El mapeo de la estructura 3D en un momento dado requiere 3 coordenadas. A medida que vemos cosas proyectadas en el cielo, los astrónomos a menudo usan coordenadas del cielo (Ascensión recta y declinación, análoga a la latitud y longitud en la Tierra) combinadas con una coordenada de distancia. En aras de la integridad, hay otras formas de definir esto, por ejemplo, un sistema de coordenadas cartesianas centrado en algún objeto (a menudo, las pantallas de nuestro “Grupo Local” de galaxias se mostrarán en dicho sistema).
Una vez que haya elegido un sistema de referencia, las coordenadas del cielo son bastante sencillas de determinar, comparando la posición observada de una fuente con las fuentes existentes en el marco de referencia.
Históricamente, la distancia a las galaxias ha sido difícil de determinar. La calibración y el desarrollo de la escala de distancia cósmica [1] ha hecho esto mucho más simple, particularmente en combinación con la Ley de Hubble [2]. Esta ley es una consecuencia observacional de la expansión del Universo; que cuanto más lejos está una galaxia, más rápido se aleja de nosotros. A menudo se puede medir la velocidad de una galaxia usando el desplazamiento Doppler de las líneas de emisión o absorción de átomos conocidos (el hidrógeno se usa a menudo en sistemas con líneas de emisión, y los sistemas de líneas de absorción pueden usar características de sodio o calcio). Una vez que tenga la velocidad de la galaxia, puede suponer que la velocidad se debe a la expansión del Universo y usar la Ley de Hubble para inferir una distancia y agregar esa galaxia a su modelo 3D.
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Vale la pena señalar que hay algún error en la determinación de la distancia de la Ley de Hubble, debido al hecho de que las galaxias no viven aisladas, sino que experimentan la fuerza gravitacional de las galaxias a su alrededor. Esto significa que generalmente tienen una parte de su velocidad que no está asociada con la expansión del Universo, sino que se debe a las galaxias cercanas. Esta “velocidad peculiar” causa cierta incertidumbre en la determinación de la distancia de la Ley de Hubble. Sin embargo, esto es solo una incertidumbre significativa para las galaxias cercanas donde la velocidad de expansión puede ser aproximadamente la misma que la velocidad peculiar. Para galaxias más distantes, la velocidad peculiar es pequeña en comparación con la velocidad de expansión, por lo que la incertidumbre fraccional es baja.
Hay otras formas de determinar la distancia a las galaxias, aunque la Ley de Hubble es la más utilizada para mapear la estructura 3D del Universo. Los otros métodos son importantes para calibrar la escala de distancia cósmica y para algunos estudios especializados.
1: https://en.wikipedia.org/wiki/Co…
2: https://en.wikipedia.org/wiki/Hu…
