Guía rápida (castellano)

LA LEY DE HUBBLE
Introducción
Durante sus investigaciones sobre las galaxias, el astrónomo
norteamericano Edwin Hubble observó que todas las galaxias fuera del
Grupo Local se alejaban de la Vía Láctea con velocidades mayores cuanto
mayor era su distancia a la misma.
Esta relación, llamada Ley de Hubble, es muy importante en
Astronomía, no sólo como un método útil para determinar distancias
extragalácticas, sino también porque las desviaciones de esta ley a grandes
distancias pueden proporcionar información valiosa sobre las propiedades
generales del Universo observable.
En esta práctica vamos a estudiar la Ley de Hubble mediante
simulaciones de las observaciones de cinco galaxias. Finalmente,
estimaremos la edad del Universo a partir de los datos obtenidos.
Material
Adjunto a este guión encontraréis un guión en inglés del ejercicio
The Hubble redshift distance relation de la serie Contemporary
Laboratory Exercises in Astronomy (CLEA) en el que está basada esta
práctica.
Esta práctica también hace uso de un programa de ordenador bajo el
sistema operativo Windows que está disponible en el aula MERLA.
Realización de la práctica
Se trata de seguir el guión de CLEA paso a paso, rellenando la tabla
Data sheet: Hubble Redshift Distance con los datos que vayáis obteniendo
y adjuntarla al informe de la práctica. Las únicas cuestiones que hay que
responder por escrito en el informe (ver más abajo) son las que
enumeramos al final, aunque os conviene ir respondiendo las del guión de
CLEA para comprender mejor la práctica que estáis haciendo.
Una vez que hayáis leído la introducción podéis empezar a usar el
programa. En primer lugar debéis rellenar la información que os pide: los
nombres de los integrantes del grupo y el número del grupo.
El siguiente paso del guión es un simulador de un telescopio y un
espectrómetro que os van a permitir obtener los espectros de 5 galaxias en
sendos campos (los cinco primeros que aparecen en el menú Change
Field). Estas galaxias podéis escogerlas como queráis de entre las que sean
visibles con el telescopio en cada campo (una por campo). Para cada
galaxia debéis calcular tanto su distancia a nosotros (a partir del módulo de
distancia, usando la magnitud aparente que os aparece junto al espectro)
como la velocidad a la que se aleja de nosotros (a partir del promedio de
los corrimientos hacia el rojo -redshift- de las dos líneas de absorción de su
espectro).
Con estos datos debéis obtener una estimación de la constante de
Hubble H y, con ella, de la edad del Universo. El método del guión de
CLEA es muy burdo, vosotros debéis ajustar una constante multiplicativa
H de manera que v = Hd (no una recta) a los cinco puntos que habéis
observado, con su barra de error.
La barra de error se puede obtener de diversas maneras, por ejemplo:
 Usando QDP, KaleidaGraph o alguna herramienta similar para
hacer el ajuste: el mismo QDP, por ejemplo, da una
estimación de la incertidumbre a partir de la dispersión de los
valores alrededor del mejor ajuste.
 Podéis obtener una estimación del error en v como la mitad de
la diferencia entre los dos valores que obtenéis (p.ej.: si añadís
estos valores como la tercer columna del fichero QDP, y la
frase read ser 2 como primera línea del fichero, la
estimación del error por QDP será más precisa).
 Finalmente, ya que son pocas medidas, podéis estimar los
valores de H que obtendríais individualmente de las cinco
medidas, y estimar el error en H como la dispersión de estos
cinco valores
Discusión de los resultados
Después de finalizar la práctica debéis entregar un informe sobre la
misma con las siguientes secciones:
1. Resumen: Sintetiza en un párrafo el objetivo de la práctica, las
técnicas utilizadas y los resultados obtenidos.
2. Métodos: Breve explicación de los medios materiales, y de las
técnicas observacionales y estadísticas utilizadas.
3. Resultados: Valores numéricos obtenidos en forma de tablas,
esquemas y/o gráficos, y resultados de los ajustes a los
mismos, en forma de tabla cuando sea necesario.
4. Respuestas razonadas a las cuestiones planteadas más abajo.
Se valorará una presentación ordenada, razonada y clara. No es
necesario que perdáis el tiempo con gráficos que no se os han pedido, ni
con introducciones que se suponen conocidas. Ateneos al guión.
Cuestiones
1. ¿Cuál es el valor de la constante de Hubble que has obtenido?¿Con
qué incertidumbre?
2. ¿Qué podemos concluir sobre el Universo en su conjunto a partir de
los resultados obtenidos? Comenta en particular sobre el hecho de
que todas estas galaxias parezcan alejarse de la Tierra
3. Explica cómo podríamos usar la Ley de Hubble para estimar
distancias extragalácticas. Por ejemplo ¿a qué distancia de nosotros
estaría una galaxias que se alejara a 400 km s -1?. A partir de la
incertidumbre en el constante de Hubble ¿con qué precisión
podríamos estimar esta distancia?
4. Da el valor que has deducido para la edad de Universo, con su error.
Si la constante de Hubble fuera mucho menor de lo que pensamos
que es ahora ¿cómo cambiaría esto nuestra estimación de la edad del
Universo? ¿por qué?
5. La estimación de la edad de Universo que habéis hecho está basada
en la interpretación de la Ley de Hubble como evidencia d la
expansión del Universo y la teoría del Big Bang, y suponiendo que
esta expansión se ha producido a un ritmo constante. ¿La verdadera
edad del Universo será mayor o menor que esta estimación? ¿por
qué?
6. ¿Por qué conviene usar grandes telescopios para medir la edad del
Universo?