¿Es posible seguir la evolución de una galaxia específica a través del tiempo cósmico? ¿Cómo?

Para cualquier galaxia, está a una gran distancia, y lo vemos como si fuera hace mucho tiempo, según el tiempo de viaje de la luz. Todo lo que sabemos sobre cualquier galaxia es a través de la radiación electromagnética, incluyendo radio y microondas, infrarrojos, visibles y UV. Si es una galaxia especialmente emocionante (o al menos lo fue, hace tantos miles de millones de años), los rayos X también.

Si alguna de esas formas de radiación tardó, digamos, 2,500,000,000 años en llegar a nosotros, todos tomaron el mismo viaje. Sabemos de esa galaxia en su vida solo en ese momento.

¿Podría haber algunas lagunas o trucos ingeniosos para explotar?

Acabamos de comenzar a abrir las ondas gravitacionales para las observaciones astrofísicas. Estos viajan a la misma velocidad universal constante que el electromagnetismo. Si bien podemos aprender cosas nuevas sobre esa galaxia, será desde ese mismo punto en el tiempo.

También podemos, en ocasiones afortunadas, observar fuentes de neutrinos fuera de la Tierra, además de nuestro Sol. Durante décadas sospechamos que los neutrinos no tenían masa y, por lo tanto, viajan a la misma velocidad universal que la luz. Pero había razones para pensar que el neutrino tiene una masa muy pequeña, menos de una milésima, tal vez alrededor de una millonésima parte de una masa de electrones. Si es así, y esto se ha verificado ahora, los neutrinos viajan más despacio que la luz. Una “imagen” de neutrinos de esa galaxia la mostraría desde los días más jóvenes. Sería como ver a la abuela paseando por una cuadra calle abajo, y al mismo tiempo finalmente recibir una carta que envió por correo postal (usando caracoles reales) cuando era una adolescente.

Cuanto mas joven Una estimación aproximada: supongamos que estamos detectando neutrinos con 100 keV de energía, y los neutrinos tienen una masa intrínseca de alrededor de 1 eV. Brillo sobre algunos puntos finos, ya que la masa no está tan bien definida pero implica mezclar sabores, no importa eso. El factor gamma relativista es 10 ^ 5. Eso hace que la velocidad del neutrino sea aproximadamente una parte en diez mil millones menos que la velocidad de la luz. Más de dos mil quinientos millones de años, eso es aproximadamente un año. Bueno, diablos, podemos tomar nuevas imágenes de esa galaxia con Hubble o Webb o ALMA o SKA cada año; Los neutrinos no ayudarán mucho.

Los neutrinos son bastante inútiles de todos modos, debido a que incluso una supernova de tipo II, más allá de los límites de nuestra propia galaxia, Supernova 1987a, causó un total de 24 eventos de neutrinos en tres de nuestros detectores de neutrinos más grandes. Es difícil reunir muchos datos reales sobre una galaxia mucho más lejos con la tecnología actual. Dentro de cien años, quién sabe …

Otros tipos de materia emitida por la galaxia con más masa, o menos energía, de modo que viaja a, digamos, 0.8c o 0.9c o 0.95c, nos permitirían “ver” la galaxia desde un punto en el tiempo de muchos millones de años. más joven que los datos ópticos / de radio. Desafortunadamente, cualquier tipo de materia masiva conocida como esa seguramente se desviará durante su viaje, se perderá en el medio interestelar de nuestra galaxia suponiendo que haya llegado tan lejos, y ni siquiera sería identificable con otra fuente que no sea estadísticamente descartada como ” de fuentes extragalácticas “.

Otra escapatoria, y esto realmente se ha hecho: si nuestra galaxia objeto está muy lejos, y otra galaxia u objeto masivo se encuentra entre ella y nosotros, entonces podemos ver dos o incluso más imágenes de ella debido a la lente gravitacional. Un camino óptico puede ser más largo que el otro. Eso nos permite ver, a la vez, la galaxia desde dos momentos diferentes. ¿Cuál es la diferencia horaria? Para la mayoría de los cuásares, suele ser algo así como diez días, tal vez veinte, hasta cien más o menos. ¡Ni siquiera es tan útil como los neutrinos masivos!

Finalmente, podríamos aprender algo sobre un objeto lejano en dos puntos de su vida al observar los efectos que tiene el material circundante. Una vez más, mira Supernova 1987a. Mucho después de que la supernova se desvaneciera, todavía vemos un anillo brillante en expansión a su alrededor. La capa de luz intensa es información sobre el objeto de décadas anteriores a lo que aprendemos de la radiación directa del objeto. Este es solo un pequeño suburbio estelar de nuestra propia galaxia, pero representa un fenómeno similar en una escala intergaláctica. No hay nada que uno pueda aprender de una galaxia mirando la luz que brillaba en una galaxia vecina, al menos no dentro de nuestra ciencia hoy, pero si pudiéramos encontrar una galaxia que resulta ser una gran bola de discoteca …

En pocas palabras: no, no podemos seguir la evolución de ninguna galaxia, incluso desde solo dos puntos en el tiempo. Estas lagunas existen, pero no son suficientes para ser interesantes o útiles dentro de la ciencia actual. Tal vez se pueda obtener un poco de información en ciertas circunstancias afortunadas.

Bueno, * hay * una posibilidad más, pero requiere ir más allá de la práctica científica normal y la realidad conocida: ¡Pide a algunos extraterrestres amigables sus observaciones científicas! Estoy seguro de que nuestros hermanos del espacio estarán encantados de ayudar con tecnología mucho más allá de la nuestra, pero cómo harías para preguntar, bueno … estás solo.

¿Una galaxia específica e individual? No, porque solo vemos cada uno a una sola distancia / punto en el tiempo.

Sin embargo, podemos mirar un grupo de galaxias con características similares para ver cómo evolucionan con el tiempo. Esto sería como estudiar el desarrollo infantil observando grupos de estudiantes de 1er grado, 2dc, 3er, 4to todo el mismo día, en lugar de seguir a niños individuales en el transcurso de varios años.

Una galaxia individual tarda miles de millones de años en evolucionar, pero solo vemos a cada una en un solo punto en el tiempo . Podemos tener una idea de la evolución al observar grupos de galaxias similares en un rango de valores de desplazamiento al rojo.