La cosmología observacional es el estudio de la estructura, la evolución y el origen del universo a través de la observación , utilizando instrumentos como telescopios y detectores de rayos cósmicos .
La ciencia de la cosmología física tal como se practica hoy en día tuvo su tema definido en los años posteriores al debate Shapley-Curtis cuando se determinó que el universo tenía una escala mayor que la galaxia de la Vía Láctea . Esto fue precipitado por observaciones que establecieron el tamaño y la dinámica del cosmos que podría ser explicado por la Teoría General de la Relatividad de Albert Einstein . En su infancia, la cosmología era una ciencia especulativa basada en un número muy limitado de observaciones y caracterizada por una disputa entre los teóricos del estado estacionario y los promotores del Big Bang.cosmología. No fue hasta la década de 1990 y más allá que las observaciones astronómicas pudieron eliminar las teorías en competencia y llevar a la ciencia a la "Edad de oro de la cosmología", que fue anunciada por David Schramm en un coloquio de la Academia Nacional de Ciencias en 1992. [ 1 ]
Históricamente, las mediciones de distancia en astronomía han sido y continúan siendo confundidas por una considerable incertidumbre de medición. En particular, mientras que el paralaje estelar puede usarse para medir la distancia a las estrellas cercanas, los límites de observación impuestos por la dificultad de medir los minúsculos paralajes asociados con objetos más allá de nuestra galaxia significaron que los astrónomos tuvieron que buscar formas alternativas de medir distancias cósmicas. Con este fin, Henrietta Swan Leavitt descubrió en 1908 una medida de vela estándar para las variables cefeidas que proporcionaría a Edwin Hubble el peldaño en la escala de distancia cósmica que necesitaría para determinar la distancia anebulosa espiral . Hubble usó el Telescopio Hooker de 100 pulgadas en el Observatorio Mount Wilson para identificar estrellas individuales en esas galaxias y determinar la distancia a las galaxias aislando Cefeidas individuales. Esto estableció firmemente que la nebulosa espiral es un objeto muy por fuera de la Vía Láctea. Determinar la distancia a los "universos islas", como los llamaron los medios populares, estableció la escala del universo y resolvió el debate Shapley-Curtis de una vez por todas. [2]
En 1927, al combinar varias medidas, incluidas las medidas de distancia de Hubble y las determinaciones de desplazamiento al rojo de estos objetos de Vesto Slipher , Georges Lemaître fue el primero en estimar una constante de proporcionalidad entre las distancias de las galaxias y lo que se denominó sus "velocidades de recesión", encontrando un valor de unos 600 km/s/Mpc. [3] [4] [5] [6] [7] [8] Demostró que esto era teóricamente esperado en un modelo de universo basado en la relatividad general . [3] Dos años más tarde, Hubble demostró que la relación entre las distancias y las velocidades era una correlación positiva y tenía una pendiente de unos 500 km/s/Mpc.[9] Esta correlación se conocería como la ley de Hubble y serviría como base de observación para las teorías del universo en expansión en las que todavía se basa la cosmología. La publicación de las observaciones de Slipher, Wirtz, Hubble y sus colegas y la aceptación por parte de los teóricos de sus implicaciones teóricas a la luz de la teoría general de la relatividad de Einstein se considera el comienzo de la ciencia moderna de la cosmología. [10]
La determinación de la abundancia cósmica de elementos tiene una historia que se remonta a las primeras mediciones espectroscópicas de luz de objetos astronómicos y la identificación de líneas de emisión y absorción que correspondían a transiciones electrónicas particulares en elementos químicos identificados en la Tierra. Por ejemplo, el elemento helio se identificó por primera vez a través de su firma espectroscópica en el Sol antes de que se aislara como gas en la Tierra. [11] [12]
El cálculo de las abundancias relativas se logró mediante observaciones espectroscópicas correspondientes a las mediciones de la composición elemental de los meteoritos .