Al poner un espejo en el espacio, ¿podríamos ver el pasado?

Creo que la pregunta se refiere a situar un espejo muy grande en el espacio frente a la tierra. Si lo pusiéramos a varios minutos luz de distancia, entonces los eventos que ocurren frente al espejo podrían revisarse de novo con más preparación sobre la advertencia que recibimos con la primera luz del evento que llega a la tierra.

Por ejemplo, una supernova que se dispara en M31 podría no estar bajo observación en el momento en que llega su luz por primera vez, por lo que las observaciones iniciales podrían perderse. Sin embargo, con un espejo frente a M31, podríamos observar ese espejo a medida que se desarrollaba el evento, habiendo sido advertidos de antemano que había algo que valía la pena ver.

¡Buena idea! Pero probablemente sería mucho menos costoso simplemente tener múltiples telescopios siempre observando el paisaje estelar "principal" en busca de eventos inesperados.

Sí, siempre miramos hacia el pasado, cuando miramos hacia algún lado. Hay, por ejemplo, un espejo en la luna. Al enviar un rayo láser a ese espejo, podemos detectar la luz reflejada unos 2,5 segundos después. Esto podría interpretarse como mirar 2,5 segundos en el pasado, cuando se disparó el láser. Detalles aquí .

Aquí hay algunos pensamientos adaptados a una respuesta que coloqué en Phyiscs SE a una pregunta similar hace algún tiempo. Para observar el pasado, necesitamos detectar la luz de la Tierra, reflejada hacia nosotros desde algún lugar distante en el espacio.

El albedo medio de la Tierra es de aproximadamente 0,3 (es decir, refleja el 30 por ciento de la luz que incide sobre ella). La cantidad de radiación incidente del Sol en cualquier momento es la constante solar ($F \sim 1.3 \times 10^3$Wm$^{-2}$) integrado sobre un hemisferio. Por lo tanto, la luz total reflejada desde la Tierra es aproximadamente$L=5\times 10^{16}$w

Si esta luz de la Tierra tiene el mismo espectro que la luz del sol y se refleja desde algo que está en una posición óptima, es decir, ve el hemisferio totalmente iluminado. entonces, en términos generales, el flujo incidente en un cuerpo reflectante será$L/2\pi d^2$(porque se dispersa aproximadamente en un hemisferio del cielo).

Ahora tenemos que explorar algunos escenarios divergentes.

1. Da la casualidad de que hay un objeto grande a una distancia que es altamente reflectante. Usaré 1000 años luz de distancia como ejemplo, lo que nos permitiría ver 2000 años en el pasado de la Tierra.

Seamos generosos y digamos que es un reflector perfecto, pero no podemos asumir una reflexión especular. En cambio, supongamos que la luz reflejada también se dispersa isotrópicamente en un$2\pi$ángulo sólido. Por lo tanto, la radiación que recibimos será

Para convertir un flujo en una magnitud astronómica observamos que el Sol tiene una magnitud visual de$-26.74$. La magnitud aparente de la luz reflejada estará dada por

Así que pongamos algunos números. Asumir$r=R_{\odot}$(es decir, un reflector tan grande como el Sol) y dejar$d$estar a 1000 años luz. A partir de esto calculo$m=85$.

Para poner esto en contexto, el campo ultraprofundo del telescopio espacial Hubble tiene un límite de magnitud de alrededor$m=30$( http://arxiv.org/abs/1305.1931 ) y cada 5 magnitudes encima de eso corresponde a un factor de 100 de disminución en el brillo. Asi que$m=85$es aproximadamente 22 órdenes de magnitud más débil de lo que puede detectar el HST. Lo que es peor, el reflector también dispersa toda la luz del resto del universo, por lo que elegir la señal de la tierra será completamente inútil.

2. Un gran espejo plano a 1000 años luz de distancia.

¿Cómo llegó allí? Dejemos eso de lado. En este caso, solo estaríamos mirando una imagen de la Tierra como si estuviera a 2000 años luz de distancia (suponiendo que todo se refleje). El flujo recibido en la Tierra en este caso:

De acuerdo, esto es más prometedor, pero todavía 7 magnitudes por debajo de la detección con el HST y quizás 5 magnitudes más débiles de lo que podría detectarse con el Telescopio Espacial James Webb si hace un campo ultraprofundo. No está claro si el cielo estará realmente lleno de fuentes ópticas a este nivel de desvanecimiento y, por lo tanto, es posible que se requiera una resolución espacial incluso más alta que HST/JWST para detectarlo, incluso si tuviéramos la sensibilidad.

3. Simplemente envíe un telescopio a 1000 años luz, observe la Tierra, analice los datos y envíe la señal a la Tierra.

Por supuesto, esto no te ayuda a ver el pasado porque tendríamos que enviar el telescopio allí. Pero podría ayudar a aquellos en el futuro a ver su pasado.

Suponiendo que esto sea técnicamente factible, la Tierra tendrá un brillo máximo correspondiente a$m \sim 35$entonces se requeriría algo mucho mejor que JWST y eso ignora el problema del contraste de brillo con el Sol, que estaría separado por solo 0.03 segundos de arco de la Tierra a esa distancia.

Tenga en cuenta también que estos cálculos son simplemente para detectar la luz de toda la Tierra . ¡Extraer algo significativo significaría al menos recopilar un espectro! Y todo esto es solo por 2000 años en el pasado.

Siempre miras al pasado. Si te miras en el espejo, te ves como te veías un momento antes. Específicamente, esto es cuánto tiempo antes, en segundos, donde$d$es la distancia al espejo en metros:

Si tal espejo mirara hacia la tierra y estuviera lo suficientemente lejos, seríamos capaces de ver el pasado. En realidad , hay un pequeño espejo frente a la Tierra en la Luna .

Además, no puedo creer que nadie haya publicado este todavía:

De hecho, algo así como un espejo existe en el universo. El polvo alrededor del progenitor de SN 1572 todavía refleja la luz del estallido. Los análisis espectrales de la luz confirman que la supernova era de tipo Ia (hecho establecido mucho antes a partir de la curva de luz de la supernova).

La supernova de Tycho Brahe de 1572 como una explosión estándar de tipo Ia revelada a partir de su espectro de eco de luz