exceso en el corri¬miento al rojo de las galaxias compañeras que discutimos en elcapítulo séptimo? La naturaleza de las galaxias compañeras puedesugerir una explicación. Las galaxias compañeras, si se han for-mudo como resultado de una eyección más reciente por partede la galaxia grande, deberían ser más jóvenes. Incluso en elsupuesto de que se hayan formado de otro modo, las galaxiascompañeras contienen un mayor porcentaje de estrellas jóvenesque las galaxias en general, lo cual implica que también se hanformado en época más reciente que las otras galaxias. Desde elpunto de vista observacional, las galaxias con poblaciones estela¬res más viejas tienden a situarse en el centro de los cúmulos ylos grupos, mientras que las espirales tienden a estar preferente¬mente en las partes exteriores, lugar que lógicamente les corres¬ponde en el caso de haber sido eyectadas por las galaxias centralesmás viejas. Las espirales tienen menor masa que las galaxias Ede brillo aparente comparable. Por lo tanto, tienden también a»cr galaxias compañeras en el sentido de la masa. Además, si

214 215

I

GRUPO DE GALAXIAS

Aztkm/sec)

CUMULOS DE GALAXIAS

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Sfl.Sb Sbe.Sc Tipo morfológico E So.Sb Sbc.Sc •Ai. V . m.Figura 9-9. a) Corrimiento al rojo intrínseco de las galaxias espirales en gruposfísicos (de E. Giraud). b) Corrimiento al rojo intrínseco de las galaxias espiralesen cúmulos (Moles, Noltale, Giraud).

tanto las galaxias compañeras como las espirales tienden a sermás jovenes que la media, también tienden a ser más activasen el sentido de ser proclives a presentar eyecciones o explosio¬nes radio. En conjunto, pues, bajo mi punto de vista, las carac¬terísticas de juventud y actividad estarían empíricamente ligadasal exceso en el corrimiento al rojo.

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Figura 9-10. La galaxia NGC 3561. Se ve claramente la eyección hacia el nortey hacia el sur. El contrachorro parece haber perforado una galaxia espiral vecina.

La imagen de tipo estelar más próxima al oeste de la galaxia es un cuasar decorrimiento al rojo próximo a 2.

este caso, la imagen estelar más cercana al oeste de la galaxia E.Hay otras galaxias, aparte de las E, que también pueden eyec-

tar material. De hecho existen evidencias de que los fenómenosde eyección ocurren a diferentes escalas y en muchos y diver¬sos objetos del universo.

Un ejemplo de estos fenómenos son los flujos bipolares que

NO cree ocurren en objetos asociados con la formación de es¬trellas en nuestra galaxia. Otro ejemplo lo constituye SS433, la•Xtraordinaria estrella que según se supone está eyectandolna-terial luminoso a velocidades próximas a las de la luz. Pero, porlo que a nosotros respecta, uno de los casos más interesantes esel de las eyecciones colimadas en galaxias espirales, ilustradasen el ejemplo de la figura 9-11. Si un objeto hubiese caído en lagalaxia de la figura 9-11 sería necesaria la presencia de un me¬dio que interactuase con el objeto para que hubiese dejado elrastro que se observa. Puesto que no es muy probable la exis¬tencia de un medio tal, concluimos que el rastro es el frutode una eyección, tal vez desde un punto de ruptura visible en

H. Eyección en galaxias espirales y posibilidad de laformación de los brazos espirales

Hemos visto que las galaxias E más grandes que se cono¬cen, M87 y NGC 5128 (las radiofuentes Vir A y Cen A), eyec-tan material de manera evidente. Hemos mencionado el hechode que los estudios sistemáticos muestran que las galaxias E pue¬den, en general, presentar erupciones periódicas. En la figura 9-10se muestra un ejemplo de una galaxia E débil, y presumible¬mente distante, que está eyectando material. Vemos la pequeñaeyección en la dirección sur de la galaxia E, pero probablementeno podríamos ver el contrachorro en la dirección opuesta de noser porque en su camino se encuentra una galaxia espiral. Y loque ocurre es que podemos ver al contrachorro incidiendo sobrela galaxia espiral y creando un espectacular penacho que se ex¬tiende en la dirección de la línea de eyección. Y naturalmen¬te allí tenemos al omnipresente cuasar en las proximidades, en

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Figura 9-11. Galaxia espiral que eyecta un filamento de material y que muestraun efecto de retroceso.

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el brazo espiral. Esta eyección es probablemente el mismo suce¬so que ha provocado el aparente «retroceso» que se observa enla galaxia. Hay que señalar la finura del filamento, de anchuramás o menos constante a lo largo de una extensión relativamen¬te grande.

Sin embargo, tal como vimos en la galaxia espiral con chorrosque discutimos en el capítulo cuarto, la eyección en el plano dela galaxia espiral proporciona la mayor cantidad de información,debido al efecto que puede tener sobre el gas, el polvo y losbrazos espirales, todo ello situado como está en el plano dela galaxia. P. van der Kruit, J.H. Oort y D.S. Mathewson discu¬tieron en 1972 un ejemplo extraordinariamente relevante de estetipo. Tal como muestra la figura 9-12, dos filamentos curvosde emisión radio emergen del núcleo de esta galaxia espiralgrande y próxima, NGC 4258. ¡Pero estos filamentos no son losbrazos espirales que se ven ópticamente! Los brazos espiralesnormales formados por estrellas azules y regiones de emisiónsalen del núcleo formando otro ángulo.

¿Qué es lo que aparece en el lugar de los brazos radio? Pues

Figura 9-12. La galaxia espiral NGC 4258 con brazos radio que han sido eyecta-dON por el núcleo a lo largo de un filamento de emisión, probablemente el naci¬miento de un nuevo conjunto de brazos espirales o el residuo de antiguos brazos.

precisamente lo que vimos en la dirección de la eyección radio•n M87 y NGC 5128: filamentos de emisión. Los filamentos de•misión fueron descubiertos en 1961 mediante las refinadas téc¬nicas fotográficas de G. Courtes y P. Cruvellier. Los autoresdo unas observaciones radio posteriores han sugerido que los fi¬lamentos de emisión y los brazos radio fueron causados por«... nubes», expulsadas del núcleo en las dos direcciones opues¬tas del plano ecuatorial hace unos 18 millones de años, a veloci¬dades de entre 800 y 1.600 km/s.* Además de este ejemplo, las

•Abundando en ello, dos observaciones recientes a cargo de J.R. Roy yR, Aresenault han mostrado que la emisión en el brazo radio sudeste es muy

es decir, contiene un rango de corrimientos al rojo más grande de lo ha-MIUNl. ¿Representa esto un rango de velocidades en este protobrazo? Nos encon¬tramos unte un objeto clave para el estudio del proceso de formación de los•raros espirales. (N. del A.)

218219

galaxias espirales que poseen núcleos muy energéticos (las lla¬madas «Seyferts») presentan evidencias de chorros que emer¬gen de sus núcleos (NGC 1068 y NGC 4151 son dos casos).

Las observaciones nos están diciendo dos cosas. En primerlugar muestran que las galaxias espirales pueden sufrir los mis¬mos tipos de comportamiento eyectivo que hemos visto en lasgalaxias E gigantes y emisoras radio. Esto no deja de tener sen¬tido porque tanto las galaxias E como las espirales pueden tenernúcleos activos y estos núcleos activos son, sin duda alguna, lafuente de las eyecciones. Sin embargo hay una diferencia, y éstaes que las galaxias espirales tienen discos que están en rotacióny cualquier rastro de tipo lineal en su plano se ve pronto curva¬do y cobra un aspecto espiral por la rotación diferencial (las par¬tes exteriores se quedan atrás con respecto a las interiores) enel plano del disco.

En realidad, esta última conclusión sugiere una explicacióngeneral para un enigma muy antiguo. Desde que se observó queun número muy apreciable de galaxias tenía brazos espiralessimétricos, normalmente dos, se venía planteando la siguientecuestión: ¿cuál es el origen de las galaxias espirales? ¿cómo seexplican sus brazos?

Ambartsumian lanzó la idea, en 1958 y de nuevo en 1964,de que la eyección en el núcleo de una galaxia podía producirel tipo de perturbaciones que originarían la formación de susbrazos espirales. STSTHuang v ParisPismis propusieron de mane¬ra independíente está misma hipótesis en 1960. En 1969, ba¬sándome en evidencias morfológicas y en ejemplos de galaxiaspeculiares, yo mismo propuse que la causa de la estructura es¬piral es en general la eyección. Las observaciones de NGC 4258que acabamos de discutir apuntalaron esta explicación proporcio¬nando un ejemplo específico de un protobrazo (emisión de gas)que se formaba como resultado de una eyección. Los astróno¬mos que observaron recientemente NGC 5128 demostraron quese produce una formación de estrellas a lo largo de los filamen¬tos de emisión, que, como hemos visto, fueron causados poreyecciones recientes. (Los brazos espirales están caracterizadospor sus estrellas jóvenes, calientes y brillantes; es decir, porla existencia de una formación estelar relativamente reciente.)Con los filamentos de emisión y la formación estelar tenemostodos los ingredientes para formar un brazo espiral. Ahora sola¬mente nos hace falta la rotación diferencial del gas del disco paraproporcionar el momento angular a los brazos y obligarlos aadoptar su característica forma espiral. Tal vez el campo magnéti¬co existente a lo largo de los brazos espirales curvados convierta

la velocidad de eyección en velocidad de rotación. Finalmente, lle¬gados a este punto, puede que entren en acción los mecanismosconvencionales de compresión por ondas de densidad y forma¬ción estocástica de estrellas (random walk o «camino aleatorio»).

Vemos, pues, que existen indicios observacionales para creerque los maravillosos y omnipresentes brazos espirales que se venen tantas galaxias tienen en realidad su origen en la eyecciónde material desde el núcleo de la galaxia. Tal vez los brazosggan los rastros de las mismas eyecciones que dieron origen al

itos-xuasafS5:-:-" ~comentario? hemos visto compañeras de espira¬

les, que tal vez se han originado por eyección, alineadas en ladirección de los ejes menores. También hemos visto evidenciasde eyección en el plano de rotación de las espirales (en ángulorecto con los ejes menores). Entonces, ¿en qué dirección eyec-tan las espirales? Bien, tal vez puedan hacerlo en cualquier di¬rección. Cuando lo hacen a lo largo del eje menor, el materialeyectado escapa del plano sin prácticamente ninguna interacción.Cuando la eyección se produce en el plano, da origen a los bra¬zos espirales y —dado que el material eyectado se ve desaceleradopor su interacción con el material del plano— aquél no escapamuy lejos de la galaxia que lo originó. ¿Qué esperaríamos en¬contrar en este último caso? ¡Pues ni más ni menos que galaxiascompañeras en los extremos de los brazos espirales! Pero esta•8 precisamente la clase especial de objetos del Atlas of PeculiarGalaxies, como se muestra en la figura 6-1, que dio origen altema de las compañeras con exceso en el corrimiento al rojo.

¿Qué más se eyecta aparte de protogalaxias compañeras?Hemos visto hidrógeno con corrimiento al rojo anormal a lolargo del eje menor de M31, y también hidrógeno en la líneaque va de M33 a NGC 300. Si miramos más o menos en direc¬ción al este de la galaxia con eyección NGC 4258, observare¬mos un hilo rectilíneo y largo de hidrógeno neutro que abarcaunos 30-50° del cielo desde NGC 4258: (mapas de Dwingeloo).Pero si este hidrógeno está asociado con NGC 4258, tiene uncorrimiento al rojo más negativo que la galaxia en una veloci¬dad equivalente de 500-600 km/s. Evidentemente, NGC 4258 po-dríu resultar ser una galaxia más próxima de lo que creemoscon un corrimiento al rojo intrínseco de este orden. Aún asítendríamos este hidrógeno con un corrimiento negativo con res¬pecto a nuestra propia galaxia. Sin embargo, si el corrimientodel hidrógeno del Grupo Local resulta ser negativo intrínseca yllltemáticamente, valdría la pena considerar la identificación deONte hilo con NGC 4258.

nacimiento de

220 221

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MAPA DEL HIDROGENO DE NGC 1073

I. NGC 1073, la galaxia espiral con tres cuasares oí*u' ROTACION DE LAGALAXIA/Al principio del capítulo primero, hablamos de una galaxia

espiral que tiene tres cuasares tan cerca que la .probabilidad deque ello sea casual es prácticamente despreciable. Vimos en elcapítulo quinto que, a pesar de las grandes diferencias entre loscorrimientos al rojo de los tres cuasares, los tres se ajustan exac¬tamente a la relación de periodicidad exhibida por la mayoríade cuasares. Pero nunca ha existido ninguna evidencia tangi¬ble de interacción entre estos cuasares y el disco de NGC 1073sobre el que se ven proyectados. Por lo tanto es lógico el interéscon que examiné el mapa de hidrógeno neutro de NGC 1073 queStephan Gottesman obtuvo recientemente con la ayuda del ins¬trumento más potente para la realización de observaciones radiodetalladas, el Very Large Array. En la figura 9-13 se han repro¬ducido algunos de los contornos de ese mapa.

Para mi desilusión, no había nada fuera de lo habitual en lasposiciones proyectadas de los tres cuasares en el mapa. Pero mi¬rándolo más detenidamente se pueden observar tres concentra¬ciones de hidrógeno en la parte oeste de NGC 1073, formandouna estructura que se parece a la disposición de los tres cuasa¬res. Si uno entonces «gira» los tres cuasares en la dirección derotación de la galaxia, nada por aquí nada por allá, ¡y los trescuasares coinciden prácticamente con las tres concentracionesde hidrógeno! Y es que, claro, ¡no nos habíamos acordado deque la galaxia giraba! El lector puede juzgar por sí mismo mi¬rando la posición de los pequeños círculos en la figura 9-13.

¿Qué puede significar eso? Si recordamos nuestro modelo,un objeto muy compacto, un protocuasar, es eyectado del nú¬cleo de una galaxia. Si junto con este cuerpo ha sido eyectadoun material difuso, éste interactuará con el hidrógeno del discode la galaxia si la eyección es en la dirección del plano. Estehidrógeno puede ser arrastrado desde las regiones internas dela galaxia o bien compactado por la eyección hacia las regionesexteriores. Lo importante es que el material que ya está en ro¬tación en el disco arrastra esta concentración de hidrógeno enla dirección de rotación, dejando atrás el protocuasar. La sepa¬ración resultante depende de alguna forma de la velocidad y dela sección eficaz de interacción del material difuso que acompañacada cuasar, de manera que no es de esperar una corresponden¬cia perfecta en la posición. Pero dado que las galaxias pequeñasdan una vuelta cada 2 x 1(H años, esperaremos una rotación de

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Figura 9-13. Mapa del hidrógeno neutro de NGC 1073 (véase la figura 1-2). Loscircuios pequeños muestran la posición de tres cuasares una vez girado un ángu¬lo de 20 grados en el sentido de la rotación de la galaxia.

20° en unos 107 años. Esa es exactamente la escala temporal queobtuvimos para los cuasares eyectados en NGC 1097 en el capí¬tulo cuarto. También nos sugiere otro mecanismo para obtenerla rotación angular entre las líneas de cuasares y de las nubesde hidrógeno eyectado en M33 y NGC 300.

Puede observarse el borde aplanado en los contornos del hi¬drógeno próximos a los dos cuasares que están más hacia eloeste. Se trata de un rasgo muy peculiar y podemos conjeturarque uno de los cuerpos eyectados situado más hacia el exteriorha explotado, empujando al hidrógeno hacia los cuasares quevemos, o bien existe tal vez una caída gravitatoria hacia loscuasares. Está claro que este es uno de los objetos prioritariospara ser estudiados más a fondo.

Para resumir: la característica más importante del hidrógenorecientemente observado en NGC 1073 la constituye la existen¬cia de concentraciones que aparentemente están relacionadas conlos cuasares. Es una prueba adicional, y ahora directa, de su aso¬ciación con la galaxia. Y lo que es casi tan importante, los cua¬sares están a una distancia angular por detrás de las concentra-

222 223

de material emisor en rayos X con cuasares eyectados? La res¬puesta es que sí. Ya vimos en el capítulo cuarto que la galaxiaen explosión NGC 520 tenía una línea de cuasares que emergíade ella. Existe mucho material emisor en rayos X en torno aNGC 520 y la parte más externa de este material está alargada enla dirección de la línea de cuasares. Al igual que en el caso deNGC 1097, algunas partes de esta emisión de rayos X se identifi¬can con cuasares conocidos. No muestro el mapa de rayos X aquíporque me han prevenido explícitamente para no utilizarlo «sinpermiso», pero al lector interesado le diré simplemente quefue publicado en los resúmenes del simposio de Lieja de 1983.

Tal vez una de las pruebas más convincentes de la asocia¬ción de cuasares con el material emisor en rayos X de ciertasgalaxias es el de la primera galaxia que discutimos al comienzode este libro, NGC 3842. Esta galaxia tenía a su alrededor trescuasares tan próximos que la probabilidad de que esto fuese de¬bido a una casualidad era de menos de una entre un millón.Los cuasares fueron descubiertos porque los dos más brillanteseran fuentes intensas de rayos X.

Resulta que NGC 3842 es miembro de un cúmulo, Abell1367, el único cúmulo conocido que tiene propiedades en ra¬yos X similares a las del cúmulo de Virgo. Muchas de las galaxiasIndividuales de estos dos cúmulos son fuentes de rayos X, alcontrario de lo que ocurre habitualmente, que es un medio di-fUso emisor en rayos X el que domina el cúmulo. La figura 9-14muestra que A 1367 tiene muchas características similares a laregión de M87 en el cúmulo de Virgo. A1367 contiene una ga-luxia E brillante, NGC 3862, que es una radiofuente intensa ytambién de rayos X. En este sentido NGC 3862 es parecida aM87.

ciones de hidrógeno que confirma lo que esperábamos a partirde otros ejemplos de eyección en el plano de la galaxia espiraldiscutidos previamente. Desde el punto de vista general del ori¬gen de la estructura espiral, es interesante destacar que los trescuasares de NGC 1073 están situados a lo largo de los brazosespirales principales de la galaxia.

J. Eyección y rayo*X

En el tramo final de este capítulo quisiera examinar unpoco más en detalle la relación existente entre eyecciones, cua¬sares y rayos X. Por una parte, nos pueden proporcionar otraprueba de la asociación de los cuasares con galaxias grandes y,por otra, nos ofrece la oportunidad de reunir más datos sobrelos procesos de eyección y la propia naturaleza de los cuasares.

Desde los comienzos de la astronomía de rayos X, por me¬dio de satélites en órbita, se sabe que la actividad de eyección enlas galaxias está acompañada normalmente por la emisión derayos X. Las zonas compactas en el chorro de M87 son fuentesde rayos X, hay un chorro de rayos X en el núcleo de NGC5128 que apunta en la dirección de eyección que se muestra enla figura 9-4, y del núcleo activo de la espiral Seyfert NGC 4151emerge una región de emisión de rayos X de forma alargada.

Un ejemplo notable de material emisor en rayos X asociadocon eyección lo encontramos en la galaxia con chorro NGC 1097,que discutimos en el capítulo cuarto. En la figura 4-4 de esecapítulo mostramos que este material emisor en rayos X estádistribuido predominantemente hacia el exterior del núcleo deNCG 1097, a lo largo de los dos chorros más prominentes endirección N y NE y entre ellos. Uno puede ver claramente queeste material emisor en rayos X también se concentra hacia loslados donde están los chorros (igual que lo hace el material emi¬sor en radio). El cociente entre las altas y bajas energías de estosrayos X (el coeficiente de dureza) cambia de forma continuadesde las partes internas a las extemas en NGC 1097. En la fi¬gura 44 también puede apreciarse que varias zonas de esta emi¬sión de rayos X está asociada con cuasares. Dado que todo estematerial emisor pertenece claramente a la galaxia, tenemos ahíuna prueba incontestable de que los cuasares están asociados aella, y de que han sido eyectados del núcleo. Este hecho ha sidosistemáticamente pasado por alto por los partidarios de la hipó¬tesis convencional. Pero, ¿qué podrían decir si no?

¿Existen otros casos en los que se observe esta asociación

En A1367 observamos una distribución alargada de galaxiasemisoras en rayos X que va desde NGC 3862 hasta otra galaxia E,NGC 3842, que también es una radiofuente. Esta configura¬ción se parece a la línea en el cúmulo de Virgo que pasa porM84, tal como se muestra en la figura 9-5. Es precisamente entorno a la radiogalaxia E, NGC 3842, donde encontramos loscuasares en rayos X, tal como si hubiesen sido eyectados aambos lados de la galaxia. Pero la radiogalaxia E M84, que estáen una posición similar en la línea de M87, también tiene uncuasar muy intenso en rayos X próximo a ella. Vimos en unalección anterior que el cuasar en rayos X estaba tan cerca quehabía una probabilidad de solo 2 x 10-3 de que esta asociaciónfílese casual (en realidad la probabilidad es menor teniendo encuenta que se trata de un cuasar en rayos X, ya que el número

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m'-¥Figura 9-14. Mapa de Abell 1367, un cúmulo de galaxias parecido al cúmulo deVirgo. Los contornos irregulares representan zonas de emisión extensa de rayos X,muchas de ellas asociadas con galaxias, y las aspas señalan las fuentes puntualesde rayos X. Las flechas señalan las radiofuentes. Las dos fuentes de rayos X máspróximas a NGC 3842 son los cuasares que se muestran en la figura 1-1.

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de cuasares que son fuentes intensas de rayos X es pequeñocomparado con la población total de cuasares).

Así pues, A1367 y NGC 3842 proporcionan una confirma¬ción muy notable de lo que ya vimos en la región de M87, esdecir, alineamientos de galaxias, radiofuentes y fuentes de ra¬yos X, y asociaciones de cuasares con estas líneas.

Ahora que hemos vuelto a mencionar M84 y la línea de ga¬laxias de M87, es interesante examinar los mapas detallados derayos X de algunas de las galaxias de esta línea, tal como semuestra en la figura 9-15. El primer mapa muestra que el halode rayos X en torno a M86 está alargado en una dirección ONO,como si soplase un viento provinente de la dirección de M87.Pero lo que resulta aún más significativo es el hecho que M84está prácticamente en la dirección del chorro de M87. La figura9-16 muestra que sus isofotas de rayos X están comprimidas,como si M84 se estuviese alejando de M87, a través de unmedio, ¡en una dirección que coincide exactamente con la delchorro! Los propios astrónomos que elaboraron el mapa de ra¬yos X afirmaron que parecía que M84 se estaba moviendo enuna dirección oeste a través del medio intergaláctico del cúmulode Virgo. No precisamente oeste. ¡Exactamente, como puedeverse en la figura 9-15, en la dirección del chorro de M87! No

Figura 9-15. Mapas de rayos X de las galaxias E brillantes, en la línea de M87.También M86, con el material alargado en la dirección de M87.

podemos olvidar que en 1968, diecisiete años antes de que serealizasen las medidas de rayos X, se llegó a la conclusión, apartir de los datos disponibles entonces, de que M84 era una delas galaxias que habían sido eyectadas por M87 y que pormovía en esa dirección. Las zonas compactas del chorro de M87representarían en este caso las protogalaxias que están siendoeyectadas en esta dirección. Creo que no podría haber una prue¬ba más clara de la hipótesis radical, propuesta en los años cin-cijsntai.de que las galaxias se forman a partir de materia eyectadapor otras galaxias.

M82, la peculiar compañera de la gran galaxia espiralM81, cercana a ella, se puede observar otra línea, o tal vez cono,de material eyectado por una galaxia en explosión. Tal como seve en las figuras 4-12 y 4-13, hay cuatro cuasares que emergendel núcleo de M82 en la misma dirección que el material emi¬sor en rayos X de su interior. La figura 9-17 muestra en unazona mayor, y más en detalle, este material emisor en rayos Xque se extiende desde el núcleo de M82 en la dirección de lalinea de cuasares. Es cierto que hay un filamento de material

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I Figura 9-17. Mapa de rayos X del interior de M82. Se ha dibujado la direcciónde la línea de cuasares que discutimos en el capítulo cuarto.0

1O Qj C emisor en rayos X que se extiende a lo largo del eje menor enla dirección de los filamentos de emisión ópticos. Pero la parteprincipal de la emisión de rayos X interior se extiende de manerasistemática en una dirección queforma un cierto ángulo con el ejemenor, y coincide prácticamente con la línea de cuasares. En losmapas de hidrógeno de M82 (que no mostramos aquí) se obser¬van tres condensaciones de hidrógeno, también en la direcciónde la línea de cuasares. En realidad la línea formada por las tresnubes de hidrógeno forma un pequeño ángulo con la línea decuasares, situación que no es familiar por los ejemplos discutidosen el capítulo anterior. Es interesante señalar que algunas de laszonas compactas de emisión de rayos X están exactamente en ladirección de eyección de los cuasares. La extensión del cono deeyección en la dirección opuesta también coincide prácticamentecon el material emisor en rayos X que se encuentra en ese ladoy casi incluye una intensa y compacta fuente de rayos X queno tiene identificación óptica. Todas estas observaciones recien¬tes proporcionan una confirmación precisa y detallada de la eyec-

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cuasares en todo este cúmulo de galaxias activas. En la figu¬

ra 9-14 se muestra la presencia de un grupo de fuentes pun¬tuales de rayos X en tomo a otra galaxia brillante del cúmulo,NGC 3860. La emisión de rayos X en forma de fuentes puntuales

es uno de los indicios de la presencia de cuasares. En la presen¬

tación de los datos originales de rayos X, la presencia de estegrupo de fuentes puntuales de rayos X quedaba un tanto disi¬mulada. Potencialmente, estamos ante un asunto cmcial. ¿Quées este grupo de fuentes?

Con todo, será difícil realizar observaciones de esta región.Para ilustrar este extremo hay que señalar que cuando se publi¬

caron las observaciones de rayos X era evidente que los objetos

estelares azules tan próximos a las galaxias eran cuasares. Peroeste hecho no fue mencionado por los astrónomos que publica¬

ron los datos, a pesar de que una de las predicciones más cono¬cidas en astronomía era la de que los cuasares están significati¬

vamente más cerca de las galaxias de lo que sería de esperar alazar. Cuando todavía era miembro del observatorio de MontePalomar solicité tiempo de observación para confirmar si los ob¬jetos mencionados eran realmente cuasares, y me fue denegado.

En mi última sesión de observación conseguí incluirlos conayuda de astrónomos amigos de otros observatorios. La publi¬

cación del simple hecho de que estos objetos eran cuasares fueretardada durante un año y medio. Cuando finalmente apareció

el artículo, un astrónomo de rayos X protestó vehementementeal editor del Journal porque yo estaba sugiriendo que los cuasa¬res en rayos X estaban asociados con las otras fuentes intensasde rayos X, que se asociaban a su vez con el cúmulo de ga¬

laxias de NGC 3842.¿Cómo podrán obtenerse este tipo de observaciones cuando

la gente que las realiza ha sido excluida de la asignación re¬gular de tiempo de observación? ¿Cómo podrán llegar a con¬firmarse nuevos candidatos a cuasares en tomo a NGC 3842?¿Cómo podrán obtenerse magnitudes y corrimientos al rojo y

realizar surveys exhaustivos, tan útiles y necesarios? La historiade esta situación, conocida en todo el mundo, es una adverten¬cia para quien quiera dedicarse en el futuro a este tipo de ob¬servaciones.

Parece muy claro que existen intereses políticos para que sesupriman proyectos observacionales de esta índole. Estos pro¬yectos estarán congelados hasta que algún director audaz, o losmiembros de algún observatorio, se den cuenta de la posibili¬

dad de realizar un notable avance científico y permitan que los

astrónomos interesados en el tema puedan investigar problemas

ción de material, objetos compactos y cuasares, proceso del quese han ido acumulando evidencias durante más de veinte años.

Llegados a este punto, resulta difícil sacar conclusiones sobrelas evidencias que nos proporcionan las observaciones de ra¬yos X en cuanto a la física del proceso de eyección. ¿Su emi¬sión implica realmente la existencia de temperaturas elevadas?¿Podría ser debida a la rápida desaceleración de partículas rápi¬das de pequeña masa? ¿O podría originarse en transiciones deestados atómicos no muy deferentes de las que se observan nor¬malmente? Son necesarias observaciones más detalladas de ra¬yos X, así como un mayor número de espectros. Estas obser¬vaciones deberían realizarse en grandes regiones en torno agalaxias como M82, regiones mayores que las pequeñas zonasinteriores que se han cartografiado hasta el presente. En estasgrandes regiones, deben realizarse mapas radio detallados, asícomo búsquedas profundas de cuasares. Todos los objetos claveque hemos discutido en este libro deberían ser analizados.Hay que seguir adelante y obtener evidencias que nos ayuden acomprender los mecanismos físicos que son responsables de losnuevos fenómenos descubiertos.

En realidad, en todo el campo de la astronomía extragalácti¬ca se necesitan surveys detallados y sistemáticos por todo el cielode ciertos tipos de objetos claves tales como galaxias con eyec¬ción, fuentes de rayos X y asociaciones de cuasares. Los as¬trónomos deben dejar de considerar una parte de un objeto, ouna pequeña muestra de otro tipo de objetos, y de utilizar¬los para poner a prueba sus hipótesis preestablecidas. Ha llegadoel momento de que dejen de ignorar las evidencias obvias quecontradicen sus hipótesis habituales y que se dediquen duranteun tiempo al viejo arte de la observación concienzuda.

K. Comentarios sobrefuturas observaciones

Para centramos en un objeto, como ejemplo de las investi¬gaciones a realizar, consideraremos NGC 3842, mostrado en lafigura 9-14. El paso siguiente con respecto a este objeto claveconsiste en observar espectroscópicamente los candidatos a cua-sar que he identificado cerca de NGC 3842. ¿Crecerá el númerode cuasares confirmados en torno a esta galaxia? Es extraordi¬nariamente importante examinar con gran sensibilidad y resolu¬ción si se observan rayos X en el centro de esta galaxia y si laemisión de rayos X de los cuasares está relacionada con ella.

También será importante una búsqueda sistemática de otros231

230

de tal importancia. Será un paso extraordinariamente difícil, in¬cluso aunque sea sólo en uno o dos centros, tal como veremosen el próximo capítulo, en el que he intentado abordar las mo¬tivaciones personales y profesionales que existen en este campode investigación.

El artículo más reciente sobre los filamentos de emisión en el halode NGC 5128 fue publicado en:

1981, Graham, J.A.; y Price, M., Astrophys. Journ., 247, pág. 813.En este artículo se incluyen las referencias sobre las fotografías ya

existentes, y extraordinariamente bellas, de NGC 5128 tomadasel telescopio de 4 metros de Cerro Tololo en Chile.Un mecanismo que podría producir filamentos rectilíneos y estre¬chos como los que se observan en NGC 5128 es el de una pequeñanube de gas o polvo que sea ha arrastrado hacia el exterior poralgún tipo de haz. Sin embargo, los filamentos alineados y muy lar¬gos como los que se observan en el contrachorro de M87 requierenprobablemente la eyección de aglomerados de materia. Tambiénes necesaria la expansión secundaria de los objetos eyectados paraexplicar las zonas compactas en la emisión del hidrógeno en ladirección de eyección, tal como han observado en la radiogalaxia3C 277.3:

1985, Van Breugel, W., Butcher, H., Miley, G., Heckman, T., y Bridle,A., Astrophys. Joum., 290, pág. 496.

Valtonen fue quien se dio cuenta de la necesidad de la eyección decuerpos compactos para explicar las observaciones, cuando discutiósu mecanismo de eyección de agujeros negros por núcleos activos.Más recientemente se ha discutido la posibilidad de que los lóbulosradio extensos contengan hot spots secundarios alimentados por loshot spots primarios. Esto se discute en:

1984, Valtaoja, E., Astronomy and Astrophysics, 140, pág. 148.Las observaciones de cuasares y candidatos a cuasar en el centrodel cúmulo de Virgo se encuentran en:

1984, He, X.T., Cannon, R.D., Peacock, J.A., Smith, M.G. y Oke, J.B.,Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 211, pág. 443.

Las observaciones del cúmulo de galaxias de Virgo en rayos X seencuentran en:

1985, Forman, W., Jones, C., y DeFaccio, M., Conference on Virgo Clus¬ter held at European Southern Observatory, Múnich, septiembre de 1984,pág. 323.

Véase también los resúmenes de la conferencia en lo que se refierea los mapas radio del cúmulo de Virgo presentados por Kotanyi, quemuestran un núcleo formado por galaxias E y la estructura ovalque forman las espirales con un agujero central (pág. 13).El descubrimiento de un cuasar a 0,3 segundos de arco del nú¬cleo de una galaxia espiral de pequeño corrimiento al rojo se comu¬nica en:

1985, Huchra, J., Gorenstein, M., Kent, S., Shapiro, L, Smith, G., Hori-ne, E., y Perley, R., Bulletin of the American Astronomical Society, 16,N." 4, pág. 1.005.

Sin duda la compilación más extensa y más reciente sobre cadenasde galaxias se incluye en:

1987, Arp, H., y Madore, B.G., Catalogue of Southern Peculiar Galaxiesand Associations, Cambridge University Press.

con


ILas primeras deducciones importantes sobre la eyección en galaxias

y sus posibles conexiones con el origen de las galaxias se deben a V.A.Ambartsumian. Más tarde, B.E. Markarian estableció la realidad esta-

trabajos se pue¬den encontrar en un artículo en el cual investigué la conexión de estosalineamientos de galaxias con las líneas de eyección radio. En este ar¬tículo también se presentan las observaciones básicas sobre el origende las galaxias en las líneas de eyección:1968, Arp, H., Publications of the Astronomical Society of the Pacific, 80,pág. 129

Un resumen posterior sobre los fenómenos de eyección en galaxiasy su posible conexión con el nacimiento de nuevas galaxias puedeencontrarse en:

1978, Arp, H., «Ejection from Galaxies and Galaxy Formation», en Pro¬blems of Physics and Evolution of the Universe, publicado por la Arme¬nian Academy of Sciences, Yerevan, Armenia.

Este es un volumen de artículos publicados en honor del académicosoviético V.A. Ambartsumian. Dado que una de sus contribucionesa la astronomía fueron sus pioneros y brillantes análisis de los fe¬nómenos de eyección en galaxias y a la vista de que la mía era unacontribución invitada, me sentí capaz de hablar más libremente de lonormal y decir las cosas de una forma que no hubiese sido permitidaen revistas técnicas especializadas. En este artículo pueden encon¬trarse referencias completas al material existente sobre el asuntohasta ese momento.Se pueden encontrar imágenes de alta resolución de M87 en:

1976, Arp, H., y Lorre, J., Astrophysical Journal, 210, pág. 58.Se pueden encontrar evidencias de que las zonas compactas en elchorro de M87 tienen un brillo variable, así como una comparacióncon las propiedades de los objetos BL Lac, de tipo cuasar, en:

1979, Arp, H., y Sulentic, J.W., Astrophys. Joum., 233, pág. 44.El contrachorro de M87 fue descrito por vez primera en:

1967, Arp, H., Astrophysical Journal Letters, 1, pág. 1.Datos adicionales sobre las estructuras de emisión y las teorías sobresu «lluvia» sobre M87 se discuten en:

1979, Butcher, H., y Ford, H., Astrophysical Journal Supplement, 41,pág. 147.

dística de las cadenas de galaxias. Las referencias de sus

232 233

Figura 9-13. Adaptada de un mapa radio del hidrógeno neutro porS. Gottesman con el VLA.Figura 9-15. Mapa de rayos X con el observatorio Einstein, cortesía deForman, Jones y DeFaccio. El mapa radio del chorro (panel inferiorizquierdo) es de Owen, Biretta y Hardee con el VLA (el National RadioAstronomy Observatory está a cargo de Associated Universities Inc. bajocontrato con la National Science Foundation).Figura 9-16. Mapa de rayos X obtenido a partir de observaciones con elsatélite Einstein, cortesía de P. Kronenberg y P. Biermann.

En el Volumen II de este catálogo se muestran ejemplos con foto¬grafías. El estudio más reciente sobre excesos en el corrimiento alrojo de galaxias espirales en grupos se encuentra en:

1984, Giraud, E., Galaxies Normales Autour clu Flot de Hubble, Tesis,Academie de Montpelier, Université des Sciences et Techniques du Lan¬guedoc, Francia.

Las primeras referencias sobre la teoría de que la estructura espiral laorigina la eyección y sobre las compañeras asociadas se encuentran en:

1969, Arp, H., Sky and Telescope, 38, pág. 385.1969, Arp, H., Astron. and Astrophys., 3, pág. 418.

El interesantísimo análisis sobre la eyección radio en la galaxia espi¬ral NGC 4258 y su posible relación con la formación de los brazosespirales se encuentra en:

1972, Van der Kruit, P.C., Oort, J.H., y Mathewson, D.S., Astron. andAstrophys., 21, pág. 169.

Una discusión reciente sobre el origen de los brazos espirales se en¬cuentra en:

1986, Arp, H., «The Persistent Problem of Spiral Galaxies», IEEE Tran¬sactions on Plasma Science, número especial sobre Plasma espacial ycósmico, diciembre de 1986.

Los mapas de rayos X de M82 más detallados han sido publicados en:1985, Kronberg, P., Biermann, P., y Schwab, F.R., Astrophys. Journ.,291, pág. 693.

La cuestión de las observaciones en rayos X del cúmulo de galaxiasA1367 se puede examinar, con ciertas dificultades, en:

1984, Bechtold, J., Forman, W., Giacconi, R., Jones, C., Schwarz, J.,Tucker, W. y Van Speybroeck, L., Astrophys. Journ., 265, pág. 26.

V

Procedencia de las imágenes utilizadas en este capítulo

Figura 9-1. Fotografía de Arp con el telescopio de 5 metros. La imagende alta resolución que se muestra en detalle es de Jean Lorre.Figura 9-2. Fotografía en el ultravioleta de J.L. Nieto con el telescopioCanadá-Francia de Hawai.Figura 9-3. Fotografía de Arp con el telescopio de 5 metros en la líneade emisión del O II. El mapa radio de la parte inferior es de Owen,Hardee y Bignell con el Very Large Array (VLA).Figura 9-4. Fotografía de J. Graham con el telescopio de 4 metros deCerro Tololo en la línea de emisión roja del hidrógeno.Figura 9-6. Mapa radio de CEN A de Cooper, Price y Cole con el ra¬diotelescopio de Parkes. La fotografía profunda de NGC 5128 es deR. D. Cannon con el telescopio Schmidt británico (Cortesía del RoyalObservatory, Edimburgo).Figura 9-8. Fotografía perteneciente al Catalogue of Southern Peculiar Ga¬laxies and Associations, de Arp y Madore, publicado por CambridgeUniversity Press.Figura 9-12. Mapa radio de Van der Kruit, Oort y Mathewson con elinterferómetro de Westerbork.

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10Sociología de la controversia

Estamos llegando al último capítulo, donde se nos plantea lainteresante perspectiva de considerar el significado físico de las

I evidencias que hemos discutido hasta el momento. Pero antesquisiera plantear la cuestión de por qué estas evidencias han le-

| vantado tanta oposición. La sociología de la controversia del corri¬miento al rojo puede proporcionarnos algunas claves sobre la

I efectividad de la forma en que los científicos interactúan en suE lucha por avanzar en el conocimiento del mundo que nos rodea.

Cuando empecé mis investigaciones en el campo de la as-

I tronomía, allá por los primeros años de la década de los cin¬cuenta, había pocos astrónomos, sólo tal vez unos pocos cente¬nares de astrónomos activos, en lugar de los miles que existenen la actualidad. Pero ya entonces allí donde había una gran con-|centración, cerca de los grandes telescopios en la costa oeste de¡ Estados Unidos, existía una fuerte competencia y rivalidad. Al-

I gunos intentaron proteger su «territorio» en ciertas áreas de in-I vestigación. Desde luego, todos competíamos en pos de des-

cubrimientos, prioridades de las diferentes teorías y tiempo deI observación. Pero también existía la camaradería entre aquellos

que trabajaban diferentes aspectos del mismo problema, así comouna cierta lealtad entre astrónomos de un mismo observatorio ode una misma zona geográfica. Lo que hacía que esta situaciónfuese muy productiva era el hecho de que cada investigadorpodía seguir el hilo de las cuestiones astronómicas más impor¬tantes, emplear la mayor parte de su tiempo en realizar sus pro¬pias observaciones y anunciar sus resultados o seguir nuevas lí¬neas de investigación sin miedo a poner en peligro su situaciónprofesional. Aunque el ambiente era muy competitivo en lo querespecta al reconocimiento profesional.

Recuerdo perfectamente el deleite que suponía realizar ob-I scrvaciones en proyectos de larga duración que iban a signifi¬

car contribuciones fundamentales en términos de datos astro-H nómicos. De vez en cuando se obtenían resultados que entra-

237

ban en conflicto con lo que se esperaba. Eso era particularmenteemocionante puesto que significaba la posibilidad de descubriralgo nuevo y decisivo. Como es lógico se producía un intensodebate sobre la realidad y significación de los nuevos resul¬tados. En general, estos debates mejoraban nuestra comprensiónde los hechos e impulsaban el progreso. Pero no siempre gana¬ban los que tenían razón. Por ejemplo, mi descubrimiento deque las Nubes de Magallanes, galaxias próximas a nuestra VíaLáctea, tenían composiciones químicas diferentes de la de nues¬tra propia galaxia, fue sometido a un duro ataque. Más tarde,cuando se descubrió que el resultado era cierto, se atribuyó aotros investigadores. Cosas así ocurrían de vez en cuando eneste campo. En cualquier caso, por aquellos días comenzarona aparecer las primeras anomalías en los corrimientos al rojode los cuasares y las galaxias, y eso prometía tener implicacio¬nes mucho más significativas. Ahora, cuando vuelvo la vistaatrás, me da la sensación, sin embargo, de que la excesiva com-petitividad ya había conseguido sembrar en mi observatorio lassemillas de la ruptura.

Un punto clave en la competitividad lo representaba el comi¬té que se constituía cada año para asignar el tiempo de observa¬ción en los telescopios. La lógica del comportamiento de estecomité partía de la convincente idea de que los grandes telesco¬pios eran una herramienta científica de altísimo valor para el ob¬servatorio y debían ser utilizados en los programas de observa¬ción de mayor valor científico y de mayores posibilidades. Losmiembros del observatorio que formaban el comité considera¬ban que era una responsabilidad fundamental el velar por que,de todos los programas propuestos, sólo obtuviesen tiempo losque fuesen realmente buenos, y que, de entre ellos, sólo los me¬jores dispusieran de más tiempo. Pero de una manera u otrasiempre recibían un tratamiento privilegiado aquellos programaspropuestos por los propios miembros del comité. Por otra parte,y en mi opinión, debido a que estábamos tratando sobre inves¬tigaciones punta, era muy difícil, si no imposible, seleccionar losprogramas que acabasen resultando más valiosos. Los miembrosdel comité, que se aferraban a ciertos principios científicos, ten¬dían a ver con malos ojos aquellos programas que no se ateníana esos principios o que intentaban ponerlos a prueba. ¡Cuando

tal vez estos programas pudiesen ser los más importantes! Dadoque un descubrimiento es, por definición, una sorpresa, el co¬mité, en este sentido, intentaba eliminar los descubrimientos.Ellos mismos lo reconocían en cierto modo. Por ejemplo, unode los mayores usuarios del telescopio siempre decía cínicamen¬

te: «Bueno, después de todo nadie acaba observando lo que ase¬gura en su propuesta que observará».

Durante algunas ocasiones en que yo mismo fui miembrodel comité, observé de primera mano muchos de los factores

pasaban por encima de los criterios objetivos que evalua-quehan qué programas de investigación eran los mejores. Las fuer¬tes personalidades de algunos individuos, las complicidades entrealgunos miembros, las tácticas de solicitar mucho más tiempo delque esperaban recibir... todo ello caracterizaba el funcionamientode estos comités e influía poderosamente en sus decisiones.

La tendencia sociológica más clara que observé era que losobservadores a los que se les adjudicaba más tiempo eran los con¬siderados como más importantes e influyentes. Este hecho, mu¬chas veces por encima de la propia ciencia, se convirtió en lamotivación fundamental para obtener más y más tiempo. Parami esta situación señaló el fin del periodo en que todos éramosIguales. Como en la profecía, la mesa redonda y Camelot sederrumbaron, tal vez porque carecíamos de un rey Arturo. Peroteniendo en cuenta la imperfección de las instituciones huma¬nas, el comité podría haber seguido trabajando relativamente biensi se hubiese respetado el principio de una asignación mínimade tiempo. Reducir la asignación de tiempo de un miembro delobservatorio por debajo de un cierto nivel suponía impedirle rea¬lizar su investigación y violar los principios ñmdamentales de laprofesionalidad.

Creo que incluso puedo llegar a comprender la irresistibletentación de cortar de raíz la línea errónea de investigación dealguien, si esta investigación en particular desvía la atención de laque uno hace, que es más importante. Estoy orgulloso de quemis colegas se resistiesen a esta tentación. Yo por mi parte inten¬té que mi investigación fuese lo más minuciosa posible, inclusocon el poco tiempo de observación a mi disposición, publican¬do en las revistas de mayor prestigio y argumentando cuidado-íamente sólo sobre consecuencias demostrables que se deriva¬ban de mis observaciones. (Por ejemplo, nunca he argumentado«obre interpretaciones físicas, cosa que hago por vez primera

•n el capítulo final de este libro.) Me complacía enormementerealizar descubrimientos y discutir sobre aquellos resultados ob-lervacionales que podían suponer cambios importantes. Sufrímucho cada vez que se intentaba desacreditar mis observacio¬nes, Pero, por encima de todo, confiaba en que el proceso si¬guiese adelante de manera que los hechos hablasen por sí solosy tanto los científicos como todo aquél interesado en el tematuviesen la oportunidad de decidir por sí mismos lo que quisie-

238 239

dación Rockefeller. Pero en lugar de pasarle el dinero a la Car¬negie Institution, la Fundación le pasó la propiedad del obser¬vatorio al Caltech. Por entonces el Caltech no tenía una dota¬ción de astrónomos suficiente, de modo que fue en realidad laCarnegie quien proporcionó los astrónomos y el observatorio seinauguró bajo un acuerdo mutuo entre ambas instituciones. In¬cluso en 1948, cuando comenzó a operar el telescopio de 5 me¬tros, el departamento de Astronomía del Caltech estaba en suscomienzos. Los primeros doctores del Caltech en astronomía ob¬tuvieron su título en 1953; Allan Sandage, Helmut Abt y yomismo fuimos los tres primeros en acabar el programa. Sanda¬ge se convirtió en miembro de la Carnegie Institution en 1953 yyo lo hice en 1957.

Los observatorios de Monte Wilson y Monte Palomar, comose llamaban en aquel entonces, eran los más prestigiosos y de¬seables para trabajar en aquellos días. Estuvieron bajo la respon¬sabilidad de tres directores. Ira Bowen, Horace Babcock y final¬mente Maarten Schmidt. Comenzando por Bowen, que era delCaltech, se asumía oficiosamente que se irían alternando direc¬tores del Caltech y la Camegie. Durante más de treinta añosfue probablemente el centro líder en el mundo en cuanto a in¬vestigación en astronomía. Después, el 1 de julio de 1980, elCaltech rompió el acuerdo y asumió en solitario la operacióndel observatorio de Monte Palomar.

Los miembros de la Camegie que habían estado votando enlis designaciones de los puestos del Caltech durante veintitrés yveintisiete años vieron cortada su actividad en este sentido. Losdos astrónomos más productivos quedaron asociados a la Car¬negie Institution de Washington. Ya no observan en Monte Pa¬lomar. Estos son los hechos. Como en otras actividades de laastronomía, los hechos se pueden interpretar de muchas mane¬ras. Tal vez lo mejor que yo pueda hacer es seleccionar algunosMpectos que pueden ayudar a aclarar más estos acontecimientosy pasar después a los comentarios más generales.

El comité de asignación de tiempo en los telescopios deMonte Wilson, Palomar y Chile (el primero y el último perte¬necientes a la Camegie) continuaba compartido entre el Cal¬tech y la Camegie Institution de Washington, incluso tras laruptura del acuerdo de operación conjunta de los observato¬rios. Desde los días de la ruptura y con posterioridad, los dosastrónomos más veteranos de la Camegie dejaron de participaren este comité. En este intervalo se sitúa tanto el año en que elr < imité redactó la carta en que condenaba mi investigación como•I siguiente, en el que se me denegó el acceso al telescopio de

sen creer sobre su universo. Este estado de cosas se mantuvodurante dos décadas, hasta que, de la noche a la mañana, cam¬bió radicalmente.

Recuerdo muy bien que había intentado ir a jugar a teniscon un viejo amigo del Caltech, con el cual habíamos manteni¬do durante mucho tiempo opiniones encontradas sobre el temade los cuasares. El se mostró incómodo y evasivo. Al día si¬guiente, el comité de asignación de tiempo, formado por seismiembros, me envió una carta sin firmar en la cual se decíaque se había considerado que mi investigación carecía de valoralguno y que tenían la firme intención de no asignarme mástiempo de observación. Con toda franqueza he de decir que apartir de ese día ya nunca nada fue igual en mi vida y que todose volvió oscuro a mi alrededor.

Las noticias sobre esta denegación de tiempo de observacióncorrieron con sorprendente rapidez. Apareció un artículo en laportada de Los Angeles Times basado en una carta escrita por elnuevo director de mi observatorio a petición del periódico. Pron¬to circularon copias de este artículo y de otros sobre el mismotema en los boletines de todos los observatorios del mundo.Un buen número de directores de otros observatorios, así comootros reconocidos astrónomos, se pusieron en contacto con eldirector de mi observatorio apoyando decididamente mi investi¬gación y oponiéndose a la decisión del comité. Por mi parte,emplacé a los miembros del comité a discutir los hechos cientí¬ficos. Pero nada impidió la irrevocable decisión final. Mis ob¬servaciones en el telescopio de 5 metros de Monte Palomar ter¬minaron en 1983, y en Las Campanas en 1984.

¿Qué es lo que originó este cambio repentino en el equili¬brio mantenido hasta ese momento? En mi opinión concurrieroncausas generales, que tuvieron que ver con desarrollos globalesacaecidos en nuestro campo, y causas específicas achacables alas instituciones con las que yo estaba relacionado. Hablaré pri¬mero de los temas locales y después trataré de las cuestionesmás generales.

La Camegie Institution de Washington fue la institución quecomenzó a construir grandes telescopios en el mundo. Fueron eltelescopio de 1,5 metros, primero y el de 2,5 metros, después,ambos en Monte Wilson, los que permitieron a Edwin Hubble yotros miembros de la Camegie Institution obtener muchos de losresultados iniciales más importantes de la astronomía extragalác¬tica y estelar. Cuando estos mismos astrónomos comenzaron aplanificar, durante los años treinta, el telescopio de 5 metros deMonte Palomar, la financiación básica corrió a cargo de la Fun-

240 241

5 metros de Monte Palomar. Otros astrónomos menos vetera¬nos de la Camegie que formaban parte del comité, obtuvierontiempo en el 5 metros y continuaron una cooperación informalcon el Caltech.

Creo que ha llegado el momento de pasar a otros comenta¬rios de cariz más general. Cualquier discusión sobre algoprecisa de un diálogo entre las hipótesis y las críticas. Si estediálogo es fluido e intenso hablamos de una controversia. Sesupone que de ella ha de salir lo que está equivocado o lo quees correcto, o con posibilidades de serlo. Cuanto más intensoes este proceso más progresos se realizan, sobre todo si se esti¬mula la realización de nuevas pruebas. Una controversia puedeser extraordinariamente valiosa. Pero algunos de los que estánen el bando opuesto de ella ni se dignan siquiera a recono¬cerla. Insisten en que estos temas ya fueron resueltos hacemucho tiempo y que volverlos a discutir o contrastar con máspruebas es una pérdida de tiempo. De ser ello cierto, los nuevecapítulos anteriores están totalmente equivocados. En taltal vez esté bien que se me cierren las puertas. Que cada lectorjuzgue por sí mismo. Pero en mi opinión, mientras haya la másmínima posibilidad de una discrepancia observacional válida, exis¬te el imperativo de permitir que el proceso de libre investiga¬ción científica la examine. No hay ningún caso en que puedatolerarse prohibir la investigación sobre un tema concreto.

¿Cuál es la recompensa de examinar las discrepancias obser-vacionales y cuáles las consecuencias de desterrarlas al olvido?Existe una historia real, que conozco bien porque me lo contóuno de los participantes. Ilustra extraordinariamente el papel crí¬tico que juegan estas discrepancias:

Imaginémonos que estamos a principios de los años veintebajo la cúpula del telescopio de 1,5 metros de Monte Wilson.Uno de los hombres que se encargó de conducir las muías quellevaron las piezas del telescopio por los difíciles caminos quedudan a lo alto de Monte Wilson fue Milton Humason. Hu-mason se quedó en el observatorio como conserje y más tardefue ayudante nocturno en el telescopio. (Finalmente llegósecretario del observatorio y un excelente y famoso astrónomo.)Humason era por aquel entonces ayudante de observación, y po¬demos imaginarle hablando bajo la cúpula con el conocido as¬trónomo de la Camegie Institution, Harlow Shapley. Humasonle está mostrando a Shapley las estrellas que ha descubierto enla Nebulosa de Andrómeda, que aparecen y desaparecen en lasfotografías de dicho objeto. El famoso astrónomo le está expli¬cando con mucha paciencia que estos objetos no pueden ser es¬

trellas, ya que la Nebulosa es una nube de gas cercana, pertene¬

ciente a nuestra propia Vía Láctea. Shapley saca su pañuelo

dol bolsillo y borra las marcas dichosas de la parte posterior de

In placa fotográfica.Como sabemos, luego vino Hubble en 1924 y mostró que

precisamente estas estrellas variables Cefeidas demostraban que

in Nebulosa de Andrómeda era un sistema galáctico indepen¬

diente. Este descubrimiento permitió a Hubble realizar la revo¬lución más importante en la ciencia moderna.

Esta historia sugiere varias consideraciones. Una es la de queson los telescopios los que realizan los grandes descubrimien¬

tos sino las personas. Además, resulta que la gente hace gran¬des descubrimientos dándose cuenta de que algo que no debe¬rla estar allí sí lo está y siguiéndole el hilo al asunto. Cómo ha¬bría cambiado la historia si Shapley se hubiese tomado en serioesos

nuevo

no

objetos que le mostraban y se hubiese dedicado a obser¬varlos.

Cuando fue a Harvard, Shapley investigó estas mismas va¬riables Cefeidas y de esta forma calibró la escala de distanciasen el universo de Hubble.

¿Pero era correcta esta escala? Ahora nos encontramos conWalter Baade en los años cuarenta trabajando con el telescopio

de 2,5 metros de Monte Wilson. Allí se dio cuenta de que laorlad del universo deducida a partir de la ley de expansión de

Hubble era menor que la edad de las rocas de la Tierra, obteni¬da a partir de las evidencias geológicas. También reparó en que

las variables Cefeidas que Shapley había observado en cúmulosglobulares eran diferentes de las Cefeidas de la Nebulosa de An¬

drómeda. Así pues, Walter Baade, teniendo en cuenta las dis-'* pandas, utilizó las observaciones para hacer mayor la escaladel universo y realizar de esta forma otro avance fundamentalon astronomía.

Cuando se obtuvieron los primeros diagramas de color-mag¬

nitud de cúmulos globulares, se descubrió que las estrellas noovolucionaban únicamente en la secuencia principal como sesuponía. Esto llevó a Alian Sandage y Martin Schwarzschild aenunciar la teoría de la evolución estelar, de una importancia tanenorme en astronomía desde el comienzo de los años cincuenta.

Son las personas, en efecto, quienes hacen descubrimientosdirecciones. Pero si a estas personas no se les

caso

ere

con-

a ser

y marcan nuevaspermite continuar sus programas, las consecuencias pueden serenormemente destructivas no sólo para la ciencia sino tambiénpara las instituciones que intentan hacer ciencia. Un ejemplo de

esto nos lo suministra la continuación de la historia de Shapley.

242 243

liva de su carrera, ha estado haciendo ciencia de alto nivel y degran interés en su propia casa en el norte de Inglaterra. Unospocos años después de su dimisión, estaba almorzando en lapresidencia de un comedor de uno de los más prestigiosos Co¬lleges de Gran Bretaña. El profesor que tenía a mi izquierda mepreguntó durante la comida si conocía a Fred Hoyle. Cuando ledije que sí y que tenía un gran concepto de él, este profesor

echó una mirada furtiva a su alrededor, bajó la voz y casi su¬surrando me dijo: «Es un gran científico a quien se le trató muy

mal por aquí». La frase no me sorprendió, pero nunca olvidaréel susurro temeroso en que fue dicha, como si estuviésemos enuna especie de país ocupado.

Uno de nuestros colegas ha caracterizado la situación de lasiguiente manera: mientras algunos científicos tienen mucho in¬terés y un gran talento para la investigación, otros están másorientados hacia los problemas y recompensas que tiene el tratocon la gente. Estos últimos tienden a ocuparse de la administra¬ción y de la política científica. Es evidente que la ciencia ha te¬nido algunos líderes visionarios que básicamente no eran inves¬tigadores, pero que han sido muy valiosos. Pero seguramente escierto que si aparece la rivalidad entre miembros de estos dosgrupos, el investigador está prácticamente desprotegido. ¿Y quién

les dirá a aquéllos que controlan las instituciones que no con¬traten gente que piensa igual que ellos? Si las instituciones sehacen demasiado grandes o está en juego su prestigio comopara tolerar una investigación que se aparte de la corriente, en¬tonces es posible que la mejor investigación provenga de genteque no ha sido educada en estas instituciones o que no trabaje

ellas. ¿Marcará esto el inicio de un cambio fundamental enla forma en que se hace ciencia, una dirección opuesta a aquella

que cada vez más se ha ido dirigiendo la ciencia moderna?De hecho, i no hace tanto tiempo que la ciencia se hacía fuera

de las instituciones! Todo el mundo conoce el «malestar» de laIglesia del siglo XVII con Galileo. Pero cuando el Papa actualestimuló la investigación sobre este caso, se pusieron de mani¬fiesto dos cosas muy interesantes: una era que algunos acadé¬micos, de universidades cercanas, menos conocidos y que sos¬tenían puntos de vista diferentes habían animado a la Iglesia aponer en vereda a Galileo. Y la segunda es que ningún repre¬

sentante del Vaticano había decidido sobre la verdad o falsedadde las tesis de Galileo.I Galileo defendía la coexistencia de dos autoridades: una au¬toridad experimental para la ciencia y la Biblia para el resto. Sinfmbargo, este conciliador punto de vista no causó efecto en el

El caso es que Shapley abandonó Monte Wilson para ser di¬rector del Harvard College Observatory. Cuando yo me graduéen Harvard en 1949 Shapley acababa de retirarse como director.Hubo una pugna interna y Bart Bok, el astrónomo que todo elmundo suponía que sería el nuevo director, se encontró con quese le cerraron sus instalaciones observacionales. Entonces Bokfundó una nueva instalación observacional en Harvard para es¬tudiar la radiación del gas hidrógeno omnipresente en el uni¬verso. Esta técnica radioastronómica, en particular, se convirtióen una nueva y potente herramienta al servicio de la astrono¬mía. Pero Bok no pudo quedarse. Se fue, y ayudó a establecerlas bases de un floreciente desarrollo de la astronomía óptica enAustralia, convirtiéndose en el maestro de muchos jóvenes as¬trónomos. Más tarde volvió a la Universidad de Arizona, donderealizó una labor similar, y murió hace unos años siendo unode los astrónomos más queridos por la comunidad.

Entretanto la radioastronomía iniciada por Bok en Harvardse vino abajo y la astronomía en dicha universidad entró en unperiodo de relativo eclipse del que no ha salido hasta fechas re¬cientes con el advenimiento de la astronomía de rayos X con sa¬télites.

Esta última lección me sugiere que si los fines de la investi¬gación se subordinan a cualquier otra consideración, esto puedeconducir al rápido declive en la calidad de cualquier instituciónpor prestigiosa que ésta sea. En algunos aspectos es posible queforme parte de un ciclo natural y saludable, con centros anti¬guos que decaen después de una o dos generaciones para darpaso a nuevos centros de innovación y calidad que aparecen enotras partes del mundo. Sin embargo, el peligro actual es que,con una ciencia tan dependiente de un instrumental muy caro,ligado a su vez a grandes instituciones, se progrese menos rápi¬damente de lo que se podría. Si a estos grandes entramados seles pasa por alto algunos datos importantes es difícil que se lespreste atención en cualquier otra parte. De hecho incluso podríaocurrir, como pasa en las artes, que los desarrollos más creati¬vos e importantes en ciencia acaben dándose lejos de las pro¬pias universidades e instituciones.

Me viene a la mente el caso de Sir Fred Hoyle. Su brillantecarrera científica se ha visto envuelta en muchas controversias.Durante una época fue director del Instituto de Astronomía Teó¬rica en Cambridge, Inglaterra. Pero a pesar de que era uno delos más brillantes científicos e intelectuales británicos, o taldebido a ello, se vio sometido a una serie de intrigas y dimitiócomo director. Durante mucho tiempo, en la parte más produc¬

en

en

245244

Vaticano, ya que su retractación fue dirigida por la autoridad de¬rivada del Edicto del Concilio de Trento. Ese augusto comité,reunido hacía más de un siglo, había decretado que en todasaquellas cuestiones en las que la Biblia hablaba de sucesos físi¬cos, aquélla debía ser aceptada como la verdad literal. No se per¬mitía ninguna otra interpretación.

Las reglas de este comité se utilizaron como autoridad finalen contra de la nueva ciencia copernicana. Es interesante elhecho de que el Concilio de Trento no sólo intentara suprimirla ciencia. En su ópera Palestrina, Hans Pfitzner escenificó elintento del papado de detener el desarrollo artístico de la músi¬ca polifónica. También pone en escena la intolerancia y la hipo¬cresía que se esconde debajo de todo el aparato de santidad.Evidentemente todos pensamos que el incidente de Galileo, conlas amenazas de tortura y la retractación, es algo que pertenecea un remoto y lúgubre pasado. Pero no es así; salvando las dis¬tancias, Galileo hubiese podido ser un profesor de Harvard.

La cuestión es que no hace tanto tiempo de esto. Desde en¬tonces la autoridad en el campo de la filosofía natural —es decir,sobre la naturaleza y origen del universo— ha pasado de las manosde la Iglesia a las de la ciencia. Pero los seres humanos, la genteque forma parte de las instituciones, ¿han cambiado mucho eneste relativamente corto espacio de tiempo? La estructura socialactual ¿promociona, o al menos protege, las opiniones disidentes?

Lo más importante son las consecuencias previsibles para unfuturo a largo plazo. El anquilosamiento del espíritu investiga¬dor en las instituciones científicas de Occidente puede tener efec¬to sobre nuestra sociedad. Después de todo, las naciones másavanzadas y las alianzas en la historia no han dominado más alláde entre 500 y 1.000 años. Es posible que los acontecimientosevolucionen con mayor rapidez en la actualidad. ¿Cómo se pro¬ducirá un declive en la época actual? Creo que efectivamentepodría tener sus primeros efectos tangibles en la ciencia, ya queésta es el factor individual más importante en una sociedaddema.

ser una perspectiva para un futuro lejano, pero no puedo evitarel suponer si no estamos comenzando a experimentar los prime¬ros síntomas y deberíamos prepararnos para ese futuro.

Aun así, sea cual sea ese futuro, podemos hacer ahora mismolo más importante de que somos capaces: considerar las evi¬dencias observacionales y ver si podemos elaborar una perspec¬tiva coherente que represente un avance sobre la que existe enla actualidad.

Pero antes de pasar a esta discusión final, quiero rendir unhomenaje a todos aquellos científicos que he conocido y conlos cuales he trabajado, que están sinceramente dedicados a com¬prender cómo es en realidad el universo. Ellos trabajan duro,discuten apasionadamente y son amables tanto en la victoriacomo en la derrota. Quiero saludar en particular a aquellos cien¬tíficos que, a pesar de estar en profundo desacuerdo con los pun¬

tos de vista de otros investigadores, han sido meticulosamentehonestos, han contribuido al avance de la investigación y hanayudado en la publicación y discusión de los resultados. Que sunúmero crezca y prospere.


Una discusión interesante e informativa sobre las actitudes frente alas teorías cosmológicas, pasadas y presentes, se encuentra en el libro:1984, Pacholczyk, A.G., The Catastrophic Universe, Pachart Publishing

House, Tucson.Este libro también incluye una discusión, con las correspondientesreferencias, sobre las investigaciones recientes en torno a la historiade Galileo, incluyendo un ensayo de 1983 de O. Pedersen.Algunas de las discusiones públicas sobre la oposición a las inves¬tigaciones de que hemos venido hablando en este libro se pueden

encontrar en:1982, Los Angeles Times, 15 de febrero, pág. 1.1982, Science, 215, pág. 1.214.

mo-

Si una nueva cultura, o grupo o incluso diversos individuosllegan a alcanzar una mayor influencia, será debido a una cultu¬ra y una ciencia más frescas y eficaces. Esto iría, evidentemen¬te, en relación con el estancamiento en los centros actuales. Siuna competitividad excesiva, o bien un interés excesivo en elprestigio o el poder político, atrofian el proceso científico yel proceso de aprendizaje en un lugar, los valores opuestos talescomo el idealismo, la cooperación y el interés en la ciencia porsí misma harán que ésta progrese en otros lugares. Esto vendría a

246 247

11Interpretaciones

Las evidencias observacionales que hemos presentado a lolargo de los nueve primeros capítulos sugieren que los objetosy los sucesos en el universo son muy diferentes de como se havenido suponiendo. Es evidente que en la actualidad todavía noestamos en disposición de descifrar exactamente cómo funcio¬nan las cosas. Tal vez nunca podamos hacerlo. Sin embargo creoque es fascinante discutir algunos de los avances que puedenoriginarse a partir de estas nuevas evidencias observacionales.

A. Los resultados empíricos

Ya hemos señalado con anterioridad que con un solo ejem¬plo indiscutible de un corrimiento al rojo extragaláctico no de¬bido a la velocidad es suficiente para derribar la hipótesis acep¬tada de que todos los corrimientos al rojo extragalácticos sondebidos a la velocidad de recesión. En la tabla 11-1 hemos reca¬pitulado una docena de pruebas que hemos discutido en el pre¬sente libro sobre corrimientos al rojo no debidos a la velocidad.Hemos dispuesto la tabla de esta manera para resumir muchoscasos distintos y también para anticipamos a un viejo juego enel que, desgraciadamente, tengo mucha experiencia. El juegofunciona de la siguiente manera: «En un tema tan importantecomo éste sólo consideraremos las pruebas más concluyentes queexisten. ¿Cuál es la más definitiva? Ah sí, ésta es muy intere¬sante. Tomaremos ésta como nuestro experimentum crucis. Peroclaro, siempre existe la remota posibilidad de que sea un meroaccidente, y no podemos tirar por la borda un principio impor¬tante en base a un único ejemplo». Este es el motivo por el quehe discutido muchos ejemplos individuales a lo largo de este libro.Cada uno es concluyente por sí mismo y supone una pruebaIndependiente de la existencia del fenómeno de los corrimien¬tos al rojo no debidos a la velocidad. Pero por encima de todo

249

TABLA 11-1Resumen de las pruebas sobre corrimientos al rojo no debidos

a la velocidad*

esto puede plantearse la cuestión de cómo se relacionan estosejemplos entre ellos. El conjunto de las evidencias seria más fácilde asimilar y más definitivo si sus diferentes piezas encajasen deuna forma plausible. Intentaremos conseguirlo, primero de for¬ma empírica. Dejamos para más adelante, dentro de este capítu¬lo, la interpretación teórica del porqué de la existencia de estasrelaciones.

Parece apropiado realizar esta síntesis por medio del diagra¬ma de Hubble, en el que dibujamos el corrimiento al rojo enfunción de la magnitud aparente para los diferentes tipos de ob¬jetos que hemos venido estudiando. Este diagrama se puede veren la figura 11-1.

Empezando por la parte inferior izquierda del diagrama,hemos dibujado la galaxia grande más próxima a nosotros, M31.Supondremos que el universo se está expansionando con velo¬cidad uniforme de H0 = 75 km/s/Mpc. A la distancia de M31desde nuestra posición (692 kpc), debería tener una velocidad deexpansión de 52 km/s. Dibujamos M31 con esta velocidad y sumagnitud aparente observada. Lo hacemos así para relacionarcorrectamente M31 con las galaxias más distantes que tienen unavelocidad de recesión mayor. (Las pequeñas perturbaciones queprovienen de una velocidad intrínseca de la galaxia o de un corri¬miento al rojo intrínseco de la misma no constituyen una parteapreciable de la velocidad total de una galaxia lejana, de maneraque ignoramos estos efectos en nuestro punto de referencia deM31.) A continuación hemos dibujado las galaxias compañerasdel Grupo Local con sus correspondientes corrimientos al rojoreferidos a M31. Vemos que con ello se ocupa el cuadrante in¬ferior izquierdo de la figura 11-1, pero de una forma que ilustra

1 claramente que el corrimiento al rojo aumenta al disminuir el bri¬llo de estas compañeras. La «línea de Hubble», que describe larelación lineal entre la velocidad de recesión de una galaxia ysu distancia a nosotros, es la línea diagonal que pasa por M31.Esta línea muestra cómo aparecería una espiral luminosa Sb se¬mejante a M31 a distancias cada vez mayores de nosotros. Perolas compañeras de M31 más pequeñas ¡también siguen práctica¬mente una línea de Hubble! Si no supiésemos nada más de ellas,diríamos que son menos luminosas que M31 y que están a dis¬tancias mayores con respecto a nosotros que la de M31. Pero elcaso es que sabemos que estas compañeras forman un grupo queestá a la misma distancia física que M31. Así pues, su corrimien¬to al rojo intrínseco y su magnitud aparente simulan el com-

L portamiento de sistemas a diferentes distancias en un universoen expansión.

Asociación Eyección en Evolucióna diferentes z galaxias desde

z alto a bajo

1. Asociación de 2 y 3cuasares con galaxias *** **

2. Asociación de cuasaresindividuales — estadística *** ** *

3. Conexión de cuasares conchorros y filamentos *** *** *

4. Galaxias explosivas conmuchos cuasares *** *** **

5. Distribución de cuasaressobre la bóveda celeste *** *** ***

6. Periodicidad de loscorrimientos al rojo de loscuasares en grupos *** * **

7. Galaxias con corrimientosal rojo discordantes

a) Compañeras de elevadoz con interacción

b) Az positivos pequeñosde las compañeras

c) Cuantización de loscorrimientos al rojo delas galaxias

d) Grupo Local, M31,nubes H I

***** ***

** *****

*** ** *

*** *****

8. Eyección de objetos enradio, rayos X y óptico

9. Cadenas, galaxias radio ygalaxias S en cúmulos

*** *** **

*** * *

* Las pruebas que considero concluyentes las denoto con tres asteriscos (***);las probables con dos asteriscos (**); y las que son posibles con un asterisco (*).(N. del A.)

250 251

teriores asociados físicamente con el Grupo Local. Estos cua-sares se han representado por medio de asteriscos en la partesuperior de la figura 11-1. Entre ellos están los cuasares concorrimientos al rojo próximos a z = 1 y magnitudes aparentescercanas a 18, así como los cuasares de pequeño corrimientoal rojo tales como 3C 48 que vimos como típicos de la líneade cuasares en la galaxia compañera del Grupo Local M33. Conmagnitudes aparentes más débiles que los cuasares, están lospequeños círculos blancos que representan las supuestas com¬ponentes galácticas que constituyen los núcleos estelares brillan¬tes de un cuasar, el llamado «halo» en torno a las imágenes detipo estelar.

Las medidas individuales de estas componentes de los cua¬sares, tomadas del trabajo de T. Gehren, J. Fried, P.A. Wehin-ger y S. WyckofF, se han dibujado en la figura 11-1, puesto quees importante señalar dos cuestiones en relación con ellas:

1. Tradicionalmente se ha considerado que estas medidasconstituyen «pruebas» de la distancia cosmológica de los cuasa¬res, dado que las «galaxias subyacentes» obedecen la ley de Hub¬ble. Esta ley de Hubble para las galaxias más brillantes de losgrandes cúmulos de galaxias se ha representado por medio deuna línea diagonal más corta a magnitudes absolutas algo másbrillantes que la línea inferior, que representa galaxias de lumi¬nosidad parecida a la de M31. Vemos que las llamadas «galaxiassubyacentes» no siguen una línea de Hubble, sino que tienenuna pendiente mucho mayor. El fenómeno se ha explicado di¬ciendo que algunos de estos cuasares son «radio-intensos» yotros son «radio-débiles». Pero el caso es que cuando dibujamosla gráfica, las supuestas galaxias subyacentes violan claramen¬te la línea de recesión de Hubble.*

2. La pendiente de la relación definida por la «nebulosidadsubyacente» en los cuasares es la misma de las relaciones em¬píricas que conectan las magnitudes de los cuasares a z ~ 2, z ~~ 0,3, z ~ 0,03 y las pequeñas compañeras del Grupo Local degalaxias. Esto no demuestra que exista una conexión evolutivaentre todos estos objetos; no obstante, la hipótesis más sencillaes que los cuasares de mayor corrimiento al rojo representan el

log cz

6 -'3CUASAR 1= 2 —

3CIB

-2O •/

§ 5 -.3°

<NEBULOSIDADSUBYACENTE -£ 4

3CI2|/ /5 NS20

i 3

REGIONES H IIEXTRAGALACTICAS

O

•S8TN*“o JM332 M3I.

GRUPO LOCAL

4 6 8 10 12 14 16 18 20 22MAGNITUD APARENTE

Figura 11-1. Diagrama de Hubble para los objetos del Grupo Local que hemostratado en este libro. Los cuasares se han representado mediante asteriscos. Loscircuios blancos representan las medidas de las nebulosidades subyacentes en unaselección de imágenes de cuasares. El cuasar radio 3C 120 tiene un brillo aparen¬te variable y la magnitud de su disco subyacente se ha estimado a partir de lafigura 8-7.

Los corrimientos al rojo relativos y las magnitudes aparentesde las galaxias del Grupo Local que utilizamos aquí han sidotomados del Revised Shapley-Ames Catalog of Bright Galaxies deSandage y Tammann y han sido medidos y comprobados cuida¬dosamente, de manera que es difícil que estos valores puedancambiar de manera significativa. Lo que vemos ahora es lo quesiempre veremos en la figura 11-1, y demuestra de manera con¬cluyente la existencia de un efecto de corrimiento al rojo intrínse¬co en un grupo de galaxias que están todas a la misma distancia.

(Es preciso hacer un comentario sobre sistemas en gruposque tienen un brillo de superficie mucho menor y que parececomo si hayan sido arrancados de la galaxia mayor: estos siste¬mas pueden tener corrimientos al rojo prácticamente iguales queel de la galaxia principal del grupo. Pero las compañeras, que songalaxias independientes que aparentemente han sido eyectadasen forma de protogalaxias o cuasares, tienen tendencia a tenercorrimientos al rojo sistemáticamente mayores que los de la ga¬laxia principal.)

Consideremos ahora los cuasares examinados en capítulos ¿tn-

* Para darle a este tema la importancia que merece señalaremos que la mag¬nitud total de 3C 120, incluyendo su núcleo estelar brillante, se ha representadoon la figura 11-1 mediante círculos negros a diferentes magnitudes que denotan suvariabilidad. Pero 3C 120 es un cuasar muy intenso en radio cuya «galaxia subya¬cente» seria más débil que el punto que hemos dibujado (el círculo blanco conec¬tado es una estimación). Esto confirma la elevada pendiente de los círculos blan¬cos tanto para los cuasares radio-intensos como para los radio-débiles. (N. del A.)

253252

los. La respuesta evidente es que pertenecen a un grupo, nues¬tro Grupo Local, y que es incorrecta la deducción de que, segúnsu corrimiento al rojo, se hallan más lejos. Es natural que desdeel interior del Grupo Local las veamos en varias direcciones di¬ferentes, sin ninguna asociación aparente con otras galaxias gran¬des. En cambio, si suponemos que están a la distancia que sededuce de su corrimiento al rojo, entonces estarán a distanciascomparables a las del cúmulo de galaxias de Virgo, además deaisladas y repartidas por todo el espacio, fuera de zonas don¬de hay muchas galaxias y en zonas donde no hay ninguna otra.

Otra propiedad problemática de estos objetos es que pare¬cen ser muy jóvenes. Incluso si conseguimos crear un modeloen el cual una galaxia vieja (en realidad una galaxia vieja muypeculiar) sufre justamente ahora un súbito estallido de forma¬ción estelar, el modelo no acaba de funcionar. Los astrónomosestán cada vez más de acuerdo en que se han formado recien¬temente. Pero se supone que en la actualidad no se están for¬mando galaxias en el universo. Incluso si se hubiesen de formar,¿con qué material se formarían? ¿Dónde está el material del cualpudieran haberse formado? Estos objetos son muy pequeños, ytoda su actividad prácticamente está concentrada en un núcleocompacto semiestelar. De hecho, en la práctica se parecenmucho a los cuasares compactos y a los objetos tipo 3C 120 que,como hemos sugerido, evolucionan a través de esta región enel diagrama de Hubble. En la figura 11-1 hemos incluido algu¬nos representantes de esta clase de regiones extragalácticas H IIaisladas y las hemos representado mediante aspas, con lo que sehace evidente que encajan en la región vacía que previamen¬te hemos sugerido como conexión evolutiva entre los cuasaresde bajo corrimiento al rojo y las galaxias compañeras de elevadocorrimiento al rojo. En este caso, y de manera natural, seríanobjetos jóvenes.

La figura 11-1 es básicamente una imagen del Grupo Local.El diagrama presupone que el universo está en expansión y quegalaxias como M31 que estén sobre la línea diagonal tendránfamilias similares de objetos de elevado corrimiento al rojo. Esevidente que sus objetos compañeros serán mucho más débi¬les y en general sólo podrán ser observados con los mayorestelescopios.

En resumen, la figura 11-1 reúne en una relación esquemá¬tica casi todos los objetos y fenómenos que hemos venido dis¬cutiendo a lo largo de este libro. Resulta irónico y apropiado ala vez que en este diagrama de Hubble podamos ver al mismotiempo la refutación de los puntos de vista convencionales sobre

material extragaláctico más joven del Grupo Local y que, a me¬dida que pasa el tiempo, su corrimiento al rojo intrínseco se vahaciendo menor y su luminosidad mayor. Todo esto implica quepasan necesariamente por estadios de cuasares de menor corri¬miento al rojo, como 3C 48, seguido de cuasares de corrimientoal rojo muy pequeño, como 3C 120.

Tal vez los mayores agregados de material, tales como NGC520, acaben transformándose en galaxias compañeras al modode M33, y los más pequeños evolucionen hasta formar compa¬ñeras más pequeñas, como NGC 404 o NGC 205.

El resto de la figura 11-1 con el diagrama de Hubble presentaun vacío aparente: prácticamente no hay objetos en la regióncomprendida entre los cuasares de menor corrimiento al rojo(3C 120 a 9.900 km/s) y las compañeras de mayor corrimientoal rojo (tales como NGC 404 a varios cientos de km/s). ¿Exis¬

ten objetos astronómicos conocidos que llenen este vacío?Sí, hay un grupo de objetos que todavía no hemos discutido

en este libro que representa un enigma bajo la hipótesis con¬vencional de la relación entre corrimiento al rojo y distancia.Son objetos compactos, a veces de apariencia casi estelar, quepresentan líneas de emisión con corrimientos al rojo equivalen¬tes a velocidades entre unos cuantos cientos y unos cuantosmiles de km/s. En general no están asociados con otras galaxiassobre la bóveda celeste, y se los conoce habitualmente con elnombre de «regiones extragalácticas H II aisladas». (El descu¬brimiento de estos objetos es un ejemplo interesante de cómose desarrolla la investigación astronómica en determinadas oca¬siones. Fritz Zwicky llamó la atención sobre las galaxias com¬pactas y en 1964 comenzó a hacer públicas las listas de galaxiascompactas en los encuentros de la Unión Astronómica Interna¬cional. En ese mismo año publicó algunos artículos sobre estetema en The Astrophysical Journal. Yo publiqué los primerosejemplos de estos objetos extraordinariamente compactos con lí¬neas de emisión en 1965. En 1970 Wallace Sargent y LeonardSearle publicaron sus observaciones sobre este tipo de objetos yles llamaron «regiones extragalácticas H II». Estos autores nohicieron referencia alguna a los trabajos anteriores y los objetosse hicieron populares con el nombre de regiones extragalácticasH II de Sargent-Searle.)

Independientemente de cómo fueron descubiertas, estas re¬giones extragalácticas H II representan un serio problema parael punto de vista convencional. En primer lugar, ¿por qué noestán asociadas con otras galaxias? Todos los otros tipos de ga¬laxias están mutuamente asociados formando grupos y cúmu-

255254

ir.cuasares y corrimientos al rojo, la reconciliación de los corrimien¬tos al rojo intrínsecos con los conceptos de un universo en ex¬pansión y la clara continuidad evolutiva de los corrimientos alrojo intrínsecos, desde los cuasares hasta las galaxias compañeras.

En este punto es muy importante recordar que hay algunasclases de galaxias y de objetos extragalácticos para los cuales noexiste ninguna evidencia de que obedezcan a la relación de Hub¬ble. La hipótesis de que otros tipos de objetos obedecían a unarelación corrimiento al rojo-distancia nació simplemente de laidea de que si ésta era válida para un tipo de objetos tambiénpodría serlo para los demás. Esta generalización es un típicoejemplo de una de las más viejas falacias lógicas. Y sin embargose ha convertido en un artículo de fe, a pesar de las muchas evi¬dencias contradictorias que hemos venido discutiendo.

das. Y también me percaté de que lo que la mayoría de los pro¬fesionales denominaría irónicamente como «teorías chifladas» te¬nían algo en común con sus teorías reputadas y prestigiosas.Ambas comenzaban por una hipótesis que creían que debía sercierta, entonces buscaban observaciones que pudiesen explicar¬se por medio de ellas y, finalmente, acababan diciendo que suteoría podía «explicarlo todo». Es evidente que para que una teo¬ría sea válida debe pasar todas las pruebas observacionales a quesea sometida. Pero en la práctica las observaciones que no aca¬ban de encajar son eliminadas o simplemente ignoradas.

Por otra parte, algunos científicos, tanto aficionados como pro¬fesionales, razonan de la siguiente manera: «Aquí tenemos algu¬nas observaciones que parecen precisar de alguna teoría que laspueda explicar; ¿cómo encaja esta teoría con el resto de las ob¬servaciones que conocemos?». En mi opinión esta filosofía re-

\ presenta la diferencia realmente significativa entre la gente in¬teresada en la ciencia.

Es evidente que mi postura está totalmente de acuerdo conel principio baconiano de inducción general de las leyes a partirde los hechos observados. Me parece que está muy claro que siun científico se limita a razonar de manera deductiva a partirde leyes conocidas, entonces él, o ella, acabará obteniendo estasleyes otra vez y no descubrirá nada nuevo ni fundamental.

Finalmente, con respecto al problema de autoridad suscita¬do por muchos científicos profesionales que tienen una gran re¬putación y unos extensísimos conocimientos científicos, lo únicoque puedo decir es que en ocasiones tal vez sea más importan¬te no saber algo que es erróneo que saber cien cosas que sonciertas.

B. Posibles interpretaciones teóricas de los corrimientos al rojointrínsecos

Antes de pasar a discutir algunas teorías que podrían expli¬car los corrimientos al rojo, quiero contestar en una breve cartaabierta a todos los que durante estos años me han ido comuni¬cando sus teorías favoritas sobre la naturaleza de los corrimien¬tos al rojo, la gravedad, la materia y otras propiedades funda¬mentales de la Naturaleza. Los aspectos que siempre he respe¬tado más en estas cartas eran el entusiasmo de sus autores, sucreencia en que se trataba de un tema importantísimo y su deseode comunicar sus intuiciones. Las formaciones básicas de los re¬mitentes tenían una increíble variedad, desde los que carecían deformación científica hasta aquéllos que poseían sofisticados co¬nocimientos científicos. Pero, por regla general, estaban muy lejosde los científicos profesionales en lo que respecta a los hechosque conocían, su conocimiento sobre las teorías aceptadas y eluso del lenguaje normalmente utilizado en la ciencia. Así pues,aunque me alegraba su interés, me apenaba al considerar laspocas posibilidades que tenían de acertar en su desacuerdo conla ciencia establecida. Y por lo mismo me deprimía el pensarque yo tampoco tenía muchas posibilidades en mis desacuerdoscon esa misma ciencia.

Me di cuenta, sin embargo, de que si algunas de las hipóte¬sis que están en la base de las teorías aceptadas actualmenteestaban equivocadas entonces todos nosotros, tanto aficionadoscomo profesionales, estábamos subidos en el mismo barco, in¬tentando descifrar, con diferentes lenguajes, hipótesis equivoca-

Hecho este preámbulo, examinemos qué es lo que nos indi¬can las observaciones. La cuestión central ineludible, que repre¬senta mi mayor desacuerdo con la teoría aceptada, es que Joscorrimientos al rojo de los objetos extragalácticos no son, en sutotalidad, debidos a la velocidad. Hemos visto innumerablesejemplos de esto en cuasares con corrimientos al rojo próximosa la velocidad de la luz, en galaxias peculiares con corrimien¬tos al rojo entre 1.000 y 30.000 km/s y en galaxias compañerasmás normales en el rango de unos pocos centenares de km/s. Enla tabla 11-1 hemos resumido estas pruebas observacionales acu¬muladas que hemos ido presentando en capítulos anteriores.

En mi opinión tanto la teoría convencional como ciertas va¬riaciones recientes de la misma no son capaces de explicar estasobservaciones. Por ejemplo, la evidencia indica claramente quelos cuasares han sido eyectados de los núcleos de galaxias acti-

256 257

corrimiento al rojo parecen tan nítidos y perfilados como los ob¬jetos de pequeño corrimiento al rojo.

En general, tanto si los campos gravitatorios como las per-i turbaciones colisiónales toman energía de los fotones, hemos deI establecer la existencia de una especie de pantalla entre noso¬

tros y el objeto que elimina, en cantidades discretas, la energíade todos los fotones que vienen en dirección a nosotros. Esto,a su vez, conduce a un modelo de «cortezas» de materia entomo a los objetos que presentan el corrimiento al rojo. En miopinión el modelo es muy artificial. Además, aquellos objetosque sean adyacentes, o bien no tienen cortezas de este tipo o

i éstas deben ser diferentes; de otro modo no existirían diferen¬cias en los corrimientos al rojo. Algunos teóricos continúan tra¬bajando en modelos de este tipo y es posible que funcionen en

I situaciones especiales. Pero si lo que buscamos es una explica-

[ ción general de las anomalías en los corrimientos al rojo quehemos examinado en el presente libro, me parece que puede

[ ser más provechoso buscar en otras direcciones.La simplicidad de las observaciones que hemos venido exa¬

minando es lo que les proporciona su valor real. Un ejemplo

1 claro lo constituyen los casos en que vemos un cúasar o unaI galaxia peculiar de elevado corrimiento al rojo interactuando fí¬

sicamente con una galaxia de pequeño corrimiento al rojo. Dadoque estos dos objetos están a la misma distancia, tanto el tiem-

I Ipo de viaje como el camino que sigue la luz para llegar a noso¬tros debe ser básicamente el mismo para los dos objetos. ¿Quées lo que puede hacer que la luz de uno de los objetos esté

I 'desplazada al rojo con respecto a la del otro? Nos encontramosante un problema que consiste en que todas las estrellas, el gasy' el polvo de un objeto emiten luz con un mismo corrimientoál rojo con respecto al otro objeto. t—

[v—* Básicamente esto significa que, por ejemplo, un átomo de/ hidrógeno del objeto de mayor corrimiento al rojo que sufre una

jf transición desde un estado de energía a otro, debe emitir o ab- J| sorber un fotón de menor energía que el que emite o absorbel el mismo átomo si está en el objeto de menor corrimiento al\ rojo. ¿Qué es lo que determina la energía de transición entre1 los dos estados atómicos? Uno de los factores es la carga relati-

I va entre el electrón y el núcleo y el otro factor es la masa delelectrón que realiza la transición entre los dos estados orbitalesposibles. Las medidas de la constante de estructura fina en losespectros de los cuasares permite eliminar la posibilidad de quelas cargas eléctricas sean diferentes. Eso nos deja sólo con lamasa del electrón.

vas junto con material emisor en radio y en rayos X. En vistade la popularidad que tiene actualmente la teoría de las lentesgravitatorias; ¿por qué no postular que algunos objetos compac¬tos gravitatorios han sido eyectados (pudiendo elegir sus propie¬dades para explicar lo que observamos) y estos objetos eyecta¬dos son los que amplifican gravitatoriamente los objetos queestán muy lejos por detrás, que tienen un corrimiento al rojodebido a la velocidad de recesión? Esto parece atractivo a pri¬mera vista, pero, entonces, ¿cómo explicamos las galaxias concorrimientos al rojo discordantes? En la práctica se ve que estasgalaxias están interactuando con galaxias de corrimiento al rojomucho más pequeño, de manera que ambas ideben de estar fí¬sicamente asociadas a la misma distancia de nosotros!

¿Y si postulamos como causa de sus grandes corrimientos alrojo la existencia de fuertes campos gravitatorios producidos porgrandes masas existentes en los cuasares individuales y en lasgalaxias discrepantes? La respuesta es que, incluso para cuasa¬res prototípicos como 3C 48, la nebulosidad en tomo al núcleotiene aproximadamente el mismo corrimiento al rojo que el nú¬cleo. Ningún campo gravitatorio intemo podría dar origen a estoscorrimientos al rojo ya que los gradientes de estos campos da¬rían origen a diferentes corrimientos al rojo en diferentes partesde las galaxias.

También han existido muchas variantes de las teorías de la«luz cansada» propuestas para explicar los corrimientos al rojocósmicos. En este caso la idea básica es muy razonable. Consis¬te simplemente en el hecho de que la luz que proviene de losobjetos extragalácticos ha viajado por un largo camino a travésdel espacio hasta llegar a nosotros. Durante ese viaje, si algointeractúa con los fotones o si su energía disminuye con el tiem¬po, llegarán a nuestro telescopio con menor energía de la quesalieron, es decir, sufrirán un corrimiento al rojo. Hay muchasformas en que podemos imaginar que esto ocurra. Una es ladispersión de los fotones por el material a través del cual viajan.Se han hecho cálculos por dispersión con electrones, con otrosfotones o con exóticas partículas subatómicas tanto en la propiafuente de emisión como en su viaje hasta el observador. Se plan¬tean muchas dificultades en estos modelos, pero la fundamen¬tal es la siguiente: para quitarle al fotón parte de su energíahay que perturbarlo, aunque sea ligeramente. Pero esto implicadesviar su camino ligeramente. Y esto a su vez implica que lasimágenes de los objetos se hacen ligeramente borrosas. En lapráctica no percibimos ninguna evidencia del fenómeno en lasimágenes astronómicas. En particular, los objetos de elevado

l259258

¿Es posible que las masas de todas las partículas que formanla materia del objeto de mayor corrimiento al rojo sean meno¬res que las de la materia del objeto de menor corrimiento alrojo?

grandes rasgos de nuestro modelo de un cuasar de elevado corri¬miento al rojo evolucionando hacia una galaxia compacta demenor corrimiento al rojo y, finalmente, hasta una galaxia com¬pañera con sólo un pequeño exceso en el corrimiento al rojo.

¿Cómo puede aparecer materia nueva en nuestro universo?[ Existen varios modos según los cuales puede suceder. Una po¬

sibilidad es que la gran explosión no se produjese en un soloinstante. La hipótesis, en el fondo bastante ingenua, de una crea-

j' ción total e instantánea podría reemplazarse por la de núcleosde creación, «pequeñas explosiones» repartidas en la actualidadpor todo el espacio.

La materia emergería de estas pequeñas explosiones igual quej lo hacía en el concepto original de una única gran explosión.

En realidad, como nunca podremos observar los sucesos en el‘ instante inicial de la gran explosión, ésta no es exactamente unai! teoría científica. En cambio, en el supuesto de que tengamos di-I ferentes orígenes espaciados en el tiempo existe la posibilidad

de observar sucesos que pueden poner a prueba la concepciónI clásica de la creación en una gran explosión, y de la expansión

de la materia en el universo.I r~ Otra posibilidad de explicar la creación de materia en épocasi / recientes la encontramos en los núcleos de galaxias activas. Es|/ necesario tener una fuente de energía en el interior de estos’ntU

I cíeos. La única fuente que se ha sugerido para esta energía, si[I bien sometida a un intenso debate, es un agujero negro. En|\ nuestro contexto hay dos cuestiones de interés con respecto

a los agujeros negros. Uno es que, en el intenso campo gravita-11 torio de un agujero negro, el espacio-tiempo está fuertemente| curvado. Lo que esto quiere decir, en mi opinión, es simple-I mente que no podemos extrapolar la física de nuestros labora-

V torios al interior de una región tan singular: simplemente, no| sabemos lo que ocurre en el interior de un agujero negro. El_

segundo aspecto interesante es que un «agujero blanco» no esmás que la inversión temporal de las ecuaciones que nos llevanal agujero negro. Una inversión temporal de este tipo no parece

1 estar prohíbicia por la física. De manera que parece posible en-I contrar el inverso de un agujero negro, un punto en el espacio-I tiempo caracterizado por la propiedad de que todo «sale» de él.

Otro famoso físico dijo en una ocasión, medio en broma medioen serio: «En física, si algo no está específicamente prohibi¬do, entonces es obligatorio».

En realidadLohseryamos la salida de material de los núcleosr galácticos. Un ejemplo es el modelo totalmente aceptado de la .I eyección deTñaterial que se emite en radio. Un agujero blanco, o

Si ello fuese así, una dejas pocas diferencias posibles entrelos dos tipos de materia sería su tiempo de creación. La imagenséncíllaT que yo tengo de esto es la de qué una partícula adquie¬re masa intercambiando gravitones (técnicamente hablando, bo-sones escalares de masa cero) con su entorno. Pero ningunainformación puede viajar a mayor velocidad que la de la luz. Deforma que cada partícula, desde que comienza su existencia, in¬tercambia gravitones en el interior de una esfera que crece conla velocidad de la luz. La materia que ha aparecido más recien¬temente intercambia gravitones en un volumen menor y por con¬siguiente tiene menos masa. Probablemente una descripción to¬talmente equivalente sea la de que en la materia que nace losrelojes van más despacio. (Los átomos son como pequeños re¬lojes cuyos ritmos están gobernados por las masas de sus elec¬trones. Frecuencias menores producen automáticamente fotonesdesplazados al rojo.) ¿Es posible que un escenario tan cualitati¬voÿ aproximado sea válido?

Pues por sorprendente que pueda parecer existe una teoríacompleta y rigurosa que permite explicar exactamente esto. Esla llamada teoría de la gravedad conforme de Hoyle-Narlikar.

I Es más general que la teoría utilizada normalmente, en el sentido¡ de que las masas de las partículas pueden depender de sus po¬

siciones en el espacio y en el tiempo. Hace unos años se meocurrió preguntarle a un famoso físico si había alguna observa¬ción que permitiese rechazar esta teoría. Su respuesta fue: «No,pero no la necesitamos para nada ya que nuestra teoría actuallo explica todo». A mí me parece que las observaciones que

i hemos discutido en este libro demuestran la necesidad de estajjteoría más general.

funcionaría? Supongamos por un momento que losi dos objetos están tan cerca el uno del otro que la diferencia deI sus coordenadas espaciales no importa demasiado. La única di¬

ferencia entre ellos sería su posición relativa en el tiempo. ConI. ello quiero decir que el objeto de mayor corrimiento al rojo, y

toda la materia contenida en él, podría haber sido «creado»o haber aparecido en nuestro universo posteriormente. Cuandoel material aparece por vez primera tiene un corrimiento al rojomuy elevado. A medida que pasa el tiempo su masa crece, elobjeto se hace mayor y su elevado corrimiento al rojo decrecehasta valores más normales. Tenemos aquí una descripción a

260 261

HíÿA ,algo que se le parezca, situado en los núcleos activos nos per¬mitiría explicar las observaciones en varios aspectos. En primerlugar, proporciona un mecanismo natural de expulsión de ma¬terial hacia el espacio. Existe también un mecanismo, desarro¬llado en las teorías de discos de acreción en tomo a agujerosnegros, que permitiría canalizar el material eyectado en dos di¬

opuestas a lo largo del eje menor del disco. Si emer¬gieran partículas de masa (inicial) cerosa lo largo de este eje: (1)no sería necesaria mucha fuerza para formar las dos corrientes,(2) tendría necesariamente una velocidad inicial igual a la de laluz (como los fotones), y (3) serían buenos candidatos para ex¬plicar los «haces de partículas relativistas» que los radioastróno-mos utilizan para explicar los chorros radio.

-—-'Pero hemos llegado a la conclusión de que de los núcleosde galaxias activas también emergen aglomerados materialescomplejos, tales como protocuasares o protogalaxias de elevadocorrimiento al rojo. ¿Hay algo en la naturaleza de los agujerosblancos que permita la aparición de estos «conglomerados» demateria? Estamos ya en un terreno que es divertido, por loque tiene de especulativo. Sin embargo, hay varios comentariosa realizar que pueden tener posibilidades de aproximarse a larealidad. Dado que el interior de un agujero blanco (o de unagujero negro) es un punto extraordinariamente curvado delespacio-tiempo, es lógico que, en el límite, pueda conectarsecon otros puntos muy diferentes del espacio-tiempo. Lagunta es la siguiente: la materia que pasa a través de esta co¬nexión (a través de lo que John Wheeler ha denominado «agu¬jeros de gusano» en el espacio) y entra en nuestro universo, ¿lo

hará en forma de una partícula o de un agregado de partículas?Es una pregunta muy difícil de contestar. Pero tengamos encuenta que en un agujero negro de masa muy elevada se alcanzael mismo grado de curvatura espacial sobre un volumen muygrande que en un agujero negro de masa pequeña. Si esto su¬pone alguna diferencia para la masa transferida, esta diferenciaafectaría lógicamente a la cantidad de materia, permitiendo queel de mayor volumen transfiera un agregado de materia.

Todavia existe otra manera diferente de considerar la posi¬ble aparición de materia «nueva» en el universo. Fred Hoyle hadesarrollado el concepto de «superficie de masa cero». Si vamoshacia atrás en el tiempo hasta el momento de la creación denuestra galaxia, y lo llamamos tiempo = cero, deberíamos teneruna superficie a unos 2 X 1010 años de distancia en la cual todaslas partículas tendrían masa cero. Si existió el tiempo antes deesta época, entonces los fotones que atraviesan esta superficie

provenientes de tiempos anteriores deberían ser dispersados(termalizados) por los electrones de elevada sección eficaz enesa superficie, y ello explicaría la gran homogeneidad de laradiación de fondo de microondas. (Se supone que la llamada ra¬diación de microondas del cuerpo negro de 3 grados Kelvin, des¬cubierta por Arno Penzias y Robert Wilson, es una reliquia dela gran explosión. Es la única prueba que queda, de las muchasque se suponían, de la existencia de una única gran explosión.Pero en la actualidad se observa que la radiación de fondo demicroondas es tan homogénea que parece imposible que se hayaoriginado en diferentes partes de un universo en explosión queno estaban físicamente comunicadas en el momento de su ter-malización. El concepto de superficie de masa cero explica muybien esta termalización homogénea dentro de nuestro «subuni¬verso».)

Pero si existen estas superficies de masas cero en el interiorde las galaxias activas, entonces no solamente podrían pasar fo¬tones a través de ellas, sino también conglomerados de materia.Hoyle ha considerado el paso de agregados de estrellas a travésde superficies de este tipo. Parece que se verían sometidas a unaplastamiento. Tal vez los paquetes de ondas que describen laspartículas quedarían prácticamente unidos. Pero lo más impor¬tante en lo que nos concierne es que existe la posibilidad deque los conglomerados de materia pudiesen pasar a nuestra re¬gión del espacio-tiempo en forma de materia de masa (inicial)muy pequeña.

Estos no son más que algunos ejemplos de la forma en quepodría «aparecer» materia nueva en nuestro universo. Tal vezsean todas ellas descripciones equivalentes o tal vez aparezcanotras nuevas, más rigurosas, en el futuro. Lo más importante, enlo que respecta a la interpretación de nuestras observaciones, esque estos fenómenos son posibles y que no pueden descartarsede entrada. Así pues, si nuestras observaciones precisan de me¬canismos de este tipo, nos sentimos más confiados a la hora decontinuar con estas observaciones y aprender más sobre el com¬portamiento de la materia en el universo.

Estas ideas han sido, en esencia, esbozadas y sugeridas pormuchos científicos a lo largo de los años. El destacado físico

' Paul Dirac postuló que las constantes atómicas y de la gravita¬ción variaban con el tiempo. Esta teoría implica la existencia deun corrimiento al rojo intrínseco en la materia que varía en fun¬ción del tiempo. Además Dirac sugirió la posibilidad de la exis-

I tencia de dos tipos de creación de materia: la creación aditiva,en la cual aparece materia nueva de manera uniforme en todo

recciones

prc-

262 263

el universo, y la creación multiplicativa, en la que aparece nuevamateria preferentemente allá donde ya existe materia. (Un ejem¬plo serían los núcleos de galaxias.) La brillante y atrevida teoríadel estado estacionario, enunciada por Hoyle, Bondi y Gold, en1948, postulaba la creación continua de materia en un universoen expansión para mantener constante (estado estacionario) ladensidad de materia. De hecho el campo C de Hoyle -C decreación— se parece mucho a la teoría más moderna propuestapor la física para explicar el universo: la llamada teoría de lainflación. (Según lo que he entendido, en esta teoría el universosufre una inflación al pasar de una fase a otra.)

Pero el punto en que toda esta discusión genera realmentepasiones en los cosmólogos contemporáneos no es tanto en lacreación de materia, sino en el cambio que supone en el escena¬rio actualmente aceptado de la formación de las galaxias. En esteescenario convencional, la gran explosión fue seguida porfase gaseosa muy caliente de la materia a partir de la cual secondensaron y enfriaron las galaxias. Aunque el universo consi¬derado en su totalidad es un agujero blanco, todo lo que está enel interior de las galaxias se supone que va progresando hacia lafase de agujero negro. Se cree que este camino se sigue sis¬temáticamente desde que se forman las estrellas. Pero la hi¬pótesis que nosotros adelantamos es que las pequeñas galaxiasnacen a partir de las grandes, y que éste es un proceso en cas¬cada que puede seguir eternamente.

La única ventaja de esta nueva hipótesis es que se parecemucho a lo que las observaciones nos sugieren en la práctica.Sin embargo, desde el punto de vista del modelo convencionalde una gran explosión, no parece que ésta sea una modificacióntan radical. En la teoría que se propone, en lugar de tenerúnico punto en el universo, que explotó hace 2 x 1010 años, ten¬dríamos muchos puntos en un universo en expansión. En estesentido el universo se replica a sí mismo. Lo_gue sugiero es quetenemos juntamente un universo en expans5on~y un universoen.estado estacionario, pero sin condensación de galaxias en elsentido convencional.

Pero, ¿qué ocurre si un conglomerado de nueva materia apa¬rece en el interior de una galaxia? Primero se supuso que sal¬dría hacia el exterior, con velocidad inicial igual a la de la luz,para ir después disminuyendo su velocidad y aumentando sumasa. Jayant Narlikar y P.K. Das realizaron cálculos detalladosde este modelo. Los cálculos confirmaron bastante bien las aso¬ciaciones observadas de cuasares con galaxias cercanas quehemos descrito en el capítulo segundo y en otras partes de este

libro. No es verdad lo que sistemáticamente arguyen los que seoponen a estas observaciones en el sentido de que «no son acep¬tables porque no hay ninguna teoría que las pueda explican).Hay una teoría rigurosa y detallada que ha sido publicada enuna importante revista profesional. Evidentemente la frase que

siempre seguía era la de que «no hay ninguna necesidad demodificar las teorías convencionales porque no hay ninguna

observación válida que las contradiga». Estas dos frases siempre

se han utilizado sistemáticamente impidiendo cualquier progre¬so en este terreno.

Sin embargo hay algo que no acaba de funcionar bien conel modelo Narlikar/Das, como descubrimos Narlikar y yo mismodiscutiendo los cuasares que aparentemente han sido eyectados enNGC 1097, NGC 520 y M82 (capítulo segundo) y en NGC 1073(capítulo noveno). La dificultad consistía en que el corrimientoal rojo de la materia nueva era muy elevado durante un exten¬so periodo de su vida. Esto se puede comprobar por el hechode que el volumen en que se están intercambiando gravitones

crece mucho más rápidamente a medida que pasa el tiempo.

Hasta que el material no ha alcanzado una edad de unas cuan¬tas veces 109 años, su corrimiento al rojo no baja hasta el rango0,2 < z < 2 que se observa en los cuasares. Pero la evidencia, enparticular en el caso de NGC 1097, es que la eyección de loscuasares ise produjo hace solamente unas cuantas veces 107 años!

Esto motivó que se examinase con detalle el modelo y quese modificase hasta alcanzar su forma actual: cuando un con¬glomerado de materia aparece cerca del núcleo de la galaxia, suspartículas son grandes. Y es así porque en la teoría de Hoyle/

Narlikar se necesita que la masa y la longitud varíen inversa¬mente: cuando la masa de una partícula es muy pequeña, suescala es muy grande. Por lo tanto la sección eficaz de interac¬ción de este nuevo conglomerado es al principio muy grande ynormalmente no podrá atravesar el medio interior de la galaxia

madre. Así pues, permanece atrapado en órbita cerca del nú¬cleo de dicha galaxia. Al ir pasando el tiempo, la masa de suspartículas crece, pareciéndose cada vez más a la materia normaly, después, cuando ha adquirido el corrimiento al rojo y las di¬mensiones típicos de los cuasares observados, es eyectado enun proceso como el que comprobamos en algunas galaxias. O talvez el objeto permanece siempre en el interior de un haz enuna galaxia con un proceso de eyección continuo. Las ventajasde este modelo son las siguientes: primero, la energía puede pro-i rder directamente del proceso de creación de nuevo materialen el núcleo de las galaxias activas a partir de un agujero blan-

una

un

264 265

i

cía, la diferencia cuantizada entre sus corrimientos al rojo se hacecuda vez más pequeña. Como ya hemos visto, lo que se obser¬va es que la periodicidad en el corrimiento al rojo es cada vezmenor a medida que consideramos objetos de menor corrimien¬to al rojo intrínseco. Un desafio muy atractivo es el de conse¬guir una teoría cuantitativa, en este sentido, que esté de acuer¬do con las observaciones. Tal vez una idea de cómo debe seresa teoría venga dada por el hecho de que la cuantización delátomo de hidrógeno representa bastante bien las periodicidadesobservadas en el corrimiento al rojo de los cuasares para las ór¬bitas cuantizadas desde n = 13 hasta n = 19.

Lo que he intentado exponer es una hipótesis que funcionedesde un punto de vista cualitativo. Me satisface el hecho deque la misma hipótesis que explica los corrimientos al rojo in¬trínsecos también ofrezca la posibilidad de explicar la cuantiza¬ción de los corrimientos al rojo. También me agrada que parez¬ca poder explicar cómo salen los cuasares fuera de las galaxias.También es interesante que el mecanismo nos ofrezca una causaposible de la enigmática actividad de eyección que se obser¬va tantas veces en el núcleo de las galaxias activas. Pero todavíano es más que una hipótesis de trabajo, que puede ser modifi¬cada o desechada a medida que se realicen nuevas observacionesque la pongan a prueba. De hecho, tal vez su mayor utilidad seael que a partir de ella se pueden proponer nuevas observaciones.

De todos modos, la esperanza siempre es la de que haya¬

mos conseguido una comprensión más profunda del universoen que vivimos. Hace varias generaciones, cuando se comenza¬ba a adivinar la forma de las galaxias espirales, el astrónomo SirJames Jeans señaló: «Tal vez las nebulosas espirales represen¬ten la entrada en nuestro universo de materia procedente de otrouniverso». Creo que no debemos dejarnos engañar por la sim¬plicidad de esta frase. La mente humana tiene la imponente ha¬bilidad de condensar en pocas palabras enormes cantidades deobservación, de experiencia y de razonamiento. Con estas mis¬mas palabras, la imaginación humana es capaz también a vecesde comunicar todo un universo de bellezas y emociones.

co. Segundo, los cuasares creados durante un periodo de tiempoen el pasado pueden tener toda una variedad de corrimientos alrojo habiendo sido todos eyectados al mismo tiempo. Tercero,los cuasares que vemos pueden haber sido eyectados reciente¬mente y aún así tener edades bastante grandes que justifican suscorrimientos al rojo observados según se puede calcular a partirde la teoría. Esta edad también es coherente con la edad esti¬mada para la transición hacia galaxias compañeras compactas másnormales que tienen un peculiar exceso en su corrimiento alrojo. En este modelo es inevitable la comparación de un núcleode galaxia activa con una planta que va madurando las semillasy después las esparce por sus alrededores. Pero hay un aspectocompletamente nuevo y sorprendente en las observaciones as¬tronómicas que hemos discutido en este libro.

C. Cuantización

Tanto los corrimientos al rojo de los cuasares como los delas galaxias parecen estar cuantizados. ¿Cómo puede explicarseeste hecho dentro de las teorías de creación de materia quehemos estado discutiendo? ¡Pues de un modo simple y natural!Bueno, al menos resulta posible, a diferencia de la teoría con¬vencional, en la cual es sencillamente imposible. El caso es quela cuantización como fenómeno físico es una propiedad que pre¬senta la materia que tiene al menos una dimensión muy peque¬ña. La materia, a gran escala, no muestra los efectos de cuanti¬zación. Este es el motivo por el cual las teorías convencionalesno pueden construir un mecanismo para la cuantización de loscorrimientos al rojo de los objetos astronómicos.

Sin embargo, si un aglomerado de materia emerge de unaregión en la cual el espacio-tiempo está muy curvado, estará ne¬cesariamente sujeto a las condiciones cuánticas, ya que su masaestá muy cerca de cero. Tal vez la materia comienza a existiren el estado más bajo de energía para ser creada, en un nivel se¬parado por un intervalo discreto del siguiente nivel permitido deenergía. O, tal vez, y ello es equivalente, se necesita un pequeñointervalo discreto de tiempo, At, para que el siguiente aglomera¬do de materia comience a existir. En cualquier caso, el siguien¬te aglomerado de materia que se cree tendrá un corrimiento alrojo mayor en un cierto valor discreta, Az. A medida que pasa

¡I el tiempo y el corrimiento al rojo, z, va disminuyendo, la dife¬rencia en masa entre las partículas de los dos aglomerados escada vez un porcentaje menor de la masa total. En consecuen-


La fuente más autorizada para corrimientos al rojo, magnitudescorregidas y descripciones de galaxias brillantes y, en consecuencia, para

lo mayoría de galaxias del Grupo Local es:

267266

121981, A Revised Shapley-Ames Catalog of Bright Galaxies, por Allan San-dage y G.A. Tammann, Carnegie Institution of Washington, publicaciónN.ü 635, Washington, DC.

Un artículo reciente en el que se encuentran las medidas de las ne¬bulosidades subyacentes en las imágenes de cuasares y su interpre¬tación canónica cosmológica es:

1984, Gehrin, T., Fried, J., Wehinger, P.A., y Wyckoff, S., Astrophy-sical Journal, 278, pág. 11.

Una de las primeras discusiones sobre 3C 120 y su carácter transi-cional entre los cuasares y las galaxias normales se encuentra en:

1978, Arp, H., Astrophys. Journ., 152, pág. 101.Las primeras referencias a las galaxias compactas y los objetos deemisión, más tarde llamadas «regiones extragalácticas H II» se en¬cuentran en:

1964, Zwicky, F., Astrophys. Journ., 140, pág. 1.467.1965, Arp, H., Astrophys. Journ., 142, pág. 402.1970, Sargent, W.L.W., y Searle, L., Astrophys. Journ. (Letters), 162,pág. L155.1975, Arp, H., y O’Connell, R.W., Astrophys. Journ., 197, pág. 291.

Ultimas investigaciones*i

Este libro fue escrito en el periodo comprendido entre losaños 1983 y 1985. Las referencias que se mencionan abarcanhasta el año 1986 y el libro se publicó, en su edición inglesa, en1987. Así pues, han transcurrido unos cinco años desde que seelaboró este resumen sobre problemas críticos de la astronomíaactual. ¿Qué ha ocurrido desde entonces? En conjunto yo diríaque la evidencia sobre cuasares cercanos y sobre la existenciade corrimientos al rojo no debidos a la velocidad en las galaxiasse ha hecho más fuerte. Su comprensión y aceptación por partede los no especialistas se ha ido extendiendo. Pero la oposición delas personas más influyentes en este ámbito científico se havuelto más dura si cabe, hasta el punto de que ha quedado cor¬tado el acceso a la mayoría de las modernas instalaciones obser-vacionales. En muy contadas ocasiones se llevan a cabo testssobre las evidencias discordantes cruciales y éstos sólo ven laluz pública con extremada dificultad.

Empezaremos pasando revista a las nuevas evidencias másdestacables: como ya sabe el lector que tiene este libro en susmanos, la galaxia NGC 4319 tiene un aspecto perturbado y pre¬senta un filamento luminoso que la conecta con el cuasar Mar-karian 205. La fotografía en color de este peculiar objeto apare-

Teoría

La exposición fundamental de la teoría general de la gravedad segúnla cual se permite que la masa de una partícula sea una función dela posición y del tiempo apareció en el completo y riguroso libro:1974, Action at Distance in Physics and Cosmology de Hoyle, F., y Narli-kar, J.V. (San Francisco: W.H. Freeman).

Esta teoría aplicada a un modelo específico explica la asociación ob-. , servada de los cuasares con galaxias y se encuentra en:/ 1980, Narlikar, J.V., y Das, P.K., Astrophys. Journ., 240, pág. 401.

Til desarrollo del concepto de superficies de masa cero en el universoy el posible paso de agregados de estrellas a través de aquéllas seencuentra en:

1975, Hoyle, F., Astrophys. Journ.,_196, pág. 661.ció en la portada del número de Sky and Telescope1 en el que seincluía la crítica sobre la edición inglesa de la presente obra, y seha publicado ya en tantas ocasiones y sitios diferentes que difí¬cilmente nadie puede ignorar esta conocida evidencia sobre cua¬sares cercanos. De hecho, cuando se puso en órbita el satéliteEinstein de rayos X éste observó varios cuasares brillantes enestas longitudes de onda, y entre ellos estaba Markarian 205. Peroen este caso en concreto se realizaron exposiciones especiales de

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oto s ti i* El autor ha escrito este capítulo especialmente para la edición española,

ante la oportunidad que ésta le brinda de actualizar para los lectores las contro¬vertidas tesis que presenta en su libro. (N. del T.)

269

1

alta resolución. Estas mediciones eran capaces de detectar unposible filamento en rayos X que conectara la galaxia y el cua-sar. ¡Y allí estaba! Pero, y uno no deja de preguntarse cómo hasido ello posible, ¡éstas observaciones no fueron comunicadaslos siguientes once años! No me enteré de esta observación delEinstein hasta 1988, cuando solicité el acceso a la base de datosdel satélite para preparar una propuesta para el nuevo y máspotente telescopio de rayos X denominado ROSAT.

Ya había enviado al comité de programas norteamericanopropuesta de observación, con Jack Sulentic como investigadorprincipal, para observar NGC 4319/Markarian 205 en alta reso¬lución con el ROSAT. (El vehículo lanzador del ROSAT yde los detectores son norteamericanos, el telescopio es alemány el detector ultravioleta británico. En correspondencia, el tiem¬po se divide en 50, 38 y 12 por ciento.) Rápidamente preparépequeño informe en el que mostraba la conexión en rayos Xpuesta de manifiesto por el Einstein y que confirmaba la eviden¬cia óptica previa. Destacaba que ROSAT, con una exposicióncorta, podía acumular 5 veces más fotones y con mejor resoluciónque la observación del Einstein. Se podría estudiar la naturalezade esta conexión y tal vez también su origen y su función. Peroentonces se planteó un problema. Dado que los nombres de losmiembros de los diferentes comités de selección eran secretos,se me planteaba la casi imposible tarea de que esta informaciónllegase a manos del comité adecuado antes de su decisión sobrela asignación de tiempo. Con prisas, ayudas de mis amigos ysuerte conseguí presentar esta información complementaria anteel comité poco antes de su decisión. Pedía al comité de asigna¬ción de tiempo el 0,25 por ciento del tiempo norteamericanodisponible para observar este famoso y controvertido objeto quepodía terminar de una vez por todas con el debate de si los cua-sares son los objetos más lejanos del universo o si, por contra,están muy cerca. Meses más tarde se supo la decisión del comité.NGC 4319/Markarian 205 había sido rechazado.

Las isofotas de la observación del Einstein en las que se apre¬cia la extensión entre el núcleo de NGC 4319 y el cuasar semuestran en la figura 12-1. A continuación, en la figura 12-2, sehan superpuesto estas regiones emisoras sobre las imágenes óp¬tica y radio de la galaxia y el cuasar. Las observaciones delROSAT hubiesen tenido una mejor resolución y 5 veces mejorseñal-ruido. Nos podrían haber mostrado la estructura de la co¬nexión y tal vez también algo sobre su naturaleza y su material,además de cómo emerge el cuasar del núcleo. La decisión de losadministradores norteamericanos de este telescopio de impedir

I

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Isofotas de rayos X de Markarian 205 obtenidas a partir de unaFigura 12-1.exposición de 6.021 segundos con el satélite Einstein en el modo de alta resolu¬

ción (HRI). Las cuentas se han suavizado con la representación de la respuesta auna füente puntual de a=4” y tamaño de suavizado =9”, tal como se esquema¬

tiza en la parte superior derecha de la figura. Las isofotas de rayos X repre¬

sentan niveles desde 0,03 hasta 0,30 fotones/pixel en 18 pasos.

esta observación es una muestra de cómo funciona la cienciaastronómica actual. Al final de este capítulo discutiremos lo que

ello significa para el estado actual de la astronomía y sus pers¬pectivas futuras.

En 1989 apareció una nueva evidencia sobre la proximidadespacial entre otro cuasar y una galaxia de pequeño corrimientoal rojo. Ya hemos mencionado que en 1971 Burbidge, Solomony Strittmatter pusieron de manifiesto que, entre todos los cuasa-res brillantes (32 cuasares), los cuatro más próximos estaban tancerca de galaxias brillantes que la probabilidad de una asociaciónpor puro azar era despreciable.2 Uno de estos cuasares era 3C 232,que tenía una probabilidad de sólo 2,5 entre diez mil de no estarfísicamente asociado con la galaxia brillante NGC 3067. Teniendoen cuenta que era un cuasar tan brillante en magnitud aparente,

inevitable que otros investigadores tomasen espectros de estafuente tanto en longitudes de onda ópticas como en radio.

Quienes lo han hecho han insistido en que el cuasar no estáasociado con la galaxia, pero para explicar las líneas de absor¬ción de la galaxia de pequeño corrimiento al rojo presentes enel espectro del cuasar ¡han tenido que postular la existencia deun enorme halo que rodea la galaxia a través del cual pasa laradiación del cuasar! Además, han supuesto que la galaxia estáen equilibrio de rotación y han obtenido el asombroso resulta-

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Jciv Figura 12-3. Mapa H I de NGC 3067 y 3C 232 de CariUi, Van Gorkom y Stocke(1989). Los centros de la galaxia (cz=1.456 km/s) y del cuasar (z=.530) estánrepresentados con símbolos +. La máxima densidad del hidrógeno y dispersiónen el corrimiento al rojo (~ 170 km/s) ocurren en la posición del cuasar.

35 30

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observa una emisión de rayos X que se extiende hacia el nortedesde el cuasar en la misma dirección del filamento H I. En losotros tres cuasares considerados por Burbidge et al. también exis¬ten evidencias de perturbaciones en la emisión de rayos X queindicarían la asociación del cuasar con una galaxia próxima depequeño corrimiento al rojo. Tampoco se han publicado estasevidencias. Las propuestas para observar estas asociaciones cua-sar/galaxia con el más potente ROSAT han sido aceptadas porel comité alemán, pero sólo con la menor (C) prioridad.

Del caso NGC 3067/3C 232 se pueden extraer otras morale¬jas importantes:

— No es una prueba de la existencia de grandes halos entomo a las galaxias.

— Es un contraejemplo de la hipótesis según la cual las líneasde absorción de pequeño corrimiento al rojo en los espectros delos cuasares son debidas a galaxias.

— Contradice las afirmaciones en el sentido de que se tienenpruebas de las distancias relativas de los cuasares a partir de lí¬neas de absorción de pequeño corrimiento al rojo en cuasaresde elevado-corrimiento al rojo.- — És una muestra palpable de que los cálculos sobre la masaoscura pueden ser totalmente erróneos.

Este último punto debería preocupar seriamente a la moder¬na astronomía. La convicción de que debe existir la masa oscu¬ra ha estimulado numerosas investigaciones para encontrar mis-

34 30

i 2

ASCENSION RECTA ”10 00 00 19 49 00

Figura 12-2. Los contornos en blanco son las isofotas de rayos X de Markarian205, representadas en la figura 12-1, superpuestas sobre una imagen directa de la ga¬laxia obtenida con un detector CCD en el telescopio de 4 metros de Kitt Peak. Loscontornos en negro corresponden a la emisión radio observada a 20 cm con el VLA.

do de que la galaxia tiene 16 veces más masa de la que obser¬vamos («masa oscura»), Pero las imágenes que se tienen de lagalaxia demuestran claramente que ésta no está en equilibrio derotación, sino que está eyectando material.3 Recientes medidasllevadas a cabo con el Very Large Array en Socorro, Nuevo Méxi¬co,4 revelan la presencia de un filamento de hidrógeno ¡que vadirectamente de la galaxia al cuasar! En la figura 12-3 se mues¬tra esta conexión directa con la posición del cuasar. Si no seacepta esto como prueba de la eyección del cuasar por la ga¬laxia, entonces ¿qué prueba se aceptará? ¡Era una predicción!¿Por qué se tardó dieciocho años en realizar (aunque con otropropósito) esta crucial observación? ¿Es realmente una cienciala astronomía extragaláctica?

En este caso resulta también que las observaciones llevadasa cabo por el Einstein no han visto la luz pública. En ellas se

*•V

I-t272 273

I teriosas partículas, nunca observadas, a las que se acude para

I ocultar la imposibilidad de explicar las observaciones mediante/ la teoría actual. Tal vez cueste creerlo, pero lo cierto es que1 en la Universidad de California en Berkeley se ha concedido una

i subvención de 10,6 millones de dólares para un proyecto de cinco| años, en el que participan 25 científicos, destinado a estudiar esta; invisible «masa oscura».5 Pero, como muestra la evidencia acu-. mulada en los últimos veinte años y a la cual hemos pasado re¬

vista en este libro, los corrimientos al rojo no siempre, ni dei forma total, tienen su origen en la velocidad. Cuando se tienenj en cuenta estas anormalidades en el corrimiento al rojo el asunto )j de lajmasa oscura se desvanece totalmente. ---

También son muy significativos los recientes acontecimien¬tos en torno a otra galaxia crucial, NGC 1097. Los espectacula¬res chorros rectilíneos que emergen de su núcleo activo han sidoreproducidos en numerosas publicaciones. De la compleja re¬gión central que rodea la fuente puntual variable existente en elnúcleo de la galaxia emergen numerosas nubes de emisión derayos X, así como cuasares.6 Un equipo de siete experimenta¬dos observadores, entre los que se encuentran los astrónomosque descubrieron y publicaron estos resultados, presentaron unaminuciosa y cuidadosamente elaborada propuesta de observacióncon el telescopio espacial Hubble. En la propuesta se solicita¬ba la investigación espectrográfica de los hot spots de la regióncentral, así como de la fuente central de energía. Se solicitabatambién la investigación sobre la formación de estrellas jóvenes,la temperatura y composición química y las aparentemente dis¬continuas curvas de rotación. Principalmente se intentaría ponerde manifiesto si algunos de los misteriosos hot spots interiores,que también eran radiofuentes, eran objetos desconocidos hastael momento o se confirmaba que eran cuasares. La figura 12-4ilustra la posición y aspecto de estos objetos existentes en elinterior de NGC 1097 con un telescopio de baja resolución. Po¬díamos tener por fin la oportunidad de poner a prueba la hipó¬tesis local sobre los cuasares y explorar el proceso de creaciónde estos objetos. La propuesta fue rechazada.

El comité de asignación de tiempo del telescopio espacialadujo que la propuesta presentaba «problemas técnicos» y reco¬mendó que la observación se realizase «desde la Tierra». Lascríticas sobre los aspectos técnicos no eran acertadas y, por otraparte, es evidente que la base de la propuesta era la mayor re¬solución que se obtendría en la observación desde el espacio.Pero las decisiones del comité (los nombres de los miembrosno se conocen normalmente) son más discutidas de lo que pu-

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Figura 12-4. La región central de NGC 1097 vista con un telescopio desde laTierra muestra los objetos condensados conocidos como hot spots. Dos de ellosson radiofuentes y, en consecuencia, buenos candidatos a ser cuasares.

diera pensarse. Un astrónomo aficionado que había examinadocuidadosamente la lista de asignaciones de tiempo en el teles¬copio espacial escribió una carta quejándose del hecho de quese hubiese ignorado tanto al objeto crucial como a los observa¬dores que solicitaban su investigación. Es curioso también queotro aficionado, ajeno totalmente al primero, escribiera al Euro-

Southem Observatory preguntando el motivo por el que nose utilizaba ese gran observatorio óptico para examinar ese ob¬jeto crucial. Lo sé porque la carta me la hicieron llegar entrebromas de que incluso los aficionados conocen los oscuros se¬cretos de la astronomía. A mí particularmente me escandalizaque no se utilicen los grandes telescopios ópticos para estudiaresa fábrica de cuasares, particularmente en las regiones exterio¬res, donde no se necesita una resolución muy elevada. Pero enmi opinión es todavía peor que aquello que el telescopio espa¬cial puede hacer mejor que ningún otro sobre la Tierra —obteneruna resolución, un orden de magnitud mejor— no se utilice enlas regiones centrales de esta galaxia, que produce en su núcleoesos extraordinarios y pequeños objetos.

Otra explicación que ha florecido recientemente sobre lasanomalías en los corrimientos al rojo (y que en algunos aspec¬

tos también se ha ido apagando) es la de las lentes gravitatorias.

pean

274 275

Ya mencionamos brevemente las lentes gravitatorias en la pági¬na 209 de este libro en relación con la galaxia conocida por2237 + 305. Se descubrió que esta galaxia de pequeño corrimien¬to al rojo tenía un cuasar a sólo 0,3 segundosÿde arco de sunúcleo. Poco después de que circulara la noticia sobre este des¬cubrimiento estaba saboreando una copa de vino blanco en unafiesta de recepción de un congreso astronómico cuando vi cómose me acercaba deliberadamente el director del European Sout¬hern Observatory, Lo Woltjer. Me dirigió una sutil sonrisa y medijo: «Chip, ¡menos mal que descubrimos las lentes gravitato¬rias antes que ese cuasar en el núcleo de una galaxia!».

La probabilidad de que sea una lente gravitatoria, incluso conlos supuestos más favorables, se calculó que era sólo de dosentre diez mil (2 x 1(H). Pero en fecha más reciente Fred Hoyle7ha calculado que la probabilidad de que sea una lente (micro omacro) es de sólo dos entre un millón (2 x 1(H). Esto es aúnmenor que la probabilidad de que sea un cuasar de fondo (nopor efecto lente) proyectado por azar (5 x 10-6).

Recientes observaciones llevadas a cabo con telescopios delEuropean Southern Observatory en condiciones muy favorablesmuestran la imagen del cuasar separada en cuatro.8 Esto se con¬sidera un triunfo de la predicción de la lente gravitatoria (si seolvida la ausencia de la prevista quinta imagen). Si reflexiona¬mos más detenidamente sobre la cuestión, podemos preguntar¬nos por qué el núcleo de la galaxia no está centrado, o por quélas imágenes del cuasar no están distorsionadas cuando el efec¬to lente debe ser muy fuerte, o al menos por qué la supuestagalaxia de la que el cuasar constituye la parte central no apareceaumentada o distorsionada. (Se supone que los arcos luminososdescubiertos en los cúmulos de galaxias son imágenes distorsio¬nadas de galaxias de fondo.)r PBTO la i'dea general de que muchos cuasares estaban some¬tidos al efecto lente por galaxias existentes entre ellos y el obser¬vador ha sido abandonada. Fue divertida mientras duró. Durantequince años se rechazó el exceso de cuasares observado en elentorno de galaxias de pequeño corrimiento al rojo. Entoncesalguien dijo: «Amplifiquemos los cuasares de fondo por medio deuna lente gravitatoria originada por galaxias situadas entre ellos yel observador». A partir de ese momento se aceptaron sin reparoslas observaciones del exceso de cuasares en el entorno de galaxiaspróximas. Pero tras unos años, los expertos se dieron cuenta deque no había suficientes cuasares de fondo para ser sometidos alefecto lente, de manera que el mecanismo propuesto no funciona¬ba Se olvidó el asunto y de nuevo se rechazaron las observaciones.

En mi esfuerzo por tratar de convencer a los partidarios delefecto lente de que no había un número suficiente de cuasaresde magnitud aparente débil, intenté mantener vivo el debate.9En la figura 12-5 presento el incremento en el número de cua¬sares con la magnitud aparente. El característico aplanamientoque se observa en las magnitudes más débiles demuestra que

no hay suficientes cuasares para explicar las observaciones me¬diante el efecto lente. Pero las aspas muestran el incremento en

i el número de galaxias próximas de elevada luminosidad. ¡Las

dos relaciones se ajustan casi a la perfección! Por lo tanto hemospuesto de manifiesto no sólo que los cuasares están asociadoscon galaxias individuales cercanas, sino que los dos grupos, enconjunto, están asociados. Este resultado ha visto la luz en lasrevistas especializadas tras mucha oposición, lo cual ha supuesto

,un gran retraso en su publicación.El más reciente escalofrío que ha recorrido la espina dorsal

de los astrónomos ortodoxos está relacionado con el cuasar másbrillante en magnitud aparente, el primero en ser descubierto.Este cuasar, 3C 273, es el prototipo de un cuasar. Pero en 1966y 1967 ya señalé que el cúmulo de galaxias de Virgo, la mayorconcentración de materia luminosa cercana a nosotros, cubre unafracción del cielo de 0,0075. ¡El famoso 3C 273 resulta que estáprecisamente en esta región relativamente pequeña! Y ademástambién puse de manifiesto que dos radiofuentes extraordina¬riamente intensas en el cielo, 3C 273 y 3C 274, están alineadosexactamente con la galaxia central, la más brillante del cúmulode Virgo. Era un caso claro de una galaxia que eyectaba radio-fuentes y material galáctico en direcciones opuestas. Los doscuerpos eyectados mostraban a su vez una actividad de eyec¬ción, presentante sendos chorros ópticos, con un tamaño apa¬

rente de unos 20 segundos de arco en ambos casos. (¿Cual es laprobabilidad de que los dos chorros ópticos más prominentesque existen tengan ambos la misma longitud aparente y esténmuy cerca el uno del otro sobre la esfera celeste, sin estar rela¬cionados físicamente?) La radiofuente 3C 274 es más conocidacomo la galaxia gigante con chorro M87, chorro que apunta di¬rectamente a otra radiogalaxia que presenta evidencias, a partirde los datos de rayos X, de estar alejándose de M87 en la direc¬ción determinada por el chorro.10

Ni que decir tiene que nada ocurrió en los siguientes veintitrésaños, ya que se había decretado oficialmente que como el corri¬miento al rojo de 3C 273 era 40 veces mayor que el del cúmulode Virgo aquél había de ser un objeto de fondo, sin ninguna re¬lación con éste y a una distancia 40 veces mayor. Y entonces

276 277

HCuasares con 0,5<z<1,0 ajustados a con Mb< -20 mag.

mag. 1627m

18 20 22 24 J’30'0

log N logN3C273Udeg-2) (deg-2)

3*20’

2-2

X X

1194 a 1400 km/s

% °0„CFH1 BF-4

0* 2°00'

rBF uncn \ N o

©2O

7MBQS -2 O ‘-s0’

< u-66 8 10 12 14

B°'¡ d ,o''NLLI

Q 1*40' ~1°Figura 12-5. Las muestras de cuasares se han representado por líneas continuas(identificadas por diferentes iniciales). Las aspas representan galaxias luminosascercanas. El ajuste se obtiene si los cuasares están a la misma distancia que lasgalaxias y son 10 magnitudes más débiles.

ocurrió el inevitable accidente. Riccardo Giovanelli y Marta Hay¬nes descubrieron una nube de hidrógeno de pequeña densidady diámetro aparente grande. Según lo que oí contar en charlasinformales sobre lo que se publicó en el New York Times, la nubepodía ser el largamente buscado ejemplo de la condensación deuna nueva galaxia a partir del medio intergaláctico. Pero ocurrió,como muchas veces pasa en el mundo científico, que Geof¬frey Burbidge estaba casualmente en la misma sala en la que semantenía una conversación telefónica sobre esa nube y oyóaccidentalmente su posición. «Eso es exactamente al lado de3C 273», fue más o menos lo que exclamó. Me habló telefó¬nicamente sobre este hecho y por ello no es de extrañar queasistiese con especial interés a la conferencia que dio Giovanelliunos dias después en el ESO. Allí pude ver por vez primera laforma de la nube. ¡Era alargada con su eje apuntando directa¬mente a 3C 273, sólo a un diámetro de distancia! Giovanelliestaba mencionando cautelosamente este hecho en el momentoen que una voz escéptica se levantó de entre la audiencia pre¬guntando: «¿Dónde apunta el chorro de 3C 273?». «Apunta exac¬tamente a la nube», fue mi respuesta.

Esta claro, como se ve en la figura 12-6, que la nube está

O)

PA.223*-1°30'

O PA.220*

12*23*12*24*12*26* 12*25*

ASCENSION RECTA (1950)

Figura 12-6. El mapa de H I de esta peculiar nube se muestra aquí en 8 con¬tornos, con niveles desde los 5.000 hasta los 100 m Jy km/s. (Cortesía de Gio¬vanelli y Haynes.) Se muestra también la posición relativa del cuasar 3C 273y el ángulo de posición de su famoso chorro a 223 grados. El ángulo de posicióndesde 3C 273 que mejor pasa a través de la nube es de unos 220 grados. (Ima¬gen CCD de 3C 273 cortesía de Jahn Danziger, ESO.)

alineada con el cuasar en ±3° con respecto al eje de la nube.Hay más o menos una probabilidad de una entre mil de queeste alineamiento sea casual, y evidentemente esta probabilidadse reduce enormemente si tenemos en cuenta la improbabili¬dad de que dos objetos tan singulares estén cerca el uno delotro de forma casual. Para mí está claro que 3C 273 ha eyecta-do algo que ha dado origen a la nube de hidrógeno y a que algúnmaterial sea visible en toda la región de la misma. Serán nece¬sarias muchas observaciones en todos los rangos de longitudesde onda antes de poder elaborar un modelo plausible. Pero parece

279278

1ideliciosamente claro que 3C 273 está en el cúmulo de Virgo.11

Otro ejemplo, muy característico de cómo se producen losacontecimientos en este campo, fue lo que ocurrió haceaños. Los astrónomos que miden los espectros de las galaxias ra¬dio acostumbran a tener el extremo de su corte espectral li¬geramente fuera del núcleo de la galaxia. Allí, sólosegundos de arco de la galaxia, descubrieron un cuasar de corri¬miento al rojo extraordinariamente elevado (z —4,4).12 Lo másasombroso del caso, aparte de la bajísima probabilidad detrar accidentalmente un cuasar en una zona tan pequeña del cielo,era que se había encontrado un cuasar cerca del límite conoci¬do del corrimiento al rojo. Pero aún era mucho más significati¬vo el hecho de que este cuasar estuviese exactamente en la líneadel eje radio de la galaxia activa. Tal como hemos discutido enlas evidencias que hemos ido presentando, los cuasaresgen de las galaxias activas precisamente a lo largo de estos ejesde eyección. Un amigo que estaba en el coloquio celebrado enBerkeley en el que se anunció el descubrimiento me dijo queen los pasillos se discutió vivamente sobre el significado del des¬cubrimiento para el modelo de eyección de cuasares por ga¬laxias. Sin embargo, el resultado se anunció en la bibliografía as¬tronómica como un descubrimiento casual cerca de una galaxiasin relación alguna con el cuasar.

En lo que concierne a la naturaleza del universo —la cosmo¬logía, el Big Bang, etcétera— se podría argumentar que los cuasa¬res no son cruciales: supongamos que estuviesen cerca ygrandes distancias. Podríamos suponer que en cualquier casoobjetos peculiares. Pero las galaxias seguirían definiendo elmismo universo tal como lo conocemos en la actualidad. ¿O no?Pues resulta que no. Con sólo pensar un poco nos damos cuen¬ta de lo siguiente: si los cuasares están cerca entonces sus corri¬mientos al rojo no son úna medida de su distancia. Este corrimien¬to al rojo es el que se utiliza para estimar la distancia de laaplastante mayoría de las galaxias. Sus luminosidades, sus masasjTtodóTó demás depende de las distancias que se les asignen.

¿Nuestro conocimiento sobre las galaxias es todo lo correcto |que desearíamos? Ciertamente no. y_de hecho hay enormes la¬gunas. Consideremos por ejemplo las galaxias espirales con bra¬zos mejor definidos formados por estrellas luminosas, gas_¿polvo. Son las llamadas galaxias Sc L Estas galaxias se separanclaramente de la relación de Hqhhle (el corrimiento al rojo pro¬porcional a la magnitud aparente). Pero el acuerdo con la rela¬ción de Hubble es la única base que se tiene para asignarlesdistancias a partir de su corrimiento al rojo. Cuando a estas ga-

klnxins se asocian grupos a los que pertenecen resultan tener

fficcsos en el corrimiento al rojo (no debidos a la velocidad)liquivalentes a miles de km/s. Y lo que es más, cuando se aplica

[jl único método alternativo que existe para estimar la distanciapartir de relaciones rotación-masa) resulta que las discrepan-

clas que presentan las distancias de estas galaxias ¡son de hasta1)3 megaparsecs!’¿ Las distancias deducidas a partir de sus corri¬

mientos al rojo son hasta un 70 por ciento mayores. Lo absurdoi 68 qué cuando estos sistemas se colocan a las distancias deduci-i das de sus corrimientos al rojo resultan ser tan grandes que de-

Jurían empequeñecidos a sistemas gigantes que conocemos bien

i (como M31 y M81, las espirales Sb que dominan nuestro Grupo

[ Local y el cercano grupo de M81). Estas galaxias monstruo serían

I tgn voluminosas ¡que deberíamos ver hasta 50 supernovas nÿrlapo en ellas! Cualquier astrónomo sabe 'que''ésto es un completo

Ireauctio cuTabsurdum y sin embargo la mayor parte sigue traba-1 jando con la idea de que estas galaxias son así de grandes y están

tan lejos.—En la figura 12-7 se muestra cómo se verían varios de estosobjetos que se consideran gigantes a las distancias deducidas de

sus corrimientos al rojo si estuviesen en nuestro Grupo Localde galaxias. NGC 262 es un ejemplo particularmente ilustrativo.¡Su inmenso halo de hidrógeno incluiría a todo el Grupo Local!

Pero sólo con mirarla se puede ver que en realidad no es másque una galaxia enana muy pequeña. Tiene un bajo brillo desuperficie, sin detalles especiales y con una gran proporción

de gas. La supermasa que debería tener si estuviese a la distancia

\ deducida de su corrimiento al rojo debería introducir grandes

velocidades internas. Y en cambio sus velocidades diferencialesinternas son minúsculas, típicas de galaxias enanas próximas.

Su corrimiento al rojo es lo único fuera de lo común.Al lector le interesará echar una ojeada al intercambio de

opiniones sobre este objeto, NGC 262, que se produjo en la sec¬ción de cartas de Science.'4 También vale la pena comentar que

la figura 12-7 la preparé para la conferencia de Venecia sobreNuevas Ideas en astronomía.15 Fue una gran sorpresa, y también

______gran satisfacción, que esta conferencia se organizase en

honor de mi 60.° aniversario. Después de un considerable esfuer¬zo por mi parte, conseguí que se me permitiese presentar unapequeña comunicación en la que desarrollaba las ideas que ex¬pongo a continuación. En mi opinión lo más importante de estaconferencia es que demostró que (1) se pueden presentar y dis¬cutir muchas ideas diferentes, opuestas e incluso encontradas enuna atmósfera democrática de mutuo respeto, y (2) aquellos que

unos

a unos

encon-

emer-

no a 1son

una

280 281

í Ica. Pero yo creo que el Big Bang está acabado en cuanto queexplicación del origen del universo.

El motivo para rechazar el origen de toda la materia en un vísApunto del pasado es que algunas galaxias son jóvenes.xBasta con & ¿í

observarlos para que uno1se dé cuenta de; que contienen enor- y\*2* mes cantidades de estrellas jóvenes. Galaxias cuya mayoría de y

N estrellas tienen unos 108 (100 millones) de años no pueden(¿¡ haber estado formándolas continuamente durante más de 1010

(10 mil millones) de años. Pero en la actualidad no observamos ¿i.'f el inicio de la formación de estrellas en nubes de gas que hayan G ~¿estado vagando desde el supuesto inicio del universo. En reali- U / 'dad, dado que la radiación de fondo no muestra trazas de la

& existencia de las fluctuaciones necesarias para la supuesta crea-(V ción de las galaxias poco después del Big Bang, la única alterná¬

is- tiva es la creación continua.Está claro que la creación continua ajusta muy bien todas

las evidencias observacionales que hemos visto en cuanto a la ¿2

formación de nuevas galaxias, cuasares y objetos similares en -A ¿J< los núcleos de galaxias más viejas y su eyección intermitente<3 espacio. Las eyecciones sucesivas de nuevo material por parte

" de estas nuevas galaxias proporcionan un origen natural de laestructura jerárquica del universo (algunos pueden incluso ha-blar de fractal).-z.% 1 y)

Una vieja críticá que se ha hecho a la creación continua "j—o a una forma más extrema de la misma llamada estado esta-cionario— es la de que se supone que el universo está sujeto a ; <£una activa evolución. Es decir, los objetos más distantes del uni- ¡ixverso son muy diferentes de los más cercanos, en la medida en -- , ¡rque el universo ha cambiado con el tiempo. Pero ahora vemos que -ylos supuestos objetos lejanos no son objetos próximos al inicio '

37del tiempo, sino que están cerca y son peculiares. Su peculiaridadestá asociada con su juventud, pero podría ser que todas las re- -7? —— _giones del universo fuesen similares. Lo que está claro es que elprocedimiento ortodoxo de asociar cualquier peculiaridad de los (3 é-Xobjetos de elevado corrimiento al rojo con diferentes condiciones £>en el universo, primitivo no es¿de recibo. Hasta el momento cual- r*quier resultado, por ridículo que sea, no provoca una revisiónde las hipótesis, sino que simplemente lleva a anunciar un nuevo ? :y sorprendente descubrimiento sobre el universo primitivo.

Como ya hemos dicho, algunos experimentados astrónomosponen en duda el modelo canónico del universo, incluido el BigBang. Pero la mayor parte de estos escépticos tienen sus pro¬pias, y a veces divergentes, opiniones sobre el fúncionamientoreal del universo. Lo cual es lógico y saludable. El progreso nace

Objetos peculiares a distancia del Grupo Local

1 160°I I 1 I IDEC.

b = 0* L45,1

1 U288SL

cO-;M33 ©N30 j262

A-1 Jr 1 y/

V ®/W¿8"15 <AG>

&/ 3C120

(7o

CT 236 5 4 3 2 t 22 21

A.R.

Figura 12-7. Así se verían varias galaxias, muy grandes según la distancia indi¬cada por su corrimiento al rojo, si se situasen a la distancia del Grupo Local. Loscontornos exteriores a trazos representan los límites H I o (para el caso de 3C120) los límites radio, mientras que los contornos sólidos representan el diáme¬tro óptico tomado de Nilsen (1973). Los puntos interiores representan los ta¬maños angulares aparentes, es decir, sus tamaños absolutos si estuviesen a ladistancia del Grupo Local.

mantienen opiniones divergentes no son simples «chiflados»,como despreciativamente dicen algunos que aspiran a ser alguienen el campo de la astronomía. Pero tal vez lo más importantede todo fue comprobar que existe un buen número de presti¬giosos astrónomos que creen en la libre comunicación científicay que constituyen una fuerza con la que habrá que contar.

Con respecto al Big Bang diré que en mi opinión existe unaextensa minoría tanto de especialistas como de no especialistas alos que instintivamente no les satisface. Una vez oí a uno decirque estaba tan en sintonía con su inconsciente que sin darsecuenta hablaba del «Big Bluff». Entre ellos muchos consideran laexistencia de corrimientos al rojo intrínsecos comoÿuña evidenciaen contra-de un universo en expansión. Ésto tal vez sea cier¬to o tal vez no. Por una parte es evidente que da pie a una revi¬sión de los motivos que existen para creer que el universa estáen expansión. Por otra, podríamos tener corrimientos al rojo in¬trínsecos superpuestos a una velocidad de expansión sistemáti-

283282

I una interpretación de la evidencia actual, sino que es el veredictode la propia evidencia, es decir, que la teoría actual entra encontradicción con muchas observaciones directas a un nivel apa¬bullante de probabilidad. Cada uno tiene la responsabilidad deexaminar esta evidencia y decidir por sí mismo. Esto es muynecesario ya que las organizaciones humanas raramente se re¬forman a sí mismas desde dentro. Se requiere la presión exte¬rior para forzar el cambio. Por este motivo ya no soy tan inge¬nuo como para creer que se llegue a un consenso entre los lí¬deres de la astronomía y que digan: «La evidencia es ahora yamuy fuerte, debemos cambiar el paradigma». Nuestra única ydébil esperanza es que, bajo la presión exterior, la gente conpoder se vea forzada a aceptar: «Dedicaremos el 90 por ciento i

del tiempo de observación a la ciencia “respetable”, pero per-mitiremos que el 10 por ciento sea utilizado para observacionesinnovadoras o para poner a prueba las contradicciones aparentessobre hipótesis fundamentales».

Parece claro que mantener al 90 por ciento los programasactuales no hará mucho daño a la astronomía. En cambio laasignación del 10 por ciento puede suponer la vida o la muertea aquellas propuestas innovadoras que son la fuente de los avan¬ces realmente significativos. Por ejemplo, en las asignaciones deltelescopio espacial que se han publicado recientemente, no esque la mayoría de los objetos no sea de interés, lo que ocurresimplemente es quejos objetos cruciales han sido deliberada¬mente dejados a un lado.

Yo ya tengo suficiente experiencia en y con los comités deasignación de tiempo de los mayores observatorios como parano hacerme ninguna ilusión sobre lo que ocurriría con cualquieracuerdo «de principio». La mayor parte de miembros de los co¬mités rechazaría las propuestas innovadoras aduciendo problemastécnicos o simplemente descalificándolas como «chifladas». En¬tonces otorgarían tiempo a sus propios proyectos en la cate¬goría del 10 por ciento para nuevas ideas. La única forma desalvaguardar este tiempo sería la presencia de un representantede las minorías en el comité con capacidad de decisión en elasunto. Las propuestas deberían ser sometidas específicamentepara este tiempo en particular. El miembro del comité que de¬cidiese sobre la asignación, tras oír las opiniones del comité enpleno, debería ser un representante del grupo minoritario quesolicitase este tiempo especial.

Las únicas ocasiones en que he visto que un comité de asig¬nación de tiempo no rechazaba todas las propuestas innovadorasha sido cuando uno de los miembros ha garantizado personal-

de la diversidad. Pero a menudo los defensores del statu quoutilizan esta falta de unidad por parte de los críticos para argu¬mentar que «no existe una alternativa aceptable a nuestra teo¬ría». En parte como respuesta a esta situación, varios de entrenosotros nos hemos puesto de acuerdo en la elaboración de loque llamamos el Manifiesto de Cardiff. Este documento resumelas evidencias actuales en contra del Big Bang. Entre estas evi¬dencias se incluye el nuevo estudio de G.R. Burbidge et al.16 de4.500 cuasares, 500 de los cuales resultan estar a menos cÍT10’de alguna galaxia. Esta estadística, la mayor hasta el momento,proporciona una nueva y aplastante evidencia de que los cuasa¬res de elevado corrimiento al rojo están asociados con galaxiasde corrimiento al rojo menor. De hecho pone de manifiesto que,asociados en el espacio, se encuentran todo tipo de objetos dediferentes corrimientos al rojo. En el documento describimoscómo, con la evidencia actual, la creación continua de materiaes una alternativa preferible al Big Bang. Pero el hecho más sor¬prendente, y también más estimulante, para mí es que todos estosastrónomos, cuyos logros y opiniones admiro profundamente,asuman en la actualidad el punto de vista de que los.corrimien¬tos,al rojo intrínsecos de la materia joven sean la causa más pro¬bable del problema de la discordancia de los corrimientos al rojo.

' ó£n qué situación está, pues, la astronomía extragaláctica eneste momento? La tecnología de las observaciones astronómicasavanza rápidamente. Se dedican miles de millones de dólares aponer en órbita sofisticados telescopios ópticos, de rayos X einfrarrojos. Sólo el telescopio espacial Hubble cuesta ya 1.600millones de dólares. Se están construyendo enormes telescopiosópticos para ser instalados en las montañas de Chile y Hawai.Pero todo es inútil si se supone que los objetos que se obser¬van son algo que no tiene nada que ver con la realidad. Consi¬deremos por ejemplo la inutilidad de observar una galaxia quese supone que es un gigantesco monstruo capaz de tragarse gru¬pos de galaxias enteros, pero que en realidad no es más queuna enana próxima a nosotros. Bajo esta hipótesis totalmenteerrónea de gran distancia se derivará la luminosidad de variosindicadores de distancia. Sea cual sea el resultado se tomarácomo un gran descubrimiento y se aplicará a la distancia de otrosobjetos que se supone que representan el universo en su con¬junto. Se derivarán conclusiones totalmente equivocadas sobre laedad, origen y evolución de un universo completamente ficticio.

NcT menos importante es el hecho de que la astronomía ac¬tual está desperdiciando sus recursos y desiriformándose a símisma y al público que la apoya. Mi conclusión no proviene de

285284

mente el tiempo o cuando un director decidido y con amplitudde miras tenía el 10 por ciento de tiempo que podía asignardiscrecionalmente a aquellas propuestas más interesantes deentre las que habían sido descartadas. En estos casos ese tiemposupuso la obtención de resultados de gran valor que todavíason citados, cuando ya se ha olvidado el nombre de los miem¬bros que lo integraban.

También es necesario reformar el procedimiento de publica¬ción en las revistas profesionales. El proceso actual es inaguan¬table. Los referees obligan a que los artículos estén de acuerdocon sus opiniones porque en caso contrario los rechazan. Es elmismo problema que surge con la asignación del tiempo de ob¬servación. Sin embargo hay una diferencia muy significativa.Muchos referees no pueden reprimir el escribir verdaderas obrasmaestras llenas de diatribas. Estas catarsis emocionales revelan laintensidad de su hostilidad, de su falta de objetividad y de susimplacables esfuerzos por censurar todo aquello que compitecon sus ideas. En la experiencia de cada astrónomo hay un nú¬mero suficiente de casos de estos como para describir totalmenteesta patología. En general los editores contemplan la situacióncomo una comedia con la que se entretienen sin hacer nada paraproteger la libre publicación de la diversidad científica. En otrasciencias ya se ha empezado a afrontar este problema, aunque condificultades. En un reciente simposio sobre el proceso de críticay revisión de artículos en revistas biomédicas17 salió a relucirconstantemente la opinión de que los conflictos de intereses conlos referees estaban dando al traste con el sistema. Tal comodijo un participante: «... no nos parece evidente que [el sistemade referee] sea el mejor compromiso entre el dictamen pericial yel conflicto de intereses». Otro dijo simplemente que los estudioshechos demuestran que «... el viejo sistema de los amigos siguefuncionando bien».

Evidentemente existen revistas alternativas. Cuando se hanobtenido resultados se pueden comunicar de varias maneras, in¬cluso asumiendo el colapso de los tradicionales métodos de co¬municación científica. Pero si se impide el acceso a los moder-

medios observacionales ya no hay forma de obtener nuevosresultados. De manera que la reforma más crítica sigue siendola del sistema de asignación de tiempo de observación.

De todo lo que he dicho está claro que, a mi entender, lasolución debe venir por la obtención de un poco de poder porparte de las minorías. Un paso significativo a este respecto seríael de insistir en que toda investigación con fondos públicos tengala debida representación de las minorías. Mientras

torpezca lo que se considera el flujo principal de la investiga¬ción, ello permitiría explorar nuevas direcciones, algunas de lascuales podrían acabar convirtiéndose en el futuro en el flujo princi¬pal. La alternativa es seguir varias direcciones entre el error yla irrelevancia. ¿Creen que no es posible que la ciencia continúemuchos años sin autocorregirse? Piensen que en el 300 a.C. Áns-

~tarco de Samos tenía una imagen bastante precisa del Sol y desu sistema de planetas. Hacia el 200 d.C. Ptolomeo la habíareemplazado con la de los epiciclos en torno a la Tierra. Tuvie¬ron que pasar 1.300 años antes de que Copémico, Kepler y Ga¬lileo restaurasen al Sol en su posición central. Aún pudo habercostado más.

Referencias

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6. Véase en este libro, págs. 73-81.7. «The Extragalactic Universe: An Alternative Vision» por Arp, H.,

Burbidge, G., Hoyle, F., Narlikar, J.V. y Wickramasinghe, N.C., en¬viado a Nature, febrero de 1990.

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nal Lensing or Quasars Physically Associated with Nearby Galaxies?»Astronomy and Astrophysics, 1990, en prensa.

10. J. Astron. Astrophysics (India), 1986, 7, pág. 71.1 1. «The Peculiar Hydrogen Cloud in the Virgo Cluster and 3C 273»,

Halton Arp y Geoffrey Burbidge, Ap. J. Letters 1990, en prensa.

12. Bull. Amer. Astr. Soc. 17, N.° 4, págs. 831 y 865. Astron. Soc. Pacific,_

Conf. Ser. 2, 158 (1988).113. Arp, H., 1990, «The Hubble Rotation: Differences Between Galaxy

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It6. Burbidge, G.R., Hewitt, A., Narlikar, J.V. y Das Gupta, P., Astrophys.

1 Journ., 1990, en prensa,17. «'Mow Is the Journal’s Turn on the Firing Line», The AAAS Obser¬

ver, Suplemento n.° 6 a Science, 1 de julio de 1989.

nos

no se en-

286 287

lípílogo

Estamos ante un libro (de un) heterodoxo. Muchos criticaránsu publicación, confundiendo la defensa de la buena salud dela ciencia qon la censura, otros calificarán de deplorable la su¬puesta «publicidad» gratuita que se le brinda a su autor; en fin,algunos simplemente lo despreciarán con ironía. Absténganse todosellos de la lectura de esta joya de la disidencia científica, pero per¬mítannos a los demás, a aquellos capaces de criticar sus conteni¬dos —una vez estudiados—, o a aquellos con simple curiosidad oInterés informativo, que enriquezcamos nuestros conocimientos conel discurso del profesor Arp, y que dudemos de nuestra visión previadel universo, o nos reafirmemos en ella, después de atravesar elsaludable sendero del estudio de las propuestas alternativas y dis-

_crepantes, pero razonadas —aunque fueran equivocadamente razo- v3nadas. oel 4 o Lciofy gW u-w os» unot***"** v"T3 crítica fundamental que realiza el autor de este libro a la

visión comúnmente aceptada en cosmología y astrofísica es que loscorrimientos al rojo de los espectros de objetos extragalácticos—otras galaxias, cuasares, etc— no pueden interpretarse, en su to¬talidad, como debidos únicamente a la velocidad de expansión cos¬mológica, sino que han de tener, al menos parcialmente, otro ori¬gen de carácter desconocido. Que esto sea cierto o no, el lector lojuzgará, ya que la documentación que ofrece Arp es amplia, varia¬da y extensamente comentada, y por otra parte, la opinión contra¬ria, en caso de necesidad de contrastación, está disponible en li-bros o revistas ortodoxos. ,

El que esto suscribe no tiene la menor intención, por lo demás,de condicionar el juicio final del lector expresando aquí su parti¬

cular opinion al respecto, de muy escaso valor, ya que considerade extrema importancia luchar contra la lacra del dirigismo de las~\«autoridades» científicas y de la falta de espíritu crítico, personal >>A $original, que actualmente se está extendiendo como una plaga entrelos profesionales de la ciencia. Esta gravísima enfermedad quedareflejada, simple pero devastadoramente, en la sencilla frase del

íí>

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autor de este libro: «Pero otros están esperando a decidirse —o aver lo que deciden los demás—». Y yo añadiría: otros muchoshan adoptado la postura de la mayoría, sea por convencimientopropio y sosegado —postura científica—, sea simplemente porque asílo ha decidido la mayoría ¿cualificada? —postura democrática, peroacientífica.

Permítanme, sin embargo, unas breves reflexiones de carácter

con datos empíricos el llamado rompecabezas cosmológico, pueslos datos del COBE constituyen una pieza fundamental de él. Nohay que olvidar, sin embargo, que no hemos resuelto el puzzle,ni mucho menos, sino que estas medicionesfundamentales sencilla¬mente permiten continuar con el juego —aunque muchos de losmodelos previos se quedarán, sin duda, en la caja de los desechos.

El segundo reto, que mantiene cierta conexión con el anterior,es el problema del horizonte, a saber, cómo es posible la uniformi¬dad entre partes alejadas del universo que no interaccionan a sudebido tiempo; y el de la planitud del espacio universal, es decir,por qué la densidad energética del cosmos parece tan cercana a ladenominada densidad crítica, la cual implica necesariamente queel espacio es plano —claro está que la densidad de energía que me¬dimos es sólo de aproximadamente el 5 por ciento de la crítica,pero aquí no se toma en consideración la famosísima materia os¬cura que nadie sabe qué narices es; quizás haya que incluir ennuestra lista de problemas éste de la materia oscura—. Los inten¬tos de respuesta a estos problemas han estado liderados por losmodelos inflacionarios, según los cuales el universo atravesó unaetapa de expansión superacelerada en un brevísimo espacio de tiem¬po para cumplir con una transición de fase que le era compulsi¬va. Los análisis detallados a los que se someterán estos modelosinflacionarios a la luz de los datos del COBE nos dirán si son in¬correctos o no, pero entretanto más vale ser prudente y considerar¬los como una simple posibilidad ampliamente criticada. Me gustaría

enfatizar que estos problemas —horizonte, planitud y materia oscu-ra—Jtan sido creados por los propios modelos, ósea, que no esqUeaparezcan como resultado de observaciones directasrsíñb qüésurgen cómo predicciones de los modelos construidos para explicar

otras cosas. Curioso, ¿no?

problema deTque aquí hablaré se refiere a cuál fuela historia del universo antes de la nucleosíntesis primordial, pocodespués de la supuesta singularidad inicial, y cómo eliminar demanera razonable la existencia de dicha singularidad absolutamen¬te inaceptable. Nada sabemos con certeza de estas materias, y todoes pura especulación. La mayoría de los que atacan estos proble¬mas lo hacen desde una perspectiva cuántica y de teorías —aunpor desarrollar coherentemente— de unificación de la gravedad conlas otrasfuerzas conocidas. Sin embargo, la puerta de una posibleexplicación desde un punto de vista clásico —eliminando la singu¬laridad completamente— ha sido reabierta recientemente, y ni si¬quiera el hecho de que la singularidad —clásica, no cuántica— hayade ser de carácter absoluto —está en el pasado de todo— tiene vi¬sos de realidad.

( último intento de su autor para..que se acepten sus observaciones,r'|' '' la. batalla, final antes de la derrota definitiva. Hay un 5 por ciento% de duda, empero, y las ideas vertidas en las paginas que antece-

(¡étTfñen pudieren devenir el germen de cambios, radicales o es¬tructurales, en los modelos cosmológicos

Actualmente, estos modelos son harto co«modelos estándar de la gran explosión caliente (con o sin mate¬ria oscura, con o sin inflación)», aunque popularmente se resumetan largo y sofisticado nombre en, sencilla y desafortunadamente,un escueto «teoría del Big Bang». Y digo desafortunado porque noes una teoría, sino una familia de modelos, y mucho menos unateoría específica de la gran explosión inicial; antes bien todo locontrario, pues son modelos de toda la evolución universal exceptoprecisamente de esa singularidad inicial, por ahora incomprensible,creadom.de todo lo visible e invisible (a no ser que consideremosque la explosión continúa en este momento, en cuyo caso es nece¬saria una distinción definitiva entre este último concepto de BigBang y el otro que lo identifica con la singularidad inicial). Reto¬mando el hilo, quería decir que los modelos estándar han experi¬mentado grandes éxitos, especialmente porque explican correctamen¬te la distribución y proporción de elementos ligeros en el universo yla existencia de la radiación defondo de microondas a una tem¬peratura equivalente de 2,7 grados Kelvin, entre otros. A pesar detodo, queda mucho por andar —ya se sabe, «caminante no hay ca¬mino...»— antes de que tales modelos se conviertan en definitivos,aun cuando sólofuera en etapas parciales de la evolución del uni¬verso. Y ello porque permanecen sin explicación hechos de diversaíndole que paso brevemente a comentar.

El primer gran reto que afrontamos es cómo describir con nues¬tros modelos la aparición de estructuras en el universo real a dife¬rentes escalas, tales como galaxias, cúmulos y supercúmulos, granmuralla, gran atractor, enormes regiones vacías, etc. Recientementese ha dado un paso de gigante en este aspecto debido a las fluc¬tuaciones medidas por el satélite COBE en la distribución de tem¬peratura de la radiación defondo. Este hecho obligará a abordar

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GlosarioEn fin, no hay que olvidar la juventud de la cosmología, actual¬

mente con unos setenta y cinco años de antigüedad. Esta cienciaestá, en mi opinión, comenzando su andadura, eso sí, brillante¬mente. Pero se debe mantener la paciencia y aguardar con ilusiónla madurez de saber tan esperado y querido por el ser humano. Enel ínterin, podemos adelantar y ayudar a la llegada de ese mo¬mento desentrañando las controversias sobre redshifts que este libronos presenta y, por añadidura, deleitarnos con la contribución a lasociología de la ciencia —y de sus intereses— que Halton Arp, conlos testimonios personales que nos relata, involuntariamente nosha proporcionado. Agujero blanco: Región singular del espacio-tiempo, que es el aná¬

logo a un agujero negro cuando se realiza una inversión deltiempo, de la cual «sale» materia.

Agujero negro: Región en la cual la fuerza gravitatoria es tan in¬tensa que los fotones no pueden escapar.

Año luz: Distancia que la luz recorre en un año, aproxima¬damente unos 6 billones de millas o 10 billones de kiló¬metros.

Ascensión recta: Coordenada angular de un objeto astronómico,medida hacia el este sobre el ecuador celeste (0 a 24 horas)desde el equinocio vernal.

Cadena de galaxias: Grupo formado por cuatro o más galaxiasque aparecen aproximadamente en línea recta sobre la bóve¬da celeste.

CCD (Charge Couple Device) (Dispositivo de carga acoplada):un chip electrónico sensible a la luz, que utiliza la modernaastronomía para registrar y medir la luz recibida.

Chorro: Estructura lineal, mucho más larga que ancha, general¬mente recta, debida, según se cree, a la eyección colimadade material.

Corrimiento al azul: Magnitud relativa del corrimiento hacia lon¬gitudes de onda más cortas (más azules) de las bandas en elespectro de un objeto astronómico.

Corrimiento al rojo: Corrimiento relativo hacia longitudes de ondamás largas (más rojas) de las líneas del espectro de los obje¬tos astronómicos.

Corrimiento al rojo intrínseco: Corrimiento al rojo intrínseco deun objeto, no debido al hecho de que el objeto se aleje delobservador.

Corrimiento al rojo no cosmológico: Corrimiento al rojo no debi¬do a la velocidad de recesión de la fuente emisora.

Corrimiento al rojo no debido a la velocidad: Corrimiento al rojono debido a la velocidad de recesión de la fuente emisora.

José M. Martín Senovilla

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Cuantización: Propiedad por la cual sólo se presentan determi¬nados valores discretos de una magnitud.

Cuasar: Fuente luminosa puntual que presenta un valor eleva¬do de su corrimiento al rojo y que a menudo es tambiénfuente de emisión radio y de rayos X.

Cúmulo de Virgo: El cúmulo rico de galaxias más próximosotros y centrado en la constelación de Virgo.

cz: Corrimiento al rojo expresado como fracción de la velocidadde la luz (c= 300.000 km/s).

Declinación: Coordenada de posición angular de los objetostronómicos, que va desde 0o en el ecuador celeste hasta 90°en los polos celestes.

Az: Diferencia entre dos corrimientos al rojo: z,—z2=Az.Ecuador galáctico: Plano de nuestra Vía Láctea proyectado sobre

la bóveda celeste.Electrón: Partícula elemental, q.ue forma parte de todos los áto¬

mos y que constituye la unidad elemental de carga negativa.Espectro: Intensidad de la luz de un objeto en cada una de las

longitudes de onda observadas.Espiral barrada: Galaxia espiral cuyos brazos espirales salen de

una «barra» fusiforme de estrellas que forman la regióntral de la galaxia.

Estado excitado: Estado orbital de un átomo en el cual un elec¬trón, al menos, ocupa una órbita mayor que las órbitas máspequeñas permitidas.

Experimentum crucis: Experimento decisivo que permite probaro refutar una teoría.

Fotón: Partícula elemental que forma las ondas lumínicas y lasdemás formas de radiación electromagnética.

Frecuencia de radiación: Número de veces que oscilan en cadasegundo los fotones de la radiación, medida en unidades deherz o ciclos por segundo.

Fuente compacta: Región que emite grandes cantidades de ener¬gía visible, radio o de rayos X desde una superficie pequeñasobre el cielo.

Fuente de rayos X: Objeto astronómico que emite cantidades apre¬ciables de rayos X.

Galaxia: Conjunto de estrellas y de materia que forman una uni¬dad en el espacio, mucho mayor que los cúmulos estelares(que forman parte de las galaxias).

Galaxia E: Galaxia que presenta una distribución espacial elip¬soidal formada principalmente por estrellas viejas.

Galaxia espiral: Galaxia en la cual las estrellas brillantes, el gasinterestelar y el polvo forman un disco de materia que gira y

en el cual se pueden distinguir claramente brazos espirales

de estrellas jóvenes y regiones H II.Galaxia peculiar: Galaxia que no presenta la forma habitual si¬

métrica de la mayoría de las galaxias.Galaxias compañeras: Galaxias pequeñas que acompañan a la

mayor, que es la que domina en el par o grupo.Grupo Local: Pequeño cúmulo de unas 30 galaxias que incluye

nuestra Vía Láctea y a otra galaxia espiral gigante del tipo

Sb, la denominada Nebulosa de Andrómeda.H l: Hidrógeno neutro (no ionizado), observable normalmen¬

te mediante radiotelescopios que detectan la emisión origi¬

nada por la transición entre estados diferentes de alinea¬miento del espín del electrón del átomo y del protón delnúcleo.

Hemisferio Norte Galáctico: Mitad de la bóveda celeste, divididapor el ecuador galáctico, que incluye al polo norte celeste.

Hemisferio Sur Galáctico: Mitad de la bóveda celeste, divididapor el ecuador celeste, que incluye al polo sur celeste.

H0: Constante de Hubble, que es el cociente entre el corrimien¬to al rojo de una galaxia y su distancia, estimada muchas

partir de su magnitud absoluta; el valor que se adop-

a no-

a

as¬

een- veces ata varía entre 50 y 100 km/s/Mpc.

Lente gravitatoria: Objeto de gran masa que curva la trayectoria

de los fotones que pasan por sus proximidades.Ley corrimiento al rojo-distancia: Hipótesis de que la distancia

de un objeto al observador es proporcional a su corrimientoal rojo (es la interpretación habitual de la ley de Hubble).

Ley de Hubble: Proporcionalidad entre el corrimiento al rojo deuna galaxia y su magnitud aparente.

Línea alfa del hidrógeno: Línea espectral muy importante que

tiene su origen en el átomo de hidrógeno y que es observa¬da a menudo como línea de emisión alfa del hidrógeno enregiones H II.

Línea de absorción: Energía que le falta al espectro de un objeto

en una estrecha banda de longitudes de onda, como conse¬cuencia de la absorción de dicha energía por los átomos deun determinado elemento.

Línea de emisión: «Punta» de energía en una estrecha banda delongitudes de onda, como resultado, típicamente, de la emi¬sión de fotones por parte de un determinado átomo en unestado excitado de energía.

Lóbulo radio: Emisión radio que se extiende en grandes zonas aambos lados de una galaxia, normalmente conectada al nú¬cleo galáctico por un chorro emisor en radio.

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Longitud de onda: Distancia entre dos crestas sucesivas deonda en una serie de oscilaciones sinusoidales.

Magnitud: Medida del brillo de un objeto tal que un incremen¬to de una magnitud indica una disminución del brillo enfactor 2,52.

Magnitud absoluta: Brillo que observaríamos en un objeto situa¬do a una distancia de 10 parsecs.

Magnitud aparente: Brillo que presenta un objeto situado a ladistancia a la que se encuentra realmente, medido en mag¬nitudes. (Las estrellas más débiles visibles por el ojo huma¬no son de magnitud 6, mientras que las estrellas y galaxiasmás débiles que se pueden fotografiar en los mayores teles¬copios alcanzan la magnitud 23.)

Movimiento solar: Movimiento del Sol con respecto a las ga¬laxias cercanas, que incluye el movimiento del Sol en tornoal centro de la Vía Láctea así como su movimiento peculiardentro de nuestra propia galaxia.

Mpc (megaparsec): Un millón de parsecs.Parsec: Unidad de distancia, equivalente a 3,26 años luz.Periodicidad en el corrimiento al rojo: Tendencia de los corrimien¬

tos al rojo observados a presentar determinados valoresintervalos bien definidos entre ellos.

Polos celestes: Puntos de la bóveda celeste en los que se pro¬yectan los polos norte y sur de la Tierra.

Prisma objetivo: Cristal con forma de prisma que proporciona pe¬queños espectros para un campo de fuentes lumínicas.

Probabilidad «a posteriori»: Probabilidad de un suceso estimadauna vez que el suceso ha tenido lugar.

Probabilidad «a priori»: Probabilidad de un suceso estimadaantes de que éste se produzca.

Probabilidad de asociación: Probabilidad de que una configura¬ción observada obedezca al azar cuando no hay conexión fí¬sica entre los objetos.

Procesado de imágenes: Análisis de imágenes que ayuda a visua¬lizar diferencias de contraste, cambios de gradiente y otrascaracterísticas sistemáticas; en la actualidad se realiza de formaeficiente en los ordenadores mediante algoritmos aplicadosdatos digitalizados.

Radiación electromagnética: Corrientes de partículas que trans¬portan energía emitida por una fuente de dicha radiación.

Radiación sincrotrón: Radiación emitida por partículas car¬gadas que viajan a velocidades próximas a la de la luzy cuyas trayectorias son curvadas por un campo magné¬tico.

WtollttfUente: Objeto astronómico que emite una cantidad apre-

ET dable de ondas radio.Hppai X: Clase de radiación electromagnética, de elevada frecuen-

W*ola y longitud de onda corta.IHuilón H II: Masa gaseosa formada predominantemente por hi-

I drógeno ionizado, excitado por estrellas jóvenes y calientesI que hay en su interior, y que en consecuencia presenta lí-

j ncus de emisión muy pronunciadas.WÿOIaclón galáctica: Movimiento orbital conjunto alrededor del

r centro galáctico del material del plano de una galaxia espiral.

Wflipercúmulo Local: Gran conglomerado de grupos y pequeños

t cúmulos de galaxias en el que estamos inmersos y cerca decuyo centro se sitúa el rico cúmulo de Virgo.

vtupernova: Estrella en explosión que (temporalmente) se hace

I miles de veces más luminosa que la estrella normal más bri-

B liante de una galaxia.P Telescopio Schmidt: Telescopio con un espejo reflector y una

F placa correctora que permite fotografiar, sin distorsión, re-! giones del cielo relativamente grandes.

Teoría del Big Bang: Teoría que mantiene que el universo co-I menzó su expansión en un punto particular del tiempo.

Teoría del estado estacionario: Teoría que mantiene que el uni-escalas de distancia grandes, permanece siempre

una

un

con

F verso, aigual.

Universo: Toda la materia que existe, tanto la que se observa_ _ la potencialmente observable.

Via Láctea: Nuestra propia galaxia, del tipo espiral inmersa enel Grupo Local de galaxias.

z: Símbolo del corrimiento al rojo, definido como el desplaza¬

miento de las líneas del espectro en longitud de onda, expre¬

sado como fracción de la longitud de onda original: z= AXIL

Z0: Corrimiento al rojo corregido del movimiento solar.

como

a

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Controversias Distancias Cosmicas y Cuasares Halton Arp FULL

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