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Debido a que el universo se está expandiendo, es difícil responder a qué distancia se encuentra una galaxia muy distante. Todo depende del punto de vista.
Éste es el problema de definir una distancia en un universo en expansión:
(1) Distancia luminosa (DL):
En un universo en expansión, las galaxias distantes son mucho menos luminosas de lo que se normalmente se esperaría porque los fotones de luz se dispersan y extienden sobre un área mayor. Es por esto que se necesitan telescopios enormes para ver galaxias muy distantes. Las galaxias más distantes que se pueden observar con el telescopio Hubble tienen tan poco brillo que aparecen como si estuvieran a 350 mil millones de años luz de distancia, aunque están mucho más cerca.
La distancia luminosa no es una escala de distancia realística pero es útil para determinar qué tan débiles se ven las galaxias muy alejadas.
(2) Distancia de diámetro angular (DA):
En un universo en expansión, observamos las galaxias cercanas al borde del universo visible cuando eran muy jóvenes hace 14 mil millones de años, porque le ha tomado todo ese tiempo a la luz para llegar hasta nosotros. Pero las galaxias no sólo eran jóvenes sino que también estaban mucho más cerca de nosotros.
Las galaxias más débiles visibles con el telescopio Hubble estaban solo a unos pocos miles de millones de años luz de nosotros cuando emitieron su luz. Esto significa que las galaxias más distantes se ven mucho más grandes de lo que se esperaría, como si estuvieran solo a 2 o 3 mil millones de años luz de nosotros (aunque también su luz es muy débil, ver "Distancia luminosa").
(3) Distancia comóvil (DC):
La distancia comóvil es la escala de distancia que se expande con el universo. Nos dice dónde están las galaxias ahora aunque las vemos cuando eran mucho más jóvenes y pequeñas. En esta escala, el borde del universo visible se encuentra ahora a 47 mil millones de años luz de nosotros aunque las galaxias más alejadas que se observan con el telescopio Hubble están ahora a unos 32 mil millones de años luz de nosotros.
La distancia comóvil es la opuesta de la distancia de diámetro angular. Nos dice dónde están las galaxias ahora en vez de dónde estaban cuando emitieron la luz que nos llega en este momento.
(4) Distancia del tiempo de viaje de la luz (DT):
La distancia del tiempo de viaje de la luz representa el tiempo que le tomó a la luz de las galaxias distantes llegar hasta nosotros. Esto es a lo que se refiere cuando se dice que el universo visible tiene un radio de 14 mil millones de años luz: simplemente es una declaración de que el universo tiene una edad de 14 mil millones de años, y la luz de las galaxias mucho más alejadas no ha tenido tiempo suficiente para llegar hasta nosotros.
La distancia del tiempo de viaje de la luz es una medida tanto de tiempo como de distancia. Es útil principalmente porque nos dice qué tan antigua es la imagen de la galaxia que está siendo observada.
En la imagen siguiente, las cuatro distancias están graficadas contra el corrimiento al rojo. El corrimiento al rojo (redshift) es una medida del estiramiento de la luz debido a la expansión del universo. Una galaxia con un redshift grande está mucho más alejada que una galaxia con un redshift pequeño. Las galaxias más distantes visibles con el telescopio Hubble están en redshift 10, mientras que las protogalaxias más distantes en el universo probablemente tengan un valor de 15. El borde del universo visible está en redshift infinito. Un telescopio portable típico, al contrario, no puede ver más allá de redshift 0,1 (alrededor de 1,3 mil millones de años luz).
La distancia luminosa (DL) muestra por qué es tan difícil ver las galaxias distantes. Una galaxia muy joven con redshift 15 aparecería como si estuviera a 560 mil millones de años luz de nosotros aunque la distancia de diámetro angular (DA) sugiere que estaba realmente a 2,2 mil millones de años luz cuando emitió la luz que está siendo observada. La distancia del tiempo de viaje de la luz (DT) nos dice que la luz de esta galaxia ha viajado por 13,6 mil millones de años desde que fue emitida. La distancia comóvil (DC) nos dice que esta misma galaxia está ahora, si la pudiéramos ver, a unos 35 mil millones de años luz.
Fuente (traducción mía)
Dos galaxias están cercanas entre sí cuando el universo tiene apenas mil millones de años. La primera galaxia emite un pulso de luz. La segunda galaxia no recibirá el pulso hasta que el universo tenga 14 mil millones de años. Para ese momento, las galaxias ya estarán separadas entre sí alrededor de 26 mil millones de años luz. El pulso de luz ha estado viajando 13 mil millones de años, y la vista que los observadores en la segunda galaxia reciben es una imagen de la primera galaxia cuando tenía mil millones de años, y estaba a 2 mil millones de años luz de distancia.
Generalmente se encuentran cuatro escalas de distancia en la cosmología moderna:
(1) Distancia luminosa (DL):
En un universo en expansión, las galaxias distantes son mucho menos luminosas de lo que se normalmente se esperaría porque los fotones de luz se dispersan y extienden sobre un área mayor. Es por esto que se necesitan telescopios enormes para ver galaxias muy distantes. Las galaxias más distantes que se pueden observar con el telescopio Hubble tienen tan poco brillo que aparecen como si estuvieran a 350 mil millones de años luz de distancia, aunque están mucho más cerca.
La distancia luminosa no es una escala de distancia realística pero es útil para determinar qué tan débiles se ven las galaxias muy alejadas.
(2) Distancia de diámetro angular (DA):
En un universo en expansión, observamos las galaxias cercanas al borde del universo visible cuando eran muy jóvenes hace 14 mil millones de años, porque le ha tomado todo ese tiempo a la luz para llegar hasta nosotros. Pero las galaxias no sólo eran jóvenes sino que también estaban mucho más cerca de nosotros.
Las galaxias más débiles visibles con el telescopio Hubble estaban solo a unos pocos miles de millones de años luz de nosotros cuando emitieron su luz. Esto significa que las galaxias más distantes se ven mucho más grandes de lo que se esperaría, como si estuvieran solo a 2 o 3 mil millones de años luz de nosotros (aunque también su luz es muy débil, ver "Distancia luminosa").
(3) Distancia comóvil (DC):
La distancia comóvil es la escala de distancia que se expande con el universo. Nos dice dónde están las galaxias ahora aunque las vemos cuando eran mucho más jóvenes y pequeñas. En esta escala, el borde del universo visible se encuentra ahora a 47 mil millones de años luz de nosotros aunque las galaxias más alejadas que se observan con el telescopio Hubble están ahora a unos 32 mil millones de años luz de nosotros.
La distancia comóvil es la opuesta de la distancia de diámetro angular. Nos dice dónde están las galaxias ahora en vez de dónde estaban cuando emitieron la luz que nos llega en este momento.
(4) Distancia del tiempo de viaje de la luz (DT):
La distancia del tiempo de viaje de la luz representa el tiempo que le tomó a la luz de las galaxias distantes llegar hasta nosotros. Esto es a lo que se refiere cuando se dice que el universo visible tiene un radio de 14 mil millones de años luz: simplemente es una declaración de que el universo tiene una edad de 14 mil millones de años, y la luz de las galaxias mucho más alejadas no ha tenido tiempo suficiente para llegar hasta nosotros.
La distancia del tiempo de viaje de la luz es una medida tanto de tiempo como de distancia. Es útil principalmente porque nos dice qué tan antigua es la imagen de la galaxia que está siendo observada.
Para distancias pequeñas (menor a 2 mil millones de años luz) las cuatro escalas de distancia convergen y se vuelven la misma, por lo cual es mucho más simple definir las distancias a las galaxias en el universo local alrededor de nosotros.
En la imagen siguiente, las cuatro distancias están graficadas contra el corrimiento al rojo. El corrimiento al rojo (redshift) es una medida del estiramiento de la luz debido a la expansión del universo. Una galaxia con un redshift grande está mucho más alejada que una galaxia con un redshift pequeño. Las galaxias más distantes visibles con el telescopio Hubble están en redshift 10, mientras que las protogalaxias más distantes en el universo probablemente tengan un valor de 15. El borde del universo visible está en redshift infinito. Un telescopio portable típico, al contrario, no puede ver más allá de redshift 0,1 (alrededor de 1,3 mil millones de años luz).
Fuente (traducción mía)
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