¿Cómo pueden los fotones de luz de una sola fuente (un sol lejano) llegar a mis ojos cuando el universo es tan grande?

Imagina una granada llena de municiones, ahora imagina que una granada explota cada segundo. A medida que te alejas de la explosión, te golpean menos BB, pero incluso a grandes distancias eventualmente serás golpeado por uno ocasionalmente, pero no muy a menudo. Ahora imagine que está arrojando 975000000000000000000000000000000000000000000 ‘BB’ cada segundo (como lo hace nuestro sol), puede estar REALMENTE muy lejos y algunos aún lo alcanzarán ocasionalmente (incluso si no cada vez).

Entonces, la pregunta es realmente, qué tan grande es el área de reunión de luz que tiene y cuánto tiempo está dispuesto a esperar a que lleguen los fotones. Para capturar la luz de estos objetos distantes, construimos telescopios realmente grandes y hacemos tiempos de exposición muy largos.

Entonces, lo que queremos calcular es, para una fuente de luz a una distancia y magnitud dada, ¿cuántos fotones por segundo alcanzarían un área distante?
Imagine nuestro sol, situado a 50 millones de años luz de distancia con una salida de
9.75e44 fotones / segundo. El área de superficie de una esfera está dada por [A = 4 π r²] y nuestra esfera tiene un radio de 50 millones de años luz, lo que significa que el área es 2.812e48 m ^ 2, por lo que solo esperaríamos recibir ~ 0.0003467 fotones por segundo por metro cuadrado Los telescopios Keck tienen 10 metros de diámetro o unos 78,5 metros cuadrados. Sería detectable, pero solo apenas y solo si reuniera luz durante un período de tiempo suficientemente largo.

Pero una galaxia a esa distancia generaría unos 1.25e55 fotones, lo que significa que nos alcanzarán 4,445,000 fotones por segundo por metro cuadrado (o 348,932,500 / segundo golpeando el Keck). Por lo tanto, la posibilidad de que un fotón de cualquier estrella dada en esa galaxia llegue a su ojo en un segundo dado es bastante pequeña, pero hay tantas estrellas que aún podría distinguir fácilmente).

Así que no, los fotones de todas las fuentes de luz en el universo no llegan a la vista ni a todos los puntos del espacio. Las estrellas individuales que puedes ver en el cielo nocturno son SOLAMENTE nuestras estrellas más cercanas en nuestra galaxia local de la Vía Láctea: no puedes distinguir las estrellas individuales en el lado opuesto de la galaxia a simple vista, se forman, en cambio, buscan el ‘Milky Camino’. Con telescopios potentes podemos distinguirlos debido a la gran área de los telescopios. Las estrellas en galaxias distantes le dan una oportunidad incluso a nuestros telescopios más poderosos, pero estamos llegando allí (al menos para nuestros vecinos cercanos):

[alguien revisa mis matemáticas]

Alguna información de referencia:

1 vatio = 1 julio / segundo
flujo: una estrella de magnitud aparente 0 tiene un flujo de 1,000,000 de fotones / seg * (cm ^ 2)
energía: una estrella de magnitud aparente 0 tiene flujo 3 * 10 ^ (- 13) Julios / segundo * (cm ^ 2)
potencia: una estrella de magnitud absoluta 0 tiene potencia 3 x 10 ^ 28 vatios

La diferencia entre la magnitud aparente y absoluta de una estrella, (m – M), se llama su módulo de distancia: (m – M) = 5 log10 d – 5
El Sol genera alrededor de 3.9e26 vatios o 9.75e44 fotones / seg.
La potencia de salida total de una galaxia ‘promedio’ está en la región de 5x10E36 vatios