¿Cómo medimos la distancia / forma de objetos distantes usando la velocidad de la luz?

Es fascinante cuánto nos puede decir un solo rayo de luz sobre el universo que nos rodea. La velocidad realmente no tiene en cuenta. Es el contenido de la luz que nos cuenta la historia del Cosmos.

Incluso un astrónomo que tiene acceso a tecnología de punta puede obtener valores de solo dos variables de la luz: el brillo aparente del objeto celeste y el espectro (rango de longitudes de onda en la luz recibida).

El brillo y el espectro aparente se pueden medir y registrar mediante una variedad de dispositivos sensibles a la luz. Sí, es cierto que la luz entrante puede ser distorsionada por el polvo espacial. Pero podemos restar esos efectos conociendo la composición de ese polvo.

Distancia:

La distancia a un objeto se puede obtener de métodos simples como paralaje . Para demostrar paralaje, sostenga su dedo índice al nivel de los ojos. Primero, cierre el párpado izquierdo (párpado derecho abierto) y mire su dedo, luego cierre el párpado derecho y mire el dedo. Su dedo parecerá moverse contra el fondo de un objeto más distante como la pared de su sala de estudio. Este movimiento aparente se llama paralaje. Los astrónomos usan una técnica similar para encontrar la distancia a la estrella. Los astrónomos hacen una observación cada dos veces al año, cuando la Tierra está en los lados opuestos del sol. La comparación de las dos mediciones y el uso de trigonometría pueden proporcionar una muy buena estimación de la distancia de la estrella a la Tierra.

Otra forma en que los astrónomos usan para encontrar la distancia es mediante el uso de ” velas estelares “. Estos son básicamente objetos que hemos estudiado en teoría y que tienen explosiones de energía definidas y salidas de luz. Una de ellas es una supernova de tipo 1. Sabemos cuánta energía / luz se produce realmente. Esta luz se atenúa padre es de la tierra. Entonces, cuando notamos una supernova con brillo aparente reducido, podemos medir qué tan lejos está. Esta distancia también se aplicará a las estrellas / otros objetos cercanos.

Forma:

La mayoría de los objetos que estudiamos serán esféricos (aprox.), Por lo que determinar la forma es principalmente determinar el radio.

Podemos medir el radio midiendo la luminosidad y la temperatura de la superficie. Obtenemos luminosidad del brillo y la distancia de la aplicación (ver arriba). Obtenemos temperatura superficial de los datos espectrales. De los dos, podemos calcular el radio del objeto. He incluido las ecuaciones a continuación.

Ecuación para la luminosidad:
L = 4πD2b
L = luminosidad de la estrella
D = Distancia de la estrella a la Tierra
b = brillo aparente

Ecuación para temperatura de superficie:
T = 0.0029 ⁄ λmax
T = temperatura superficial
λmax = longitud de onda máxima de los espectros

Ecuación para el radio de la estrella:
L = σT44πR2
R = Radio de la estrella

Ya tenemos los valores de las entradas (D, b, λmax). Por lo tanto, calcular las salidas (L, T, R) es una tarea fácil.

Espero que ayude ! 🙂

¿Qué define como la “distancia real” de algo? El modelo actual de física dice que la luz en el vacío sigue a la geodésica, la distancia más corta entre dos puntos. Debido a la curvatura del espacio, eso puede significar que el camino que sigue parece curvo: le permite ver cosas redondas de una manera que se ve curvada cuando se proyecta sobre una hoja plana. Pero la luz sigue el camino más corto; cualquier otro camino sería más largo. No hay mejor medida de distancia que el camino que sigue la luz.

Lo que significa, contra-intuitivamente, que algunas cosas pueden estar a dos distancias de nosotros. Porque en un universo no euclidiano, puede haber más de una línea recta que pasa entre dos puntos.

Los astrónomos usan años luz por la simple razón de que el espacio es enorme y escribir distancias en kilómetros o millas sería muy molesto y difícil de escribir / decir. Por ejemplo, la galaxia de Andrómeda está a unos 2,5 millones de años luz de distancia. En un cálculo aproximado, 2.5 millones de años luz = 23,652,000,000,000,000,000 km

Como puede ver, es mucho más fácil decir y escribir 2.5 millones de años luz.

En cuanto a la forma / trayectoria de la luz, los astrónomos pueden ver si la luz de un objeto está doblada o sesgada. Se llama lente gravitacional. Algunos son muy claros, otros no tanto. En cualquier caso, se realizan muchas observaciones para medir dónde está el objeto y qué tan lejos está.

Las medidas tomadas de un objeto se comparan con otros objetos alrededor del objeto principal. Si otras cosas están sesgadas, está claro que algo está doblando la luz de ese objeto antes de que llegue a nosotros y es posible calcular cuánto se ha doblado la luz y dónde está su posición real.

Ahora, hipotéticamente, podría ser posible que a medida que la luz de un objeto se acerca hacia nosotros, atraviese una región del espacio donde, por alguna razón desconocida, el espacio mismo se estira. Por lo tanto, la luz se estira y cuando vuelve al espacio “normal” se comprime a su forma original. Si algo como esto fuera posible, no creo que alguna vez podamos decirlo, pero supongo que podría hacer que nuestro cálculo de distancia sea incorrecto.

Pero hasta donde yo sé, nunca se ha observado tal estiramiento del espacio. Y si existiera, simplemente causaría que las mediciones de algunos objetos sean incorrectas.

No estoy seguro si pude responder adecuadamente a su pregunta, pero espero haber ayudado un poco.

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