¿Con qué se miden las velocidades galácticas?

Hay dos preguntas separadas allí. La más fácil de responder es cómo medimos la velocidad de la Tierra, la Vía Láctea, etc., porque la medimos en relación con el fondo cósmico de microondas (o CMB ).

Si mide el CMB en todas las direcciones y encuentra que es el mismo en todas las direcciones, entonces está estacionario en coordenadas de comovimiento . Sin embargo, si encuentra que el CMB está desplazado hacia el azul en una dirección y hacia el rojo en la dirección opuesta, entonces sabrá que se está moviendo en relación con el marco comóvil, y el cambio en el CMB se debe al desplazamiento Doppler. A partir del tamaño de este cambio puedes calcular tu velocidad. Las mediciones del CMB de la Tierra muestran exactamente este cambio Doppler , y así es como podemos calcular la velocidad de la Tierra. Habiendo obtenido esto, podemos convertir las velocidades medidas en relación con la Tierra en velocidades medidas en relación con el marco comóvil.

Aquí hay trampas para los incautos, porque todas las velocidades son relativas y el marco comóvil no es en ningún sentido una forma absoluta de medir la velocidad. Resulta que es una referencia útil y que coincide con nuestra interpretación instintiva de la velocidad en relación con el resto del universo. Esto se discute en la pregunta Suponiendo que el principio cosmológico es correcto, ¿implica esto que el universo posee un marco de referencia empíricamente privilegiado? .

Por fin de vuelta a la luz. La velocidad de la luz es especial porque todo observador que haga una medición local de la velocidad de la luz siempre obtendrá el mismo valor de$c$, independientemente de cuál sea su velocidad. Este es uno de los componentes básicos de la relatividad especial.

Hay varios marcos de referencia diferentes.

Para las velocidades de los objetos celestes usamos: (i) El marco geocéntrico: Esta es una velocidad medida con respecto al centro de la Tierra. Obviamente esto es bastante útil para satélites artificiales, pero también para cosas como meteoritos. (ii) El marco heliocéntrico: esta es la velocidad vista desde el centro de masa del Sol. Las correcciones heliocéntricas de las velocidades medidas desde la Tierra corrigen la rotación de la Tierra y el movimiento de la Tierra en relación con el Sol (correcciones del orden de decenas de km/s). Este es a menudo el marco utilizado para las velocidades estelares. (iii) El marco baricéntrico: Este es similar al marco heliocéntrico, pero ahora se refiere al centro de masa del sistema solar. La diferencia entre los dos es sólo del orden de 10 m/s, pero esto es importante cuando se analizan las velocidades de las estrellas cuando se buscan cambios Doppler debido a exoplanetas. También es crucial cuando se observa el análisis de tiempo de los púlsares. (iv) El estándar local de reposo: se establece para seguir el movimiento medio de los objetos en la vecindad del Sol. El Sol en realidad se mueve a unos 20 km/s con respecto al LSR definido. Este marco se usa a menudo para discutir los movimientos de los objetos en nuestra Galaxia (órbitas de estrellas alrededor del centro, etc.).

Las velocidades de los objetos extragalácticos suelen ser velocidades heliocéntricas; la precisión no suele ser un problema. Sin embargo, si uno quisiera convertir las velocidades heliocéntricas/baricéntricas al marco del resto del fondo cósmico de microondas, entonces el centro de la bahía del sistema solar se mueve en$368\pm 2$km/s en la dirección$l=263.85 \pm 0.10$,$b=48.25\pm 0.04$, dónde$l,b$son la latitud y longitud galáctica en grados.

Tu última frase está respondida en los comentarios. La velocidad de la luz es una cantidad definida y es la misma en todos los marcos de referencia.

La velocidad es una distancia (separación entre dos puntos bien definidos en el espacio) recorrida en un tiempo. La velocidad de la Tierra que cita es la velocidad orbital. Sabemos qué tan lejos está el Sol y conocemos la forma de la órbita, por lo que sabemos qué distancia viaja la Tierra en relación con el Sol (distancia) por año (tiempo). Asimismo, también se da la velocidad de la Vía Láctea en relación con otra galaxia o constelación . La respuesta a la pregunta más amplia es que la velocidad de cualquier objeto es relativa y siempre se da con respecto a otro objeto o marco de referencia.

La velocidad de la luz también se mide como la distancia recorrida por la luz durante el tiempo que tardó en recorrer esa distancia. Curiosamente, no importa la separación del punto inicial y final, la velocidad de la luz en el vacío es siempre la misma.