Cuando decimos 'la galaxia de Andrómeda está a 2 500 000 años luz de nosotros', ¿queremos decir 'ahora' o en un pasado lejano?

La luz que vemos desde la galaxia de Andrómeda se emitió hace 2,5 millones de años. Durante esos 2,5 millones de años, la galaxia de Andrómeda puede haberse acercado uno o dos mil años luz a nosotros. Sin embargo, la incertidumbre en la estimación de distancia de 2,5 millones de años luz es del orden de 100 mil años luz (solo porque medir la distancia a otras galaxias es difícil) y el diámetro de la propia galaxia de Andrómeda es de unos 200 mil años luz. Entonces, uno o dos mil años luz no hacen una diferencia significativa.

Esta es una pregunta más complicada de lo que podrías pensar porque en la relatividad no hay una definición única de tiempo y, por lo tanto, no hay una definición única de ahora . Probablemente haya oído hablar de la dilatación del tiempo , y esto surge porque diferentes observadores, en general, definirán el tiempo de diferentes maneras.

Sin embargo, existe una elección natural para la coordenada de tiempo conocida como tiempo de comovimiento (también conocido como tiempo cósmico ). Este es el tiempo desde el Big Bang medido por observadores que están estacionarios en relación con el fondo cósmico de microondas. A menos que se especifique lo contrario, el término tiempo en cosmología generalmente significa este tiempo comóvil . Así que ahora para la galaxia de Andrómeda serían 13.700 millones de años desde el Big Bang, al igual que ahora para nosotros los humanos significa 13.700 millones de años desde el Big Bang.

Otras respuestas han señalado que Andrómeda está relativamente cerca de nosotros y se mueve con relativa lentitud, así que usemos el ejemplo de la galaxia distante GN-z11 en su lugar. Cuando ve el término distancia utilizado en artículos de ciencia popular, generalmente significa la distancia aparente. Entonces, por ejemplo, puede leer que la distancia a GN-z11 es de 13.400 millones de años luz. Pero esto significa que GN-z11 estaba a 13.400 millones de años luz de distancia cuando se emitió la luz que estamos viendo hoy. Dado que GN-z11 se está alejando de nosotros, ha aumentado la separación de nosotros en esos 13.400 millones de años y si se usa el tiempo de comovimiento como se discutió anteriormente, ahora está a unos 32.000 millones de años luz de distancia.

Para evitar esta confusión, los cosmólogos normalmente usarán los términos distancia adecuada , o simplemente se referirán a la distancia usando el corrimiento hacia el rojo . Así que la respuesta a tu pregunta es: "Depende". Si está leyendo un artículo de divulgación científica, es casi seguro que la palabra distancia significa "La distancia de nosotros cuando se emitió la luz que estamos viendo hoy". Si está hablando con un cosmólogo, probablemente dirá la distancia adecuada o el desplazamiento hacia el rojo , y con eso se refieren a la distancia ahora donde ahora se refiere al tiempo de comovimiento.

Usted pregunta si podemos calcular fácilmente la distancia adecuada, y la respuesta es que podemos, aunque solo es fácil para las personas que entienden la relatividad general. Describimos la expansión del universo usando un factor de escala usualmente escrito como$a(t)$. Si sabemos cómo cambia el factor de escala con el tiempo, podemos usar esto para calcular la distancia adecuada a galaxias como GN-z11, y de hecho así es como se obtuvo la cifra de 32 mil millones de años luz mencionada anteriormente. Tenemos una idea bastante buena de cómo ha cambiado el factor de escala con el tiempo, aunque nos sorprendió antes cuando se descubrió la energía oscura y no hay garantía de que no nos sorprendamos nuevamente en el futuro.

Cuando miramos la galaxia de Andrómeda, la vemos como era$2.5 \times 10^6$años en el pasado, porque la luz de allí fue emitida$2.5 \times 10^6$hace años que. En ese tiempo, la galaxia puede haber cambiado su distancia, pero probablemente no en una cantidad significativa.

Los astrónomos obtienen las distancias a los objetos cósmicos utilizando los métodos de escala de distancia cósmica . Plural “métodos” porque no existe una forma particular de hacer estas mediciones, sino una escalera de métodos:

“ La analogía de la escalera surge porque ninguna técnica por sí sola puede medir distancias en todos los rangos que se encuentran en la astronomía. En cambio, se puede usar un método para medir distancias cercanas, un segundo método se puede usar para medir distancias cercanas a intermedias, y así sucesivamente. Cada peldaño de la escalera proporciona información que se puede utilizar para determinar las distancias en el siguiente peldaño más alto.

Dado que la velocidad relativa entre la Vía Miliky y el sistema de Andrómeda es mucho menor que la velocidad de la luz, la diferencia es relativamente muy pequeña.

Generalmente queremos decir "es ahora", porque la palabra "es" significa presente.

El problema es que donde la vemos ahora, es donde realmente estaba hace 2,5 millones de años, porque la luz de Andrómeda que estamos viendo ahora, ha tardado 2,5 millones de años en llegar hasta nosotros.

Así que Andrómeda, por supuesto, se ha movido desde entonces.

Pero la galaxia se mueve mucho más lento que la velocidad de la luz, así que realmente no importa .

Puede ser que en lugar de 2500000 años luz como lo vemos, ahora está a 2499000 años luz de nosotros en realidad, pero aún no podemos verlo en ese lugar por otros 2,499 millones de años. Pero se verá virtualmente idéntico para todos los propósitos prácticos, por lo que podemos decir.