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¿Cuál es la mayor distancia esperada para un objeto en el Univesro?

El Año Luz (AL) es la distancia que recorre la luz en un año viajando a 300 mil Km./seg.
Así, si la luz de un objeto tarda en llegarnos cierto tiempo t expresado en años, decimos que está a una distancia dada por t AL.
Si el Universo nació hace unos 14 mil millones de años (13800 millones), un objeto nacido con Él y moviéndose a la velocidad de la luz estará a unos 14 mil millones de AL de nosotros.
Así, en primera instancia, esa sería la mayor distancia esperada para un objeto.

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Galaxias distantes – Crédito: Hubble Team, Space Telescope

Pero resulta que los objetos no están quietos. Si su luz tardó t años en llegarnos, en ese tiempo se habrá movido otros t AL; luego el objeto más lejano podría estar a unos 28 mil millones de AL (27600 millones).
Pero hay objetos a unos 30 mil millones de AL, como por ejemplo la galaxia GN-z11 (https://es.wikipedia.org/wiki/GN-z11).

Cuando hablamos de altas velocidades como la de la luz, se dan efectos relativísticos. Uno de ellos es el conocido como contracción de las barras. A altas velocidades, las dimensiones en la dirección del movimiento se acortan, no así las perpendiculares a él.
Cuando medimos la distancia a un objeto lejano alejándose a gran velocidad, sucede este efecto. Si corregimos por Relatividad, la distancia es mayor. Luego, en este caso, la máxima distancia pasa a ser 3 veces la observada; así tenemos que la máxima distancia esperada sería de 41 mil millones de AL (41400 millones, es decir 3 veces 13800 millones).
Pero recordemos que el Universo se expande. Eso hace que nuestra “regla” quede fuera de escala porque ella no se estira con el espacio que mide. Así, ahora, la máxima distancia esperada es mayor aún. Pero queda algo más a tener en cuenta.

La curvatura del espacio-tiempo por la presencia de grandes estructuras masivas.
La distancia a gran escala, deja de ser la longitud de la recta entre dos puntos para ser la longitud de la curva que los une. Haciendo las cuentas involucradas, el resultado para la mayor distancia esperada es de 46 mil millones de AL.

Pensemos.
De esta manera, el Universo es de 92 mil millones de AL de “ancho”. La observación de la radiación de fondo en micro-ondas, originada en el Big Bang, está por todo el cielo. Eso indica que la luz recorrió todo el Universo desde que comenzó hasta Hoy.
Luego, recorrió el Universo de un extremo al otro, en el tiempo en que debía haber recorrido sólo la distancia a un extremo; o sea ¿cómo pudo la luz recorrer el doble de lo que podía haber recorrido en lo que va del Universo?
A esto se lo conoce como el problema de horizontes.
Tal vez la luz tenía una mayor velocidad en aquellos tiempos cuando todo comenzó (pdp, 24/nov./2016, El problema de horizontes, https://paolera.wordpress.com/2016/11/24/el-problema-de-horzontes-y-la-velocidad-de-la-luz/)

Referencia:

pdp.

Distancias cósmicas: propia y por co-movimiento.

En Astronomía la medición de distancias es una fuente de gran información.
Con ella, no sólo tenemos idea de lo lejos que se encuentran los objetos, sino de la forma que tienen los sistemas donde viven. Por ejemplo, la medición de distancias y posiciones de estrellas de la Vía Láctea, nos da una idea de la forma y tamaño de nuestra galaxia.

Hay muchas formas de calcular distancias a objetos (KosmosLogos, 20/6/10, Una escalera para medir el cosmos, http://www.noticiasdelcosmos.com/2010/06/una-escalera-para-medir-el-cosmos.html).

Imagen relacionada

Ilustración de diferentes métodos de cálculo de distancias cósmicas pubicado en KosmosLogos.

Podemos usar su paralaje o variación en su posición desde dos puntos de vista u observación diferentes. Si medimos su posición desde un lugar de nuestra órbita y repetimos la medida medio año después, desde el lugar opuesto, el corrimiento observado en su posición depende de su distancia y de la distancia entre nuestros lugares de medición; ésto, si su movimiento es pequeño frente al nuestro. Podemos tomar una tercera medida el cumplirse un año, donde repetimos nuestra posición, y en ese caso podemos saber cuánto se mueve en ese tiempo si esa medida no es igual a la primera (Wikipedia; Paralaje, https://es.wikipedia.org/wiki/Paralaje).
Esto es útil para objetos relativamente cercanos y no todos lo son.

Para objetos más lejanos, como los extragalácticos, hay métodos basados en la luminosidad recibida o en su tamaño aparente medido.
En ambos casos, esa medida depende de cuándo el objeto nos envió su imagen. Para cuando nos llegue su luz, éste estará a otra distancia. En el caso de estos objetos, su distancia está fuertemente afectada por la expansión del Universo, más que por su propio movimiento.

En Cosmología hay dos distancias que interesan mucho.
La distancia por co-movimiento, que es la distancia que tiene el objeto en el instante que lo observamos, como si no existiera la expansión universal, y la distancia propia; que es la distancia que tuvo que recorrer su luz hasta llegar a nosotros. Ésta, está relacionada al momento en que el objeto emitió la luz que nos llegó, y por lo tanto a la expansión universal; pero también está afectada de la curvatura del Espacio.
(Wikipedia, Comoving distance, https://en.wikipedia.org/wiki/Comoving_distance)

Hay relaciones entre la distancia por co-movimiento y la distancia propia, por ejemplo, ambas coinciden para objetos lejanos en un Universo plano y sin expansión Universal.
Si se conoce con buena confiabilidad el valor del alejamiento de un objeto extragláctico muy lejano, y se estima con la misma confiabilidad su distancia por co-movimiento, se puede conocer el grado de curvatura del Espacio.
Las fulguraciones en radio-ondas (FRB) son muy útiles para este estudio, en particular la fuente catalogada como FRB 121102. En este caso, su repetición (como la de todo evento repetitivo de origen extragaláctico lejano) permite esperar el evento y tener buenas medidas del corrimiento al rojo de su fuente por expansión del Universo.

 

Fuente:

pdp.