¿Cuál es el límite de la exploración de campo profundo?

La exploración del campo profundo es bastante fascinante, primero el Campo Profundo del Hubble (HDF) que muestra una pequeña parte del Universo mil millones de años después del Big-Bang, luego el Campo Ultraprofundo del Hubble (HUDF) y ahora el Campo Profundo Extremo del Hubble (XDF) que muestra galaxias 450 millones de años después del Big-Bang.

Pregunta : ¿Cuál es el límite de profundidad que podemos esperar observar (en términos de millones de años después del Big-Bang)?

Tenga en cuenta que por "límite" no me refiero al límite teórico sino al límite práctico.
Por "límite práctico" me refiero a usar un telescopio de luz visible (no necesariamente Hubble).
También permitimos el uso de telescopios infrarrojos para corregir el fenómeno del corrimiento al rojo.
En particular, no estoy preguntando por el CMB.

Respuestas (1)

El límite práctico en términos de cobertura del cielo probablemente viene dado por la financiación. El HDF, según wikipedia, cubre una 24 millonésima parte de todo el cielo. Tendríamos que lanzar miles de instrumentos tipo Hubble para cubrir todo el cielo con esa resolución y sensibilidad. De todos modos, gran parte de esa área está cubierta por la Vía Láctea y las nubes de gas, por lo que no todas las exposiciones profundas revelarán tanta información como la HDF. ¿Haremos esto? Probablemente no, sin embargo, hay mucho que aprender de mapas muy precisos del cielo porque las formas galácticas están siendo distorsionadas por los campos gravitatorios irregulares en el universo. Esto conduce a una lente gravitacional débil . Propuestas como la misión de Euclidesutilizará telescopios espaciales especialmente diseñados con capacidades visibles e infrarrojas cercanas que son similares (no con una resolución tan alta) a las del Hubble para mapear áreas del cielo que son cientos de veces más grandes que las que pueden tomar las cámaras de ángulo muy pequeño del Hubble.

Si queremos ir antes en el tiempo, entonces tenemos que usar telescopios de IR cercano y medio y eventualmente de IR profundo. El primero de ellos será el nuevo Telescopio Espacial James Webb , que es la misión que aumentará el Hubble con la capacidad IR necesaria. Si ha estado siguiendo el JWT en las noticias, es posible que haya escuchado que, en términos de financiación, está muy cerca de quebrar el banco... es un instrumento muy ambicioso y costoso que consume el presupuesto de muchos otros potencialmente igualmente interesantes misiones científicas. En el futuro previsible, es la mayor inversión en telescopios espaciales que haremos, lo que nos lleva de vuelta a los límites de financiación...

Aclaro mi pregunta: en términos de millones de años después del Big-Bang, ¿cuál es el límite de profundidad que podemos esperar observar?
Puede observar todo el camino de regreso al CMB, en el que estamos trabajando ahora mismo. La búsqueda de las primeras galaxias está en marcha y es por eso que se necesitan instrumentos en el IR medio e incluso profundo. Lo siento si no entendí bien tu pregunta... Excluí las búsquedas profundas porque dijiste que no estabas preguntando sobre el CMB... pero en realidad es una búsqueda continua desde 300 000 años después del Big Bang hasta las galaxias actuales.
Pero en la práctica, no creo que puedas llegar a los 300.000 años con un telescopio de luz visible, además, CMB es microondas (y, por lo tanto, no visible). La pregunta es: ¿podemos subir a qué?
Exactamente. Si observa el telescopio espacial James Webb, no está diseñado para lo visible, sino principalmente para el IR. Una vez que vamos más allá de las galaxias de bajo corrimiento al rojo, la información que nos interesa está en longitudes de onda cada vez más largas. En otras palabras... el Hubble era el telescopio espacial visible más grande, por ahora. Esa ciencia se hace mayoritariamente. Lo que les importa a los científicos está más allá del alcance visual humano. Eso no significa que no habrá grandes telescopios espaciales visuales en el futuro... simplemente no es una preferencia científica, por ahora. Eventualmente tendremos lectores de imágenes de superficie de exoplanetas... ¿dentro de 50 años?
Cita: << JWST podrá retroceder unos 200 millones de años después del Big Bang . Pero, ¿por qué necesitamos ver la luz infrarroja para comprender el universo primitivo? Porque la luz de estos objetos se desplaza hacia el rojo. >> Crédito: Aleš Tošovský. Fuente: jwst.nasa.gov/firstlight.html Tienes razón, debería permitir que IR sea relevante.
Bueno, su pregunta tiene múltiples dimensiones que, eventualmente, todas convergen en limitaciones tecnológicas y financiación. ¿Sabemos lo que nos gustaría medir? ¡Hola, sí! Nos gustaría medir cada bit de información que se puede extraer del cielo (alguien hizo una estimación sobre eso, debería buscarlo). ¿lo haremos? Diablos, no, es demasiado caro.
Entonces, JWST podrá ver hacia atrás unos 200 millones de años después del Big Bang, y quizás el telescopio de próxima generación después de JWST podrá ver hacia atrás unos 50 millones de años, etc. ¿Cuál es el límite en la práctica? (en términos de años después del big-bang, y sin considerar el aspecto de la financiación).
El límite práctico en el tiempo es el CMB... pero explícitamente dijiste que no querías oír hablar del CMB. Tenemos toda la tecnología necesaria para ver todas las longitudes de onda intermedias y, que yo sepa, hay suficiente relación señal/ruido incluso con antenas relativamente pequeñas, por lo que no debería haber límite. No sé cuánta física relevante hay en los pocos millones de años posteriores a la superficie de la última dispersión que creó el CMB y antes de que se formaran las primeras galaxias. Tengo entendido que podría haber algunas estrellas gigantes realmente interesantes en ese momento.
Si entiendo bien, más queremos ver más lejos en el tiempo y más el telescopio debe mirar longitudes de onda grandes: con un telescopio de luz visible como Hubble, podemos ver hasta 400 millones de años después del Big-Bang, con un telescopio IR como JWST, podemos ver hasta 200 millones de años y con un telescopio de microondas como Planck podemos ver hasta 300000 años. ¿Qué pasa con el tiempo entre 300000 y 200 millones? ¿Es posible en la práctica construir un telescopio capaz de ver, por ejemplo, a 10 millones de años con una resolución suficientemente buena?
Sí, puede observar la ley de desplazamiento de Wien, elegir la temperatura del objeto que le interesa, aplicar el corrimiento al rojo cosmológico que le interesa y luego llegará a una longitud de onda/frecuencia que debe medir. El resto se trata básicamente de construir el mejor sistema de imágenes asequible para esa longitud de onda. Básicamente, podemos cubrir cualquier longitud de onda que desee en estos días con bolómetros, por lo que técnicamente no es un problema. El límite de resolución está dado por la naturaleza y el tamaño del instrumento que puede pagar.
Ok, ya veo, no hay límite de tiempo, pero no podemos ver a 10 millones de años y 1 millón de años con la misma resolución. La limitación real es la resolución en un momento dado. Entonces, debería reformular la pregunta de la siguiente manera: ¿cuál podría ser el límite práctico en el tiempo para ver con una resolución que permita distinguir objetos del tamaño de una galaxia?
La limitación de tiempo con ondas electromagnéticas es el CMB. No existe un límite de resolución de principio conocido para la resolución angular. Puede construir observatorios cada vez más grandes que tengan una resolución angular cada vez mayor. La única pregunta es si te estás quedando sin dinero o física útil primero. Por el momento es probablemente dinero.
Usando la fórmula de resolución angular para un telescopio y trigonometría, obtenemos que para tener una resolución de longitud de galaxia en el CMB, necesitamos un telescopio de diámetro D = 500 m.
Ese sería un telescopio perfectamente factible. Ese tipo de instalaciones deberían estar disponibles alrededor de 2050.
¿Es una broma? Si no, ¿existen proyectos a largo plazo?
¿Qué significa "Es una broma"? ¿Estamos bien encaminados para construir arreglos interferométricos con tal resolución? Sí.
¿Cuál es el límite de la exploración de campo profundo?
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