¿Cómo observan los científicos galaxias a miles de millones de años luz de distancia de nosotros?

Debes haber oído hablar del telescopio espacial HUBBLE . Lanzado en 1990, orbitando la Tierra a una altitud de aproximadamente 560 km, con su objetivo de 2.4 metros, sus cuatro instrumentos principales pueden observar en el espectro ultravioleta cercano, visible e infrarrojo cercano. El Hubble puede ver los objetos más tenues y débiles de cualquier telescopio que hayamos construido, y puede hacerlo a las longitudes de onda que ingresan al infrarrojo cercano. En teoría, podría captar rastros de una vez luz ultravioleta de objetos de cuando el Universo tenía solo 400 millones de años.

Pero el Hubble no puede verificar con precisión qué tan lejos están las galaxias observadas. Para este propósito, los astrónomos necesitan medir las longitudes de onda precisas que son las características de emisión y absorción de una galaxia, y para esto, usan espectroscopía terrestre. Y eso a su vez significa que recurren a los telescopios más grandes jamás construidos, como los telescopios Keck de 10 metros en Hawai, que alberga el espectrómetro MOSFIRE recién instalado, perfeccionado para observaciones infrarrojas.

Hablando de distancias, se confirmó que el último hallazgo: la galaxia EGS8p7, observada y medida por Hubble hace solo unos meses, tenía un desplazamiento hacia el rojo de 8.63, el desplazamiento al rojo más alto de cualquier galaxia, lo que significa que sus líneas de emisión son un factor de 863 % más largo en longitud de onda hoy que cuando se emitieron. La luz de este objeto proviene de cuando el Universo tenía solo 588 millones de años, o solo el 4% de su edad.

[Cuando las galaxias se alejan de nosotros a altas velocidades, hace que la luz se desplace hacia el rojo al estirar su longitud de onda. La energía de un fotón se define por su longitud de onda, por lo que si la longitud de onda se estira debido al efecto Doppler, cae a una energía más baja y, por lo tanto, se vuelve de color rojo. Para una galaxia cuya luz se emitió hace más de 13 mil millones de años, ese desplazamiento al rojo es tan severo que la luz ultravioleta emitida por sus átomos se desplaza más allá de la porción de luz visible hacia el infrarrojo. Cambia esa luz un poco más, e incluso el telescopio espacial Hubble no podrá detectarlo.]

Todos los registros están destinados a ser batidos. ¡El récord anterior no durará mucho! Se está construyendo otro telescopio más nuevo y más grande. Conocido como el telescopio espacial James Webb que se lanzará en 2018. Tiene un objetivo de 6,50 metros que ofrece una resolución y sensibilidad sin precedentes.

no solo debería eclipsar el poder de recolección de luz del Hubble, sino que está diseñado para sondear longitudes de onda infrarrojas más lejanas de las que Hubble haya soñado. A diferencia del Hubble, que puede alcanzar longitudes de onda de aproximadamente 1,5 micras, James Webb puede superar las diez micras, lo que significa que puede ver desde las primeras galaxias y, potencialmente, más allá, incluso hasta las primeras estrellas.

¿Cómo Hubble dispara objetos tenues? Vea esta imagen conocida como la toma del Campo Profundo Hubble en 1998 con la exposición de 277 horas, ¡u once días!

Para su primera y última pregunta:

La luz que observa el científico ha sido emitida y viajada desde esas galaxias lejanas durante tantos años. Aproximadamente en el momento en que llega a la Tierra, esos objetos lejanos que emiten luz pueden haber dejado de existir, sin embargo, vemos su luz.

Con respecto a la segunda pregunta:

La mayoría de las imágenes, vistas popularmente, son representaciones artísticas y no fotografías reales de planetas, excepto las más cercanas a la Tierra, que los telescopios modernos pueden capturar con éxito.


Por lo que entiendo, lo que realmente “vemos” ahora es cómo era la galaxia hace 13.400 millones de años. Ese es el tiempo que la luz que emitió tardó en llegar a nosotros. Entonces, si lo piensas, no sabemos en este momento exacto, miles de millones de años después, si esta galaxia aún existe. Creo que, como otros han señalado, esta galaxia se ha alejado de nosotros desde su creación, debido a la expansión del universo. No estoy seguro de si otros factores han contribuido a este aumento de distancia.

En resumen, estamos viendo la luz emitida por la galaxia hace 13.400 millones de años, en su posición hace 13.400 millones de años, sin embargo, su posición ha cambiado desde entonces y se estima que está a 32.000 millones de años de nosotros AHORA.


Editar: la respuesta anterior es a la pregunta original de por qué podemos observar la galaxia GN-z11, que se estima que está a 34 mil millones de años luz de nosotros; mientras que 34 mil millones de años es más que la edad del universo, que se estima en alrededor de 13,7 mil millones de años.

Para la pregunta revisada sobre si el tiempo / distancia se duplicaría si consideramos que la luz llega a la galaxia y luego regresa, la respuesta sería, ¡las galaxias proporcionan su propia fuente de iluminación!

Si. Precisamente, la luz tarda muchos cientos de años en llegar a nosotros. En otras palabras, ahora estamos observando la luz emitida por esas galaxias hace cientos o años. Estamos mirando el pasado de la galaxia y no su presente. Entonces, si una galaxia en particular se encuentra a mil años luz de distancia, estamos viendo cómo estaba la galaxia en el año 1016. No soy un astrofísico mayor, pero que yo sepa, no hay forma de observar el estado actual. de un cuerpo cósmico lejano. Siempre observamos el pasado y especulamos sobre el presente / futuro.

Debido a la expansión del universo. La luz de esta galaxia estaba a menos de 13.7 mil millones de años luz de distancia cuando comenzó su viaje hacia nosotros, y durante todo ese tiempo, el Cosmos continuó expandiéndose. Se puede calcular observando el cambio rojo de esa luz en qué dirección y velocidad se movía cuando la luz comenzó a moverse hacia nosotros, por lo que podemos estimar matemáticamente qué tan lejos estaría esa galaxia de nosotros en este momento. La luz que observamos ahora no cruzó todo el espacio entre nosotros y esta galaxia en este momento, solo cruzó el espacio entre nosotros cuando se emitió dicha luz. Entre entonces y ahora, el espacio entre esa galaxia y nosotros ha aumentado.

¿Cómo observan los científicos galaxias a miles de millones de años luz de distancia de nosotros?

Si todas estas galaxias están a años luz de distancia, entonces, ¿cómo les llega la luz, cómo obtienen una fotografía del planeta? ¿La luz no tardará los mismos mil millones de años en llegar a la galaxia / planeta?

(solo en caso de que alguien edite la pregunta, la he copiado en mi respuesta)

Lo único que no se aborda aquí es la suposición de que la luz primero debe viajar a una galaxia o planeta muy, muy lejos. Este simplemente no es el caso cuando observamos estrellas a miles de millones de años luz de distancia. Son una fuente de luz, en sí mismos, y no necesitamos una linterna para iluminarlos. No usamos cámaras flash.

EDITAR:

El Observatorio Keck en Hawai es la unidad que Caltech Grads usó para descubrir la galaxia muy, muy lejos … la más distante de la nuestra.

Observatorio WM Keck reciente – Universo hoy

Si vemos una estrella que está a un millón de años luz de nosotros, de hecho estamos viendo su imagen de hace un millón de años.

También puede ser posible que cuando vea una imagen de una estrella de hace un millón de años, ya haya muerto.


Hecho:

  • El sol está a 8 minutos luz de la tierra. Es por eso que la luz que recibimos en la tierra tiene 8 minutos.
  • Si los extraterrestres observan la tierra en este momento desde millones de años luz de distancia, estarían viendo dinosaurios y no humanos.

Para citar a Bill Clinton, depende de cuál sea su definición si “es” es. Estamos viendo la luz emitida por GN-z11 hace 13,2 mil millones de años, por lo que vemos que GN-z11 está a 13,2 mil millones de años luz de distancia. Pero así de lejos estaba hace 13.200 millones de años. El universo tenía aproximadamente 1/12 de la edad actual y (si la expansión fuera lineal) se habría expandido para aumentar esa distancia en un factor de 12 que pondría GN-z11 a una distancia actual de 161 mil millones de años luz y retrocediendo desde nosotros en más de 11c. Pero la expansión no ha sido lineal, la gravedad ha intentado ralentizarla mientras que la energía oscura ha intentado acelerarla. La combinación de esos dos efectos significa que desde entonces la expansión se ha ralentizado. Entonces, un cálculo más detallado indica que GN-z11 está actualmente a solo 32 mil millones de años luz de distancia, alejándose de nosotros a algo por encima de la velocidad de la luz. De cualquier manera, GN-z11 dejó nuestro universo observable hace un tiempo. Si observamos el eco de dónde estuvo durante miles de millones de años, eventualmente se volverá rojo hacia la invisibilidad.

Dado que dos de las preguntas ya han sido respondidas satisfactoriamente, me enfocaré en la segunda pregunta, ¿cómo obtienen una fotografía de un planeta?

En primer lugar, permítanme reformularlo a ¿Cómo detectan los planetas aunque no tienen o tienen poca luz propia?

Los científicos toman imágenes de estrellas distantes durante largos períodos de tiempo y detectan caídas en la cantidad de luz recibida cuando los planetas transitan a su alrededor.

Otros métodos incluyen, usando su velocidad radial, desplazamiento Doppler o Wobble para detectarlos.

En primer lugar, permítanme insistir en el hecho de que “año luz” es una unidad de distancia, es decir, la distancia recorrida por la luz en un año (d = ct; c (velocidad de la luz) = 300,000,000 m / s, t (1 año) = 365 × 86400 s). Entonces, si algunas galaxias están a miles de millones de años luz de distancia, implica que están muy lejos de nosotros y, por lo tanto, la luz que emana de ellos tardaría miles de millones de años en llegar a nosotros. Entonces, ¡lo que sea que observemos de tales galaxias se debe a la luz que dejó esas galaxias hace miles de millones de años!

Para observar una galaxia que está, digamos, a mil millones de años luz de distancia, la luz de la galaxia debería llegar a nuestro telescopio. Como la velocidad de la luz es constante, la luz de esta galaxia tardará al menos mil millones de años en llegar a nosotros. Por lo tanto, cada vez que vemos esta galaxia, vemos su condición que era hace mil millones de años.

Cuando la luz salió de esta galaxia no estaba a 32 mil millones de años luz de distancia. Está a 32 mil millones de años luz de distancia ahora porque el universo se está expandiendo más rápido que la velocidad de la luz.