Como exatamente nosso universo é mapeado?

Assistir a este vídeo do youtube mostra que nosso planeta nada mais é do que poeira ao vento.

Na marca de 2:50 do vídeo, você verá uma visão de toda a Via Láctea. Na parte inferior, você verá este texto

Light travel time from earth: 100,000 years

O que significa que, se viajarmos à velocidade da luz, precisaremos de 100.000 anos para ir longe da Via Láctea.

Se nada pode viajar mais rápido que a luz e se leva 100.000 anos para ir longe da Via Láctea na velocidade da luz

Como eles mapearam todo o nosso universo, que tem um raio de 13,798 ± 0,037 bilhões de anos-luz?

A resposta simples é que a luz das partes distantes da Via Láctea já está viajando por esse período de tempo. Como a luz não viaja instantaneamente pelo espaço, estamos vendo a galáxia não como é agora, mas como era há 100.000 (ou mais) anos atrás.

Aliás, também é assim que podemos ver os momentos anteriores da história do universo. Em termos de distância, quanto mais olhamos, mais luz teria que sair para chegar até nós hoje.

O universo teve um começo (pelo menos no sentido de ter um tempo inicial). Como o universo não é infinitamente antigo, há realmente um limite para o quanto podemos ver de volta na história do universo (ver: horizonte cosmológico ). Podemos fazer mapas do universo, como este do SDSS :

executando o que é conhecido como pesquisa. Estes são grandes projetos que mapeiam as posições (e potencialmente outras propriedades, dependendo de quais são seus objetivos científicos) das galáxias no universo. Como você deve olhar para esta figura é o seguinte: 1) Você está no centro da imagem; 2) Cada ponto da figura representa uma galáxia individual; 3) A distância do observador, o desvio para o vermelho de uma galáxia, aumenta com o tempo. aumentando a distância do centro e 4) enquanto você viaja em torno do círculo em ângulo, você está percorrendo a coordenada de ascensão reta do sistema de coordenadas celestes (pense na longitude). Você está vendo uma fatia de pizza em vez de uma esfera, porque esta é uma fatia específica em declínio(latitude). Ao olhar para redshifts mais altos, você está olhando mais para trás no tempo e mais cedo na história do universo. É assim que os astrônomos / cosmólogos podem dizer algo estatisticamente sobre modelos de formação de estruturas do universo (como objetos como galáxias e aglomerados de galáxias surgiram).

O problema de observar galáxias em redshifts muito altos é que elas se tornam muito fracas. Em um determinado momento, você precisa de telescópios mais poderosos para continuar olhando mais para trás no tempo. No entanto, podemos contornar isso de alguma forma observando o componente de radiação do universo em comprimentos de onda de microondas (a maioria das pesquisas está na região óptica do espectro eletromagnético ). Essa radiação é chamada de radiação cósmica de fundo em micro-ondas ( CMB ) e também pode ser mapeada (consulte: COBE , WMAP e, mais recentemente, os satélites Planck ).

Este também é um mapa das sortes. Este mapa de fótons de baixa energia é um instantâneo do universo aproximadamente ~ 380.000 (desvio para o vermelho de z = 1100; significando que o universo era menor em cerca de um fator de 1101) anos após o big bang, quando o universo tinha muito pouco do que teríamos reconhecer como estrutura. O trabalho do cosmólogo é conectar a imagem que vemos do CMB à imagem que vemos de nossas pesquisas de galáxias através do uso da física.

Essa é a parte do universo que é visível para nós agora. Em outras palavras, nós o mapeamos a partir da luz que recebemos dessa zona agora, de modo que a parte que está sendo mapeada tem realmente muitos, muitos anos de idade.

Normalmente, isso não faz grande diferença, porque temos o cuidado de analisar regiões em que a variação no tempo de visualização não é grande em comparação com a escala de comprimento.

Na verdade, do ponto de vista da relatividade, é quase tão bom quanto os corpos distantes no estado em que estavam bilhões de anos atrás, no que diz respeito a nós. Do nosso quadro de referência, eles podem ter um "futuro" (realmente, o "presente", mas chamando isso de um pouco nojento), mas simplesmente não temos como saber disso.