¿Cuál es el cuerpo planetario o el objeto del sistema estelar más lejano que hemos observado usando luz visual?

Para abordar su último punto, hay varias estrellas de las que hemos podido resolver imágenes, es decir, ver la estrella como algo más que un punto sin rasgos distintivos. Hay una lista de estas estrellas en Wikipedia (me encanta que pongan al Sol en la parte superior de la lista, cierto pero pedante :-).

La más lejana de las estrellas en la lista es Epsilon Aurigae a unos 2000 años luz, por lo que probablemente esto responda al punto principal de su pregunta.

Sin embargo, hay cierta ambigüedad en su frase imagen visual directa . Podemos detectar supernovas en galaxias distantes, aunque no se pueden resolver y aparecen como un punto sin rasgos distintivos. Supongo que quiere excluir objetos como este, en cuyo caso Epsilon Aurigae tiene la corona.

Agregaré un límite teórico al registro real presentado por John Rennie.

Para obtener una imagen de un objeto como algo más que una "fuente puntual" sin características, debe ser resuelto por el telescopio. La resolución angular$\theta$de un telescopio es:

$\lambda$es la longitud de onda de la luz,$D_{\rm aperture}$es el diámetro del telescopio. Una resolución angular más pequeña es mejor. El tamaño angular de un objeto distante es$\theta=\frac{L}{D}$, dónde$L$es el tamaño del objeto (por ejemplo, diámetro) y$D$es la distancia. Juntando esto y resolviendo la distancia:

Los telescopios ópticos más grandes actuales son$\sim 10\,{\rm m}$en diámetro. Para obtener los mejores resultados, queremos estar observando en el extremo azul del espectro visible a aproximadamente$400\,{\rm nm}$. Esto solo deja el tamaño de la fuente. De su lista, el objeto más grande sería una estrella (convenientemente también el más brillante, por lo que es más fácil de ver a grandes distancias). La estrella más grande conocida es UY Scuti a un precio increíble.$1700\,{\rm R}_\odot = 1.2\times10^9\,{\rm km}$. Esto daría una distancia máxima para los telescopios actuales de$D=2600\,{\rm ly}$. Esto se alinea muy bien con la figura de John Rennie. Lo máximo que doy es apenas resolver la estrella (por ejemplo, 2 píxeles), por lo que un poco más cerca daría una imagen resuelta correctamente. Para hacerlo mejor se requiere un telescopio más grande, la próxima generación de telescopios ópticos será$\sim 30\,{\rm m}$de diámetro, por lo que podrían llegar a triplicar la distancia. También podría intentar reducir la longitud de onda, pero las observaciones de rayos UV y rayos X deben realizarse desde el espacio, por lo que los telescopios son necesariamente más pequeños y, al final, está mejor desde el suelo en la óptica.

Si estira un poco la definición de estrella para incluir nebulosas planetarias (nota: ¡nada que ver con planetas!), estas han sido observadas hasta$20\,{\rm Mpc}$, sobre$20\,000$veces más distante que Epsilon Aurigae. No pude confirmar si se trataba de observaciones resueltas, pero sus diámetros suelen ser$\sim 1\,{\rm ly}$, lo cual es sobre$10\,000$veces más grande que UY Scuti, por lo que es plausible resolver uno grande a esas distancias.