¿Cómo saben los físicos la edad y la distancia de los quásares, los agujeros negros, las estrellas y los planetas?

Primero abordaré la distancia. Necesitas diferentes técnicas para encontrar las distancias a varios cuerpos celestes.

Para los planetas, hay una historia larga y fascinante. Las leyes de movimiento planetario de Kepler nos dieron las distancias desde el Sol hasta los cuerpos en órbita en nuestro sistema solar, pero solo en términos del radio orbital de la Tierra. Este valor se conoce como la unidad astronómica (AU). Durante varios siglos, el problema sobresaliente en astronomía fue medir el valor de la UA. Edmond Halley (ver: Edmond Halley | biografía – científico británico) propuso una técnica que aprovecharía el raro fenómeno del Tránsito de Venus para determinar la UA. Esto provocó una increíble racha de competencia internacional para observar los tránsitos. [1]

Encontrar las distancias a las estrellas y otros lugares muy distantes tiene su propia historia larga y fascinante. El artículo de Wikipedia sobre la escala de distancia cósmica ofrece un buen comentario, y no repetiré los detalles aquí.

Determinar la edad es mucho más complicado. Este artículo (Técnicas de datación: humanos, cuerpo, usado, proceso, Tierra, vida, plantas, forma, energía, métodos, animales, carbono, sustancia, planta, ondas, datación relativa, datación absoluta) ofrece una buena introducción a los métodos que utilizamos. He salido con rocas y fósiles y, por extensión, con la Tierra. Utilizamos técnicas similares para determinar la edad del sistema solar.

La determinación de la edad de las estrellas requiere el conocimiento de los procesos nucleares que alimentan las estrellas. Podemos observar muchas propiedades de las estrellas (por ejemplo, espectros, luminosidad, tamaño, masa) y, a partir de esto, deducir lo que ha estado sucediendo en los núcleos de las estrellas. Esto es, en cierto sentido, conjeturas educadas, pero es altamente educado. Hemos podido hacer predicciones detalladas y compararlas con características observables. A partir de esto, hemos refinado nuestros modelos de interiores de estrellas y de evolución estelar. Por supuesto, todavía estamos refinando los modelos, y las estimaciones siempre están sujetas a actualizaciones.

Naturalmente, esta es una precisión muy condensada de varias áreas complejas. Espero que sea de valor para ti.
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[1] El maravilloso libro de Andrea Wulf Chasing Venus da un vívido relato de las expediciones de 1761 y 1769.

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