Esta estrella está a X años luz de distancia, esa galaxia está a X millones de años luz de distancia. Ese comienzo del Universo está a X mil millones de años luz de distancia. Pero, ¿cómo lo saben los astrónomos?
Estoy perpetuamente en un estado en el que hablo de objetos que están inimaginablemente lejanos. Es prácticamente imposible imaginar cuán grande es nuestro Universo. Nuestros cerebros pueden comprender las distancias que nos rodean, en cierto modo, especialmente cuando tenemos un montón de herramientas para ayudar. Podemos medir nuestra altura con una cinta métrica o la distancia a lo largo del suelo con un odómetro. Podemos tener una idea de lo lejos que están 100 kilómetros porque podemos conducirlo en un período de tiempo bastante corto.
Pero el espacio es realmente grande, y para la mayoría de nosotros, nuestro cerebro no puede comprender la maravilla del cosmos, y mucho menos medirlo. Entonces, ¿cómo pueden los astrónomos averiguar qué tan lejos está todo? ¿Cómo saben qué tan lejos están los planetas, las estrellas, las galaxias e incluso el borde del Universo observable? ¿Asumiendo que todo es un engaño? Estás bien.
Los astrónomos tienen una bolsa de trucos y técnicas notablemente inteligentes para medir la distancia en el Universo. Para ellos, diferentes distancias requieren diferentes metodologías. De cerca, usan trigonometría, usando diferencias en ángulos para descifrar distancias. También usan una variedad de velas estándar, que son objetos brillantes que generan una cantidad constante de luz, por lo que puede saber qué tan lejos están. En las distancias más lejanas, los astrónomos utilizan la expansión del propio espacio para detectar distancias.
Afortunadamente, cada uno de estos métodos se superpone. Por lo tanto, puede usar la trigonometría para probar las velas estándar más cercanas. Y puede utilizar las velas estándar más distantes para verificar las herramientas más grandes. Alrededor de nuestro Sistema Solar y en nuestro vecindario de la galaxia, los astrónomos usan la trigonometría para descubrir la distancia a los objetos.
Miden la ubicación de una estrella en el cielo en un momento del año y luego vuelven a medir 6 meses después, cuando la Tierra está en el lado opuesto del Sistema Solar. La estrella se habrá movido una pequeña cantidad en el cielo, conocida como paralaje. Como conocemos la distancia de un lado de la órbita de la Tierra al otro, podemos calcular los ángulos y calcular la distancia a la estrella.
Estoy seguro de que puedes detectar el defecto, este método se desmorona cuando la distancia es tan grande que la estrella no parece moverse en absoluto. Afortunadamente, los astrónomos cambian a un método diferente, observando una vela estándar conocida como variable Cefeida. Estas cefeidas son estrellas especiales que se atenúan y se iluminan con un patrón conocido. Si puede medir la rapidez con la que pulsa una cefeida, puede calcular su verdadera luminosidad y, por lo tanto, su distancia.
El programa de observación Hubble Frontier Fields, que utiliza el poder de aumento de enormes cúmulos de galaxias para mirar profundamente en el Universo distante. Crédito: NASA.
Las cefeidas te permiten medir distancias a galaxias cercanas. Más allá de unas pocas docenas de megaparsecs, necesita otra herramienta: las supernovas. En un tipo muy especial de sistema estelar binario, una estrella muere y se convierte en una enana blanca, mientras que la otra estrella sigue viva. La enana blanca comienza a alimentar material de la estrella compañera hasta que alcanza exactamente 1,4 veces la masa del Sol. En este punto, detona como una supernova Tipo 1A, generando una explosión que se puede ver en la mitad del Universo. Debido a que estas estrellas siempre explotan con exactamente la misma cantidad de material, podemos detectar qué tan lejos están y, por lo tanto, su brillo absoluto.
En las mayores escalas, los astrónomos utilizan la constante de Hubble. Este es el descubrimiento de Edwin Hubble de que el Universo se está expandiendo en todas direcciones. Cuanto más se mira, las galaxias más rápidas se alejan de nosotros. Al medir el corrimiento al rojo de la luz de una galaxia, puede saber qué tan rápido se está alejando de nosotros y, por lo tanto, su distancia aproximada. Al final de esta escala está la Radiación Cósmica de Fondo de Microondas, el borde del Universo observable y el límite de lo lejos que podemos ver.
Los astrónomos siempre están buscando nuevos tipos de velas estándar y han descubierto todo tipo de formas inteligentes de medir la distancia. Miden la agrupación de galaxias, los rayos de radiación de microondas de las estrellas y la superficie de las estrellas gigantes rojas, todo con la esperanza de verificar la escala de distancia cósmica. Medir la distancia ha sido uno de los problemas más difíciles de resolver para los astrónomos y sus soluciones han sido absolutamente ingeniosas. Gracias a ellos, podemos tener un sentido de escala del cosmos que nos rodea.
¿Qué concepto de astronomía es el que más te cuesta retener en tu cerebro? Cuéntanos, en los comentarios a continuación.
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