¿Qué tan distorsionada estará nuestra galaxia si la vemos desde varios miles de años luz de distancia?

Vi esta respuesta y leí esta oración sobre la distorsión de nuestra galaxia cuando se ve por encima del plano galáctico:

Una vez que llegara a un punto en el que toda la galaxia [sic] estuviera dentro de su visión, toda la galaxia se vería distorsionada, ya que nuestra galaxia tiene 100,000 años luz [sic] de ancho, la luz de los bordes de la galaxia sería de miles de años. viejo, y no coincidiría con el aspecto que debería tener la espiral.

Estoy pensando que esto podría ser potencialmente cierto, pero no estoy seguro de por qué o qué tan distorsionado sería. ¿Se mantiene este hecho, ya qué distancias ya no será distinguible?

Nota: He pensado que quedará bien mezclado porque la distancia no aumenta, aumenta gradualmente, pero necesito verificación.

Respuestas (2)

El tiempo de viaje de la luz de 100.000 años es bastante pequeño en comparación con el tiempo que tardan los brazos espirales de la Vía Láctea en completar una fracción apreciable de una rotación. Los brazos tienen una velocidad angular patrón de Ω pag = 28.2 ± 2.1  kilómetros  s − 1  kpc − 1 ( Dias et al. 2019 ), por lo que deben completar una rotación completa en el orden de τ = 2 π / Ω pag ≈ 218  Myr .

Un observador a distancia h sobre el centro de la galaxia observaría la luz proveniente de un radio R tener que viajar un tiempo adicional

Δ t = 1 C ( h 2 + R 2 − h ) = R C ( ( h R ) 2 + 1 − h R )
que es una función decreciente de h / R . Su máximo está en h = 0 , donde sería del orden de 100.000 años para las estrellas en el borde exterior del disco. Claramente, Δ t ≪ τ , por lo que no habría una distorsión apreciable, per se, debido a la distancia adicional. Si bien es cierto que los objetos que verías se habrían movido algo para cuando la luz te alcanzara, no sería significativo.

Además, solo eche un vistazo a cualquier otra galaxia. No se ven distorsionados.
@pela "No se ven distorsionados" ... considerando que solo tenemos una vista de cualquier galaxia (los cambios en nuestra posición son insignificantes en ese tipo de escala), ¿cómo es posible determinar si esa vista está distorsionada o no?
@spender Bueno, ni siquiera estoy seguro de qué significa "distorsionado". Literalmente, significaría que, de alguna manera, una galaxia sería espacialmente "miserable" desde el extremo más cercano hasta el más lejano. Si la pregunta se refiere a "distorsión temporal", significaría que habría una diferencia significativa en la evolución de los componentes de la galaxia entre los dos extremos, por ejemplo, en sus poblaciones estelares. No vemos ninguno.
@pela: Eso no sigue del todo. Para prácticamente cualquier galaxia que no sea la Vía Láctea cuando se ve desde la Vía Láctea, la distancia a la galaxia h es mucho mayor que su radio R . Y desde Δ t → 0 cuando h ≫ R , no esperaríamos una distorsión significativa de tales galaxias.
@pela eso suena a la alegoría de la caverna.
@MichaelSeifert ¿Por qué Δ t → 0 para h >> R ? Para cualquier [imagen de una] galaxia, el extremo cercano es R más cerca que el otro extremo (módulo su inclinación). Eso es verdad Δ t / t → 0 , pero el número apropiado es Δ t , no Δ t / t (si entiendo correctamente lo que el OP quiere decir con "distorsión").
@pela: me salía de la suposición implícita en esta respuesta de que estamos a lo largo del eje de la galaxia ("sobre el centro de la galaxia"), en cuyo caso la inclinación es 0 °. Pero planteas un punto justo que Δ t se acercará ( R pecado ⁡ yo ) / C para inclinación distinta de cero yo en cambio.
@MichaelSeifert Ah, me preguntaba por qué usaste h y no d :) Ahora veo tu punto.

Sí, habría algo de distorsión, pero no lo suficiente como para hacer una diferencia visible. Hagamos un cálculo aproximado.

Suponga que el disco galáctico tiene un diámetro de 100 , 000 LY, y lo estamos viendo desde un punto 50 , 000 LY directamente sobre el centro galáctico, por lo que la galaxia tiene un diámetro angular de 90 ° . La distancia desde el borde es 2 × 50 , 000 ≈ 70 , 710 LY, por lo que la imagen del borde está retrasada con respecto a la imagen del centro casi 21 , 000 años.

Sin embargo, eso no es mucho tiempo en comparación con el tiempo que tarda la galaxia en girar. La rotación de las galaxias es bastante complicada, pero en términos generales, la parte interna de una galaxia espiral gira como un disco sólido, con una velocidad angular constante, por lo que la velocidad de rotación en un radio dado es aproximadamente proporcional al radio. Las partes exteriores tienden a girar a una velocidad lineal aproximadamente constante. Wikipedia tiene algunos detalles de la Vía Láctea, incluido este gráfico:

Curva de rotación de la galaxia

Curva de rotación de galaxias para la Vía Láctea: el eje vertical es la velocidad de rotación sobre el centro galáctico; el eje horizontal es la distancia desde el centro galáctico en kpc; el sol está marcado con una bola amarilla; la curva de velocidad de rotación observada es azul; la curva predicha basada en la masa estelar y el gas en la Vía Láctea es roja; dispersión en las observaciones indicadas aproximadamente por barras grises, la diferencia se debe a la materia oscura

Nuestro Sistema Solar, en un radio de aproximadamente 27 , 000 LY desde el centro galáctico, toma alrededor 225 − 250  millones de años para orbitar la galaxia, y las partes exteriores de la galaxia giran aproximadamente a la misma velocidad. Así que podemos esperar estrellas en 50 , 000 LY para tener un período de rotación alrededor 420 − 460 millones de años

De modo que 21 , 000 año de retraso que calculamos anteriormente corresponde a sólo alrededor de 1 minuto de arco ( 1 60 de un grado) de rotación. No creo que eso se note mucho. ;)

¿No estás examinando sólo un aspecto de la situación? Los planetas individuales pueden chocar, morir, nacer, etc. y no veremos eso por potencialmente 100,000 años o millones. Se podrían estar formando y cambiando agujeros negros y todo tipo de cosas, y no veremos esos cambios durante mucho tiempo. Los planetas individuales en otros sistemas solares orbitan en períodos mucho más cortos de lo que estamos hablando aquí.
@cybernard Buen punto, pero el OP pregunta sobre la distorsión visible de la estructura espiral de la galaxia debido a la diferencia de tiempo. A distancias de 50 a 70 mil años luz, no verá estrellas individuales o sistemas estelares a simple vista, ni siquiera con un telescopio pequeño.
¿Qué tan distorsionada estará nuestra galaxia si la vemos desde varios miles de años luz de distancia?
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