¿Cómo se habría visto el cielo nocturno hace 12.900 millones de años cuando las galaxias comenzaron a formarse?

Si estuviera en una tierra teórica en el momento en que las galaxias estaban comenzando a formarse, ¿cómo se vería el cielo?

Debido al tamaño más pequeño del universo, ¿habría estado densamente lleno de objetos? En caso afirmativo, ¿qué podría haber visto?

[Editar añadido por Roger Wood]

¿Cómo se habría visto el cielo nocturno en 12,900,000,000 años AEC?

Impulsado por el descubrimiento de Eärendel por Hubble , ¿cómo habría sido el cielo nocturno hace 12.900 millones de años? (ignorando detalles como que la Tierra y los humanos no existían en ese entonces),

Aparentemente, esta estrella existía al 7% de la edad del universo. ¿Significa esto también que el universo era 14 veces más pequeño y 14 3 = 2700 veces más denso que el actual? ¿Y el cielo nocturno habría sido 14 2 = 200 veces más brillante? Entonces, las galaxias cercanas serían mucho más grandes y brillantes, con un tamaño aparente de varios grados en el cielo. ¿O incluso serían evidentes galaxias distintas y bien formadas en ese momento? ¿Qué estructuras se verían? ¿Cómo sería la población de estrellas, muchas azules grandes o un montón de pequeñas rojas? Obviamente todos serían muy jóvenes.

¿Desde qué punto de vista, obviamente, el Sol y la Tierra no existieron? ¿Dentro de nuestra galaxia o del espacio intergaláctico?
@ProfRob Buen punto. No está claro si nuestra galaxia existió. Creo que alguna discusión sobre la distribución de estrellas en ese momento es parte de la pregunta. Si las galaxias estuvieran 2700 veces más densamente empaquetadas, estarían prácticamente todas aplastadas.

Respuestas (2)

En los primeros tiempos de formación de galaxias, habrías visto un cielo similar a esta imagen de campo profundo extremo del Hubble . Un cielo lleno de pequeñas galaxias jóvenes de forma irregular y fragmentos de galaxias predecesoras (subgalaxias). Las galaxias probablemente se formaron de abajo hacia arriba a partir de fragmentos más pequeños .

Más atrás en el tiempo habría sido oscuro. Las nubes de hidrógeno comenzarían a contraerse, como predecesoras de las primeras estrellas ( población III ) y cúmulos de estrellas .

Aún más en el pasado (desplazamiento al rojo entre 300 y 400) el cielo habría estado brillando en rojo por lo que ahora llamamos fondo cósmico de microondas .

Como dijo @Gerald en su excelente respuesta, la foto del Hubble XDF podría describir el cielo nocturno: muchas galaxias azules irregulares. Como el corrimiento al rojo a 12.900 millones de años luz es de aproximadamente z = 6.5 , el universo era 7,5 veces más pequeño en radio en ese momento en comparación con lo que es ahora.

Para responder a las preguntas de @RogerWood:

Descripción más detallada de la apariencia del cielo nocturno en 12.900 millones de años a. C., incluidos tipos de estrellas, magnitudes, colores, movimiento aparente, distribución, etc., con una explicación sólida.

Esta interpretación de una Vía Láctea joven de Wikipedia podría dar una impresión realista de cómo se veía el cielo nocturno en el universo primitivo. ingrese la descripción de la imagen aquíComo se ve, hay mucha más formación de estrellas, por lo tanto, más áreas rojas (regiones H-II) y azules (cúmulos abiertos y nebulosas), la protuberancia central de nuestra galaxia no está tan bien formada, quizás debido a un SMBH menos masivo.

Como era de esperar en el universo joven, la mayoría de las estrellas serían más azules, estrellas de tipo temprano con muy baja metalicidad (¿tal vez estrellas de población III?). Las estrellas de tipo tardío que se formaron en ese momento ahora serían las antiguas estrellas de Población II que vemos hoy en los núcleos galácticos y en los antiguos cúmulos globulares. Dada esta distribución, el color del cielo nocturno seguiría siendo negro, pero con más azul y rojo de las estrellas luminosas y calientes y el rojo de las regiones de formación estelar y las cálidas nubes de hidrógeno.

El movimiento aparente esencialmente no haría ninguna diferencia en el cambio del cielo nocturno ya que todo estaría bastante lejos (del orden de unos pocos cientos a unos pocos miles de años luz) pero aún más cerca que las regiones de formación estelar de hoy.

Espero que esto aborde más detalles que antes, si tiene algún comentario o inquietud, hágamelo saber.

Tal vez me equivoque, pero con un valor R actual de 1, ¿no sería el valor R en un corrimiento al rojo de 6.5 .129 o aproximadamente 7.75 veces más pequeño desde R = 1 / ( 1 + z ) ?
@justin Lo admito, este es un tema que realmente no entiendo. Parece que están diciendo que la luz se ha estirado por un factor de 7,5. Pero, ¿cómo se concilia eso con la afirmación del 7% de la edad del universo? ¿Es la expansión no lineal con el tiempo?
@fasterthanlight Gracias por la respuesta. ¿Puedo suponer que el espacio interestelar podría ser bastante similar? Pero en el universo actual, las galaxias son bastante distintas con grandes espacios entre ellas (¿10 veces su diámetro?). Supongo que esto no era del todo cierto 12.900 millones de años antes de Cristo. ¿Eran tanto las galaxias como sus espacios mucho más pequeños? ¿Tal vez habría una función de autocorrelación que se vería similar pero tendría una longitud característica mucho más pequeña?
@RogerWood Sí, la expansión no es lineal en el tiempo. Su velocidad se desacelera en los primeros tiempos debido a la atracción mutua de la materia y se acelera en los últimos tiempos debido a la energía oscura. Un tiempo retrospectivo de 12,9 Gyr corresponde a un corrimiento al rojo de z = 6,2, lo que significa que el factor de escala era a = 1/(1+z) ≈ 0,14 en ese momento, es decir, un factor 7,2 más pequeño. Esto es cierto para las distancias cosmológicas; dentro de las galaxias, donde el medio interestelar está dominado por las condiciones físicas locales, es más complicado. El gas estaba más caliente entonces y las galaxias no se habían condensado tanto, por lo que el ISM no era necesariamente más denso.
@JustinT ¡Vaya, fórmula incorrecta!
@fasterthanlight Leí que la gran mayoría de las estrellas viven mucho más de 13 mil millones de años, por lo que debe haber muchas menos estrellas en ese entonces, a menos que la tasa inicial de formación de estrellas fuera extremadamente alta, lo que parece bastante probable.
@RogerWood En el universo primitivo había más gas y menos metales, por lo que las estrellas más grandes eran más comunes; tiene razón en que la formación de estrellas fue alta.
@fasterthanlight ¿Estaría en lo cierto al decir que probablemente no haya una vía láctea en el cielo? Supongo que las galaxias espirales serían raras y que la textura del universo sería más esponjosa con cuerdas, paredes y manchas en lugar de galaxias discretas.
@RogerWood Sí, los encuentros galaxia-galaxia eran mucho más comunes en ese entonces, por lo que la construcción de un disco giratorio se ve impedida en un z alto. Sin embargo, hay observaciones recientes que indican un movimiento ordenado ya en z ~ 6, aunque probablemente no sea la norma.
¿Cómo se habría visto el cielo nocturno hace 12.900 millones de años cuando las galaxias comenzaron a formarse?
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