¿Cómo es posible ver tan lejos en el espacio?

Hay una nota al margen interesante a esta pregunta, exactamente qué tan lejos podemos ver en el espacio. Podemos ver 13.8 mil millones. . . ¿años? Sí, esas unidades son correctas. Podemos ver 13.800 millones de años en el espacio porque ese es el tiempo que la luz ha tenido que viajar para alcanzarnos. Curiosamente, debido a la expansión del universo, podemos ver mucho más allá de 13.8 mil millones de años luz. De hecho, el universo visible tiene casi 45 mil millones de años luz de radio, centrado en ti.
Es realmente increíble cuán profundamente podemos mirar dentro del cosmos con cada vez más detalles. El vacío negro es un hermoso lienzo cubierto de billones de estrellas y galaxias que esperan que observemos.

EDITAR: He recibido múltiples solicitudes para elaborar sobre el tamaño del universo observable. Lo haré aquí.
Imagina una banda elástica que tiene marcas. Si la banda elástica se estirara, entonces las marcas estarían más separadas en una cantidad igual porque toda la banda elástica se estira de la misma manera. En 3 dimensiones, considere un globo desinflado con marcas y luego explótelo. Las marcas se estirarían una de la otra. Ahora imagine que el espacio-tiempo es elástico y en lugar de marcas hay estrellas. Hace 13.800 millones de años, la luz salió de esa estrella y se alejó en todas las direcciones. A medida que la luz viajaba, el universo se estiraba. 13.8 mil millones de años después, la luz llegó a la Tierra, pero el comienzo de la luz ya no está a 13.8 mil millones de años luz de distancia. Es importante distinguir entre años luz y años. Uno es tiempo, el otro es distancia, y ambos son relativos, pero esa es una respuesta para otro día. Entonces, viajar a la velocidad de la luz durante 13.8 mil millones de años significa que ese fotón solo viajó 13.8 mil millones de años luz, pero debido a que el espacio se expandió en el camino, la estrella de donde vino el fotón está ahora a unos 45 mil millones de años luz de distancia. Esto tiene aplicaciones prácticas como el principio de la unidad alcubierre, un método de viaje más rápido que la luz. Al dejar la velocidad de la luz como está y estirar el espacio, puede viajar grandes distancias.

Para simplificar completamente esto, imagine disparar una bala mientras está en una acera en movimiento. En 1 segundo, la bala puede estar a 500 pies de distancia (no datos reales) de donde fue disparada, pero a 510 pies de distancia de la pistola porque, mientras la pistola estaba estacionaria, el “espacio” en el que estaba se expandía lejos de la bala.

Entonces Peter Bondy, la cifra de 45 mil millones de años luz es en realidad un radio tridimensional. El radio puede ser mayor que 13.8 mil millones de años luz porque en los 13.8 mil millones de años luz el universo se ha extendido. Para obtener más información, busque la expansión del universo y la constante de Hubble. Intentaré encontrar un video y vincularlo a continuación.
(Marque este espacio en una hora)

De la misma manera que ves aquí en la Tierra. Los fotones son emitidos o reflejados por algo y luego entran en los globos oculares, son detectados por la retina, son procesados ​​por el cerebro y usted “ve” las cosas. Pero si hay algo en el camino (o se mueve para interponerse en el camino), entonces dejas de “ver” lo que hay detrás.

La única diferencia con el espacio son las distancias involucradas. Lo que afecta directamente cuántos fotones podrían afectar su retina. Y así, si puedes “ver” algo en el espacio.

En su mayor parte, cosas como el Campo Ultra Profundo Hubble (Campo Ultra Profundo Hubble – Wikipedia) requieren un tiempo de exposición total de más de 130 MIL segundos (un poco más de 36 horas). Algunas de las exposiciones duraron hasta 96 horas. Dado que la mayoría de los humanos apenas pueden mantener los ojos abiertos constantemente durante más de 30 segundos (¡pruébalo!), Esta es una ENORME cantidad de tiempo. Y es la única forma de reunir suficientes fotones dispersos de objetos MUY distantes para poder “ver” cualquier cosa.

Usted y yo no podemos “ver” la mayoría de las cosas que se ven en las fotografías del Hubble, porque son exposiciones temporales y, a menudo, combinaciones de muchas exposiciones diferentes. Eso no significa que no sean reales, porque ciertamente lo son. Pero usted y yo nunca podríamos verlos sin la ayuda de Hubble y es una capacidad increíble para no “parpadear” al tomar exposiciones de llloooonnnnggg.

La información viaja desde su punto de origen a las regiones lejanas del universo observable, actualmente 13.8 mil millones de años para la información más temprana. Debido a que el espacio se ha expandido durante esos 13.8 mil millones de años, la fuente de esa información más antigua está a unos 46 mil millones de años luz de distancia en este momento.

Actualmente tenemos dos medios fundamentales para detectar esta información lejana … Radiación electromagnética, en forma de rayos gamma, rayos X, ultravioleta, luz visible, infrarrojos y emisión de radio … el segundo medio es ondas gravitacionales. Nuestros ojos y otros sentidos solo pueden detectar objetos y eventos relativamente cercanos a nosotros o aquellos que son intrínsecamente muy brillantes.

Construimos instrumentos como ópticos y radiotelescopios, cuanto más grande mejor para detectar las cosas lejanas. Toda esa información sigue la ley del cuadrado inverso, de modo que por cada duplicación de la distancia, la información aparece cuatro veces menos brillante. Es solo a través de nuestro ingenio y máquinas que podemos detectar información de los confines del universo.

La cuestión es que aquí, en el planeta Tierra, solo tenemos que esperar a que la luz, los fotones, de las galaxias distantes viajen hacia nosotros. La luz viaja a una velocidad fija y así obtenemos la unidad ” año luz”. Esta es la distancia que recorre la luz en un año, por lo que es una unidad de distancia, no de tiempo.

Por lo tanto, podemos ver no solo muy lejos, sino también en el tiempo. Cuando miramos una imagen del universo distante, la vemos tal como era cuando la luz se fue de allí. Por el momento, eso está a unos 13.800 millones de años luz de distancia. O, como el universo era hace 13.8 mil millones de años.

El truco es que los fotones, la luz, viajarán para siempre si nada se interpone, pero para un observador, nosotros, se oscurece cuanto más lejos se encuentre. Por lo tanto, debe poder construir un telescopio y una cámara muy buenos para poder capturar la mayor cantidad de luz posible. Luego, apunte en la dirección que desea ver, deje la abertura de la cámara abierta durante mucho tiempo para detectar tantas fotos como sea posible, sin que se mueva o se mueva, y listo ………


El telescopio Hubble Ultra Deep Field 2014. Cada punto de luz que ves en esta foto (excepto uno) es una galaxia. Es de un pedazo de cielo aproximadamente igual al tamaño de tus pequeños dedos que se sostienen a la altura de los brazos. Estás volviendo al límite actual de nuestra capacidad de ver. Dondequiera que mires el cielo sería lo mismo. ¡Ese es un pensamiento desconcertante y un número igualmente desconcertante de galaxias!

El espacio está mayormente vacío cerca del vacío absoluto. Sin gas, sin polvo. Por ejemplo, el 99% de toda la materia en el sistema solar es sol + júpiter.

Por la misma razón que puedes ver más lejos en el desierto que en un bosque, simplemente no hay mucho para interponerse y bloquear la luz de objetos distantes.

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