Como eles podem tirar fotos da Via Láctea?

Eu tenho uma pergunta trivial há muito tempo. Não consigo entender como você pode tirar uma foto de fora de uma coisa, quando você é um ponto muito pequeno nela.

Realmente, como eles tiraram essas fotos da Via Láctea? São imagens reais, ou apenas alguns cálculos e imaginações?

Tradicionalmente, tem sido principalmente imaginação, porque a absorção pelas nuvens interestelares de poeira nos impede de ver, sob luz visível, além de uma zona da Via Láctea que fica a apenas 20% da distância do centro da galáxia. Isso representa apenas cerca de 4% de todo o disco da Via Láctea. É claro que podemos ver indefinidamente longe quando olhamos para fora do avião, mas então nossas linhas de visão passam para fora do disco da Via Láctea.

Em meados do século XX, a radioastronomia nos permitiu ver matéria interestelar em toda a galáxia, na forma da linha espectral de 21 cm (1,4 GHz) de hidrogênio atômico neutro (HI). Poderíamos então ver evidências de braços espirais gigantes, mas as determinações de distância do gás interestelar são muito aproximadas, para que pudéssemos ter uma idéia geral de como ele seria, visto por um observador externo. Posteriormente, observações detalhadas da linha espectral de 2,6 mm (115 GHz) de monóxido de carbono interestelar ( CO ), principalmente localizadas em nuvens moleculares de hidrogênio, nos deram uma visão mais detalhada, pois as nuvens moleculares definem os braços espirais de nossa galáxia muito mais de perto do que faça as nuvens mais difusas de hidrogênio neutro.

Como a emissão de HI e CO é na forma de linhas espectrais, podemos determinar a velocidade radial (velocidade em nossa direção ou fora de nós) de cada nuvem emissora usando o efeito Doppler. Usando um modelo de rotação galáctica, podemos fazer um mapa dos braços espirais sobre toda a galáxia.

Mas estes ainda eram muito aproximados porque (1) cada nuvem tem seus próprios movimentos que causam um erro de distância ao comparar observações com o modelo e (2) existem duas distâncias possíveis correspondentes a uma determinada velocidade radial para partes da galáxia mais próximas da centro que somos.

Então, sabíamos de grandes braços em espiral e aproximadamente onde eles estavam, mas a imagem detalhada ainda era principalmente imaginação.

Mais recentemente, observações detalhadas no infravermelho nos permitiram ver profundamente as regiões de formação estelar recente por toda a galáxia. Essas regiões de formação estelar recente definem os braços espirais muito melhor do que as observações de gás interestelar, mas é necessário muito trabalho envolvendo a comparação de observações de infravermelho, rádio e microondas para obter uma boa imagem geral. Veja Um Mapa da Via Láctea para uma boa visão do nosso entendimento atual de como a galáxia Via Láctea pode ser vista de fora.

Nossas fotos da Via Láctea são baseadas principalmente em mapas dos braços espirais de nossa galáxia, obtidos a partir de radioastronomia, a partir da linha de 21 cm de hidrogênio neutro. Isso foi feito pela primeira vez há mais de 50 anos e foi aprimorado ao longo do tempo. Além disso, as imagens são aprimoradas através do conhecimento de muitas outras galáxias espirais que observamos ao nosso redor.

http://en.wikipedia.org/wiki/Galaxy#Modern_research

Eles são, em certa medida, 'interpretações artísticas', mas também em algumas representações verdadeiras. Podemos observar a galáxia de dentro e, com base nos dados que podemos observar, podemos construir uma representação dos mesmos dados vistos de fora - da mesma maneira que você pode sentar no seu carro e observar o engarrafamento na frente de você, e você pode, com essa observação, fazer uma imagem muito boa em sua mente de como seria um helicóptero.

Eles são apenas imaginações baseadas em estimativas tiradas da densidade de estrelas (para determinar que estamos em uma galáxia espiral barrada) e observações de como são outras galáxias semelhantes. Não há como obter uma sonda suficientemente longe para tirar uma foto de toda a galáxia.

Apenas para apontar algo óbvio que as outras respostas não mencionaram: você pode tirar fotos da Via Láctea de dentro dela. Na verdade, é muito mais fácil do que tirar fotos de outras galáxias - para começar, tudo o que você precisa é de uma câmera decente, uma montagem de rastreamento equatorial (tecnicamente opcional, mas altamente recomendável) e uma noite escura.

Aqui está um exemplo particularmente agradável, cortesia do ESO:

^{(Imagem de ESO / S. Brunier, via Wikimedia Commons; usada sob a licença CC-By 3.0)}

Eles simplesmente não se parecem muito com as imagens de outras galáxias que vemos de fora, embora, com um pouco de imaginação, você possa detectar uma certa semelhança.