¿Cómo calcular la distancia entre galaxias?

Paralaje

La técnica más básica se conoce como paralaje . Parallax no es sofisticado; de hecho, sus ojos usan paralaje para producir la percepción de la visión tridimensional. Si cubre un ojo y observa la posición de un objeto cercano, en comparación con objetos más distantes, el objeto cercano se “mueve” cuando lo ve con el otro ojo. Esto es paralaje.

El mismo principio se usa en astronomía, donde en lugar de usar la distancia entre sus dos ojos como línea de base, los investigadores usan el diámetro de la órbita de la tierra alrededor del sol, que es de 2 UA o aproximadamente 300 millones de km (186 millones de millas). A medida que la Tierra viaja alrededor del sol en su órbita, se observa que las estrellas relativamente cercanas se mueven ligeramente, con respecto a otras estrellas “fijas” que evidentemente están mucho más distantes. En la mayoría de los casos, este movimiento es muy leve, solo una fracción de segundo de arco, pero se pueden realizar mediciones de distancia razonablemente precisas para estrellas a una distancia de aproximadamente 10,000 años luz, que abarca más de 100,000,000 estrellas. Este esquema, que se basa en geometría y trigonometría muy básicas, se ilustra en el siguiente diagrama

Se puede ver fácilmente, usando trigonometría básica (¡pruébelo!), Siempre que p sea pequeña (que es para todas las estrellas), que la distancia D a la estrella cercana está dada por 206265 AU / p, donde AU es la unidad astronómica mencionado anteriormente (es decir, la distancia de la tierra al sol, 150 millones de km o 93 millones de millas), y p es el ángulo de paralaje medido en segundos de arco. El valor resultante D cuando p = 1 es una unidad de distancia conocida como parsec , que es equivalente a 3.261 años luz (es decir, 3.085 x 10 ^ 13 km o 1.879 x 10 ^ 13 millas)

Un esquema estrechamente relacionado se conoce como paralaje de expansión . Aquí, los científicos estudian, por ejemplo, el anillo de nubes en expansión que rodea un objeto como la Nebulosa del Cangrejo, que es el resultado de una explosión de supernova registrada por astrónomos chinos y árabes en 1054 CE. Al comparar la tasa de expansión angular medida con la velocidad medida por el efecto Doppler [Doppler2011], se puede calcular la distancia al objeto.

La escalera de distancia cósmica

Estas y otras técnicas para mediciones astronómicas, conocidas colectivamente como la “escala de distancia cósmica”, se describen en un excelente artículo de Wikipedia [Ladder2011].

Una ventaja de los numerosos esquemas de medición de distancia en uso, que se superponen en un rango de distancias de cerca a muy distante, es que los astrónomos pueden calibrar y corroborar sus mediciones con múltiples enfoques. Tales calibraciones y corroboraciones prestan así una medida adicional de confiabilidad a estos esquemas. De hecho, al comparar los resultados utilizando diferentes métodos, se han identificado debilidades en ciertos esquemas. En la mayoría de los casos, estudios adicionales han demostrado formas de protegerse y corregir las dificultades conocidas.

Como un solo ejemplo de estos enfoques múltiples, antes de 2011 se determinó que la distancia a la Galaxia del Molinillo de viento, basada en mediciones de estrellas variables Cefeidas en la galaxia, era de 20,9 millones de años luz, con una incertidumbre de 1,8 millones de años luz. A partir de septiembre de 2011, las mediciones de la salida de luz de la supernova Tipo Ia 2011 en la galaxia del molinete son completamente consistentes con esta cifra de distancia …

En resumen, las distancias a los objetos astronómicos se pueden medir y se han medido con gran precisión y fiabilidad. En su mayor parte, los cálculos involucrados emplean solo matemáticas básicas enseñadas en la escuela secundaria. Por lo tanto, la conclusión general de un universo que consta de miles de millones de galaxias, la mayoría de ellas a muchos millones de años luz de distancia, está fuera de toda duda razonable en la actualidad …;)

Calcular la distancia entre dos galaxias es más como un proceso de aproximación. Los científicos usan la teoría del efecto Doppler para este propósito.

El efecto Doppler es el fenómeno causado por el movimiento relativo de los objetos con respecto a algún objeto fijo. Es posible que haya notado el sonido de una ambulancia cada vez más fuerte a medida que se acerca y disminuyendo cuando se aleja de usted. Aunque este fenómeno está relacionado con el efecto Doppler del sonido, el mismo concepto se aplica a la luz.

La luz que proviene de una galaxia a una distancia fija de nosotros, emite una banda de espectro continuo. Sin embargo, si la galaxia se mueve con respecto a nosotros, notará irregularidades discretas en su espectro. Si una galaxia se aleja de nosotros, notará que la mayor parte de su luz se desplaza hacia el rojo, es decir, se mueve a la parte roja de nuestro espectro visible. Lo contrario sucede cuando una galaxia se mueve hacia nosotros. La mayor parte de la luz emitida por la galaxia se desplazará hacia el azul.

Este método se utiliza para observar el movimiento relativo de las estrellas y galaxias con respecto a nosotros. Luego, los científicos miden el brillo de la galaxia y concluyen ciertos resultados de ella. La explosión de supernova es analizada por ellos para calcular la distancia de las galaxias a más de 10 mil millones de años luz de distancia.

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