Este es el problema de definir una distancia en un Universo en expansion : Dos galaxias estan cerca cuando el Universo solo tiene mil millones de años de antiguedad. La primer galaxia emite un pulso de luz. La segunda galaxia no recibe el pulso hasta que el Universo tiene 14 mil millones de años de antiguedad. Para ese tiempo las galaxias estan separadas por 26 mil millones de años luz; el pulso de luz ha viajado por 13 mil millones de años luz; y la vista que reciben esas personas en la segunda galaxia es la imagen de la primera galaxia cuando esta solo tenia mil millones de años y estaba solo a 2 mil millones de años luz de distancia.
Hay cuatro escalas diferentes en cosmologia :
- (1) Distancia por Luminosidad - DL
- En un Universo en expansion, las galaxias distantes son mucho mas pequeñas de lo normal, debido a que los fotones de luz se estrechan y se esparcen en una gran area. Es este el porque se utilizan grandes telescopios para su observacion. Las mas distantes, solo visibles por el Telescopio Espacial Hubble son tan pequeñas que aparentan estar a unos 350 mil millones de años luz cuando en realidad estan mucho mas cerca.Distancia por Luminosidad no es una escala de distancia realista pero es util para determinar cuan apagadas las galaxias distantes nos parecen.
- (2) Distancia por Diametro Angular - DA
- En un Universo en expansion, nosotros vemos galaxias cerca del borde del Universo cuando ellas eran realmente muy jovenes, hace unos 14 mil millones de años, debido a que su luz tardo 14 mil millones de años en llegar a nosotros. Sin embargo, las galaxias a esa edad estaban tambien mas cerca de nosotros.La galaxia mas apagada y distante que el Hubble puede captar estaba solo a un par de miles de millones de años cuando emitio por primera vez su luz. Esto significa que galaxias mas distantes aparentan ser mas grandes de lo que deberian, porque su luz partio de por ejemplo 3 mil millones de años luz de nosotros, pero en realidad ahora se encuentra a 9 mil millones de años luz (a pesar desto son muy muy apagadas - ver Distancia por Luminosidad).Distancia por Diametro Angular es una buena indicacion de cuan cerca estaban las galaxias de nosotros, cuando emitieron la luz que ahora podemos ver.
- (3) Distancia por Comovimiento - DC
- La Distancia por Comovimiento es la escala de distancia que se expande con el Universo. Esta nos dice donde estan las galaxias ahora y no cuando el Universo era mas pequeño. En esta escala el borde del Universo esta a 47 mil millones de años luz, sin embargo la galaxia mas distante visible por el Hubble esta a unos 32 mil mllones de años luz de nosotros.Distancia por Comovimiento es lo opuesto a Distancia por Diametro Angular - esta nos dice donde estan las galaxias ahora y no donde estaban cuando emitieron su luz.
- (4) Distancia por Tiempo de Viaje Luz - DT
- La Distancia por Tiempo de Viaje Luz representa el tiempo que toma la luz desde una galaxia en llegar a nosotros. Esto es el porque de que el Universo visible tiene un radio de 14 mil millones de años luz - esto es simplemente lo que se sabe debido a que la luz de mas de 14 mil millones de años luz todavia no ha llegado a nosotros.La Distancia por Tiempo de Viaje Luz es mas una medida de tiempo que de distancia. Es util principalmente porque nos dice que antigua es la vista de la galaxia que estamos viendo.
Para distancias pequeñas (inferiores a 2 mil millones de años luz) las cuatro escalas se fusionan y forman una, por eso es mas facil definir distancias en el Universo local.
Abajo - las cuatro escalas de distancias dibujadas con respecto al redshift (desplazamiento al rojo). Redshift es una medida de velocidad causada por la expansion del Universo - una galaxia con un gran redshift estara mas alejada que una con pequeño redshift. Las galaxias mas distantes visibles con el Hubble tienen un redshift de 10, mientras las mas distantes protogalaxias del Universo tienen probablemente n redshift de 15. El borde del Universo tiene redshift infinito. Un tipico telescopio portatil no puede ver mas alla del redshift 0,1 (alrededor de mil trescientos millones de años luz).
La Distancia por Luminosidad (DL) muestra porque las galaxias lejanas son tan dificiles de ver - una joven y distante galaxia con redshift 15 aparenta estar a 560 mil millones de años luz de nosotros a pesar de que la Distancia por Diametro Angular (DA) sugiere que esta a 2 mil doscientos millones de años luz cuando esta emitio su luz. La Distancia por Tiempo de Viaje Luz (DLT) nos dice que la luz de esa galaxia ha viajado unos 13 mil seiscientos millones de años luz hasta hoy. La Distancia por Comovimiento (DC) nos dice que la misma galaxia hoy, si la pudieramos ver, estaria a unos 35 mil millones de años luz de nosotros.
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