¿Cómo estiman el diámetro, la densidad y los estados atmosféricos de los planetas que están a cientos de años luz de distancia? Y hablando de años luz, ¿cómo saben cuánto tiempo ha estado viajando la luz antes de llegar a la tierra?

Aquí hay excelentes respuestas (felicitaciones a Coenraad Loubser por un excelente trabajo), así que solo agregaré un par de puntos.

Puede resultarle interesante que varios equipos estudiaran la atmósfera de Venus durante el tránsito de Venus en 2012. (Aquí hay un enlace a uno de los primeros resultados publicados:).

Quizás se pregunte cuál era el punto: ya sabemos mucho sobre la atmósfera de Venus. Ese era todo el punto. Tuvimos una oportunidad única para verificar algunas de las técnicas que utilizamos para analizar las atmósferas de los exoplanetas. Parece una idea tan obvia, pero nadie lo hizo para el tránsito de Venus en 2004. (1) Al menos alguien lo pensó a tiempo, y obtuvimos una bonificación inesperada de un evento realmente genial.

Como resultado, hay un vínculo entre este elemento y su segunda pregunta. Una de las principales razones para observar los tránsitos de Venus (¡aparte del frío intrínseco!) Fue medir la distancia desde la Tierra hasta el Sol. Esto nos daría la escala de nuestro sistema solar. (2)

Y aquí está la secuencia para …

… su pregunta sobre la medición del tiempo de viaje ligero. Como señala Coenradd, esto es equivalente a medir la distancia a un cuerpo celeste. Medir distancias cósmicas sigue siendo un problema extremadamente complicado. Cuando ve un número en un libro de texto, tiene ese aspecto de hecho sólido. Raramente lo es, por supuesto, pero en el caso de distancias astronómicas, ese número puede cambiar sin previo aviso.

Como en realidad no podemos medir la distancia, debemos encontrar alguna forma indirecta de resolverla.

Existe el método de paralaje, basado en la idea de que la posición aparente de un objeto distante se mueve según su punto de vista. (3) Funciona muy bien, de hecho, tan bien que, durante mucho tiempo, los astrónomos utilizaron “paralaje” como sinónimo cercano de “distancia”. El único problema es que no puedes medirlo solo para las estrellas más cercanas. Es solo el primer peldaño de lo que a menudo se llama la “Escalera de distancia”.

Podemos calcular la distancia si podemos comparar los niveles de brillo, de la misma manera que usa los faros para estimar qué tan lejos está un automóvil. Pero, ¿cómo sabemos qué tan brillante es realmente la estrella? Y aquí, tenemos otra historia fascinante. Una variable cefeida es una estrella con un brillo que cambia de una manera muy predecible. Resulta que para este tipo particular de estrella, su período está directamente relacionado con su luminosidad. Una dama notable llamada Henrietta Swan Leavitt hizo la mayor parte del trabajo que nos dio esta indispensable “vela estándar”.

Leavitt fue una de las famosas “computadoras dama” del período alrededor de 1900. Estas mujeres comenzaron con las tareas aburridas, tediosas y de fondo de la astronomía. (Por supuesto, en aquel entonces, las mujeres no hacían un trabajo académico serio (4) – ¡cielos, no!) Terminaron haciendo contribuciones increíbles a la astronomía. Es una historia notable, que vale la pena investigar.

Bueno, este es un largo camino por recorrer para un “par de puntos”. Pero su pregunta abrió un montón de temas extrañamente relacionados. Este tipo de “interconexión” es una de las cosas que me encantan de la astronomía y la astrofísica.

Gracias por una pregunta fascinante!

———–
(1) Un tránsito de Venus es el evento astronómico más raro y predecible. Vienen en parejas, separadas por 8 años, con más de un siglo entre parejas.

(2) El maravilloso libro de Andrea Wulf Chasing Venus (http://www.amazon.ca/Chasing-Ven…) ofrece un relato fascinante de los enormes esfuerzos internacionales realizados en la década de 1760 para observar ese par de tránsitos de siglos.

(3) La demostración clásica de paralaje es mantener el pulgar hacia arriba, alinearlo con algo y luego mirar solo con el ojo derecho y luego con el izquierdo. Tu pulgar parece saltar de un lado a otro.

(4) Excepto por mujeres como Maria Mitchell, una cuáquera, y Caroline Herschel, que asumió el trabajo de su hermano más famoso después de su muerte y lo superó.

Cuando un planeta pasa frente a su estrella, la luz de la estrella brilla a través de su atmósfera; La atmósfera del planeta actúa como un prisma y cambia la luz de manera sutil pero predecible. Puede buscar en Google “Espectroscopía de exoplanetas” para obtener más información (por ejemplo, Misión de espectroscopía de exoplanetas (ESM)) o hacer un curso en línea sobre el mismo. p.ej. Mundos alienígenas: la ciencia del descubrimiento y caracterización de exoplanetas

¿Cómo sabemos cuánto tiempo ha viajado la luz? Bueno, es bastante simple: sabemos a qué velocidad viaja la luz en el vacío, y podemos medirlo fácilmente. También tenemos evidencia convincente de que esta velocidad es la misma en todas partes del universo. Basado en modelos del universo, tenemos una idea clara de las escalas involucradas y la distancia entre los objetos celestes. Si multiplica el número de segundos en un año por la velocidad de la luz por segundo, obtendrá un “año luz”, que es una medida de la distancia que recorre la luz en un año, aproximadamente 10 billones de kilómetros (año luz). También te puede interesar leer sobre un Parsec.

Sí, el término “año luz” es un poco inapropiado, ya que no mide el tiempo por sí, sino la distancia. Sin embargo, debido a que la luz realmente toma tiempo para viajar, y debido a que no podemos ver algo antes de que su luz haya viajado hasta nosotros, sabemos que si algo está a 1 año luz de distancia, esa luz que vemos venir de allí hoy es, de hecho, ligero que comenzó a viajar hace un año, por lo tanto, estamos hablando de una manera de “mirar atrás en el tiempo”. Si la luz de una estrella deja de brillar, y esa estrella está a un año luz de distancia, aún veremos luz proveniente de ella durante todo un año.

Entonces, en una escala cósmica, incluso la luz actúa como un servicio postal lento. 🙂 Pero eso no es lo más genial … si miras hacia el cielo nocturno, en cierto sentido estás mirando hacia atrás en el tiempo, y muchas de las estrellas que ves pueden haber explotado en grandes nubes de gas, y mirar muy diferente de lo que verías al mirarlo, no importa cómo lo mires, hoy.

Pero literalmente, lo más genial es esto: si apunta un receptor de microondas hacia el cielo, en todas las direcciones, ¡detecta una radiación de microondas casi homogénea! Esto es, según nuestras mejores teorías y evidencia, un remanente de algo que sucedió hace 14 mil millones de años, y se llama el fondo cósmico de microondas, y está a unos 14 mil millones de años luz de distancia, de ahí la luz (o en este caso, más acertadamente , la energía de las ondas de radio, o específicamente, la energía de microondas a aproximadamente 160 Ghz) proviene de una fuente que la emitió hace unos 14 mil millones de años y nos parece como se veía hace 14 mil millones de años (ver universo observable).

Las ondas de radio y la luz son, por supuesto, lo mismo, la luz son solo ondas de radio que vibran a una frecuencia muy específica, ver: espectro electromagnético.

Si realiza más investigaciones, pronto descubrirá que el universo se está expandiendo actualmente: es decir, si mide el espacio entre las estrellas, aumenta constantemente. Al principio, lidiar con esto puede ser complicado, pero lo que me ayudó fue pensar en términos de metáforas: si miras la tierra, es una superficie bidimensional que encierra un espacio tridimensional, es decir. la superficie de la tierra es plana, y si vas en línea recta, en la superficie, en cualquier dirección, terminarás en el mismo lugar.

Ahora, si piensas en la tierra como un globo, y si se expandiera o se contrajera, esta superficie se expandiría de una manera que aumentaría la distancia entre todos los puntos simultáneamente.

Entonces, esta es una manera de pensar sobre el universo en el que vivimos: es un espacio tridimensional que encierra un paisaje de cuarta dimensión. Entonces, tal vez el universo es solo uno de muchos, al igual que la Tierra es solo uno de muchos planetas, en el universo. Si desea deformar sus pensamientos en otra dirección más filosófica, podría estar interesado en leer algo como Flatland.

(Entonces, curiosamente, volviendo a este fondo cósmico de microondas, una cosa interesante es que según nuestras mejores teorías, este fondo era una frecuencia mucho más alta, como la luz, cuando comenzó a viajar, pero debido a la velocidad a la que el universo se está expandiendo , las ondas nos parecen estiradas, por lo que lo vemos a una frecuencia mucho más baja).

Existe una posibilidad muy real de que, al igual que los planetas tienen paisajes, existen universos diferentes con paisajes temporales diferentes.

Otra cosa interesante es que, cuanto más te acercas a un agujero negro, más rápido ves pasar al resto del universo. Si estuvieras en el límite de un agujero negro y pudieras mirar hacia afuera, podrías ver toda la creación pasar ante tus propios ojos en unos momentos.

Vuelo de fantasía?

Lo que lleva a la posibilidad de que la vida que conoces no sea más que un sueño, y solo una iteración de algo que está sucediendo en cada iteración posible. Solo que estás atrapado en esta iteración … como un planeta que cae hacia una estrella por el tirón de su gravedad, simplemente estamos cayendo hacia adelante a través del tiempo en uno de un número infinito de universos, cada uno un poco diferente de este, pero para cada cosa que puede pasar, hay un universo donde sucede. Si esto fuera así, va a la raíz misma de lo que es la “libre elección”: tal vez, desde cierta perspectiva, con cada elección que haces, viajas a un universo diferente … y no es el mundo que sabes que cambia, pero justo en qué mundo eres. Tal vez hay un mundo en el que no has leído esta respuesta, y simplemente el acto de leerla, te teletransportó a un universo donde te embarcarás para descubrir y lograr cosas que ni siquiera habrías soñado en el universo donde no lo habías soñado. No leas esto.

¡Bienvenido al nuevo universo!

PD: La primera mitad de las cosas de las que hablé puede salir y medirse, si puede obtener las herramientas adecuadas. (¡O puede leer las historias de aquellos que lo descubrieron por primera vez, y lo que pensaron de él!) En cuanto a la segunda mitad … bueno, estaría en el mismo bote que cualquier otro científico, filósofo, matemático, escritor de fantasía o laico, porque nadie ha ideado una forma de medirlo o probarlo en gran medida, a pesar de que las matemáticas pueden describir y hacer cálculos sobre formas de 4a y dimensiones superiores, no hay un marco sólido o común, o fácil de entender para hablar de estas cosas. eso incluye la idea del tiempo, intuitivamente, que yo sepa.

Parte de esto ha sido respondido en esta pregunta de Quora:
¿Cómo encuentran las personas las composiciones atmosféricas de exoplanetas a años luz de la Tierra?

Un enlace sobre la observación de las atmósferas de los exoplanetas:
http://hubblesite.org/hubble_dis
Hay mucho “desplazamiento hacia abajo” para leer este enlace, pero vale la pena.

Este enlace es realmente para un proyecto escolar, pero aún puede obtener buena información sobre cómo medir el tamaño de los exoplanetas:
http://www.rmg.co.uk/sites/defau

Aquí hay un enlace sobre el cálculo de las propiedades de exoplanetas:
http://www.sfu.ca/colloquium/PDC

Los astrónomos usan varios métodos para medir la distancia de las estrellas (y sus planetas), dependiendo de qué tan lejos esté la estrella.
Este enlace ofrece una introducción a los dos métodos principales utilizados para las estrellas en nuestra galaxia, pero también hay métodos:
http://science.howstuffworks.com

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