Distancia sideral

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Continuando con la entrada anterior sobre la Relatividad Especial, hoy os hablaré de un tema bastante interesante y que seguro que mucha gente desconoce. Se trata de ver como se puede medir la distancia que hay desde la Tierra hasta una estrella o un cuerpo fuera de nuestro Sistema Solar. Obviamente no podemos sacar un metro e ir mediendo, de modo que se utilizan sistemas mucho más avanzados y curiosos de medir la distancia que nos separa de dichos cuerpos. Os hablaré de dos sistemas diferentes: uno es mediante paralaje y el otro es mediante el efecto Doppler.

La paralaje ya se conocía desde principios del siglo pasado y consiste en utilizar dos puntos de la órbita de la Tierra alrededor del Sol como si fueran dos ojos. Me explico. Se observa la posición de una estrella por ejemplo en el mes de abril, y posteriormente se observa esa misma estrella en el mes de octubre. Al haber transcurrido 6 meses, la Tierra está situada en puntos opuestos de la órbita, lo que permite construir un triángulo entre la estrella y la Tierra que podemos usar para calcular la distancia. La estrella no se ve en el mismo lugar del firmamento ya que no son puntos fijos que estén toda la vida en el mismo lugar, se desplazan por la galaxia al igual que lo hace nuestro Sol, y esto permite que haya un pequeño ángulo de diferencia que nos sirve para la medición. Así dicho es bastante enrevesado, pero con un dibujo fijo que lo entenderéis mucho mejor:

paralaje.jpg

La p del dibujo es la mitad del ángulo que forma la posición en la que vemos la estrella en abril y en la que la vemos en octubre. Se mide en segundos de arco y se define a partir de una unidad de distancia llamada pársec, que equivale a 206265 UA, o lo que es lo mismo 3,26 años luz. En el enlace anterior del pársec podéis ver la relación trigonométrica que nos permite saber las distancias de los astros.

El otro sistema para medir la distancia de una estrella lejana es mediante el efecto Doppler. Este efecto es muy común en la Tierra para las ondas mecánicas, como por ejemplo el sonido. Es el efecto por el cuál escuchas más agudo el sonido de una ambulancia cuando se acerca a tí, y más grave cuando se te aleja. A grandes rasgos, esto se debe a una aglomeración de las ondas sonoras por delante de la ambulancia, provocando así el sonido más agudo (mayor frecuencia); y una disminución de las ondas en la parte de atrás, provocando el sonido grave (menor frecuencia). Sin embargo esto no solo ocurre en la Tierra con el sonido, sino que las ondas electromagnéticas como la luz también sufren el efecto Doppler. El ejemplo más claro de esto son las multas que te ponen si te pasas de velocidad y te caza la policía con el radar; pero eso es ya es otro tema. xDD

corrimiento.jpg

Lo que nos interesa es que en las grandes distancias los cuerpos sufren unas desviaciones en la longitud de onda de la señal que percibimos que nos permiten saber si un cuerpo se está acercando o alejando de nosotros y la velocidad a la que lo hacen. Cuando una estrella se acerca a nosotros, vemos como la frecuencia que nos llega es mayor que la emite (al igual que sucede en la ambulancia), y por tanto la longitud de onda es menor que la original. Esto hace que notemos un desplazamiento hacia el azul de la luz que recibimos. El caso contrario es que se aleja de nosotros, y en ese caso notamos que la frecuencia que nos llega es menor que la que emite realmente, por lo que se longitud de onda que vemos es mayor que la original. Esto hace que notemos un desplazamiento hacia el rojo.

Ahora os preguntaréis que como se puede saber la velocidad y la distancia a dicha estrella, y la respuesta es muy sencilla. Dependiendo de la variación de la frecuencia se puede saber si la estrella viaja más rápido o más despacio; del mismo modo que el radar sabe si vamos más rápido o más despacio con el coche. Y una vez que conocemos la velocidad, la distancia es muy fácil calcularla gracias a la Ley de Hubble. Esta ley nos dice que la velocidad es igual a la distancia de la estrella multiplicada por la constante de Hubble. De modo que despejando la distancia ya tenemos lo que buscamos. Por supuesto, destacar que esto solo sirve para objetos de fuera de nuestra galaxia.

Estos son, explicados de una menera sencilla, los principales métodos de medición de la distancia a los cuerpos de más allá del Sistema Solar. Así que nada, hora ya podéis presumir delante de vuestros amigos que sabéis como se miden las distancias astronómicas. xDD Y por cierto, al aplicar la medición mediante el efecto Doppler, se observa que la gran mayoría de las galaxias tienen un desplazaminto hacia el rojo, lo que implica que se alejan de nosotros. Esto es la mejor prueba experimental de la expansión del universo que predice la teoría del Big Bang.

Saludos

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Sobre el Autor:

Físico de materiales, nacido en El Bierzo y adoptado en tierras asturianas y vascas durante su paso por la Universidad de Oviedo y la Universidad del País Vasco. [...]

36 Comentarios

  • Distancia sideral…

    El mes pasado os hablaba sobre la magnitud y la distancia de las estrellas. Pues bien, en la entrada de hoy os hablaré de cómo se mide dicha distancia a las estrellas o incluso a otras galaxias. Como ya os imaginaréis no podemos sacar un metro e ir …

  • Cuidado, Wis, que el desplazamiento al rojo sirve para medir distancias a galaxias, no sólo estrellas, ya que se basa en la expansión del universo. Para estrellas dentro de nuestra propia galaxia no sirve. Y por cierto, nos han explicado que no sería un efecto Doppler propiamente dicho, ya que no es que la galaxia se aleje con una velocidad sobre el espacio, sino que es el espacio mismo el que se estira, “alargando” la longitud de onda de la radiación emitida.

    Y hay gran cantidad de métodos para averiguar distancias a estrellas. Precisamente ahora estoy acabando de hacer una práctica en la que medimos la distancia al cúmulo de las Pléyades con otro método, relacionado con las magnitudes aparentes y absolutas, y el diagrama de Hertzsprung-Russell.

    Saludos

  • Tienes razón DarkSapiens, voy a editarlo para que no haya malentendidos. No conocía que realmente fuera debido a eso. A nosotros en clase no nos dijeron nada así y simplemente lo atribuyeron al efecto Doppler. Pero bueno, como ya dije en la entrada, se trata de dar una explicación sencilla y con Doppler es suficiente, no crees?? xDD

    Con lo del diagrama de Hertzsprung-Russell ya me pillas en fuera de juego. Lo había visto antes, pero nunca lo he usado y no creo que sepa hacerlo. xDD Lo que no entiendo es como hacéis unas prácticas tan chulas!! Nosotros nos morimos del asco en el laboratorio haciendo chuminadas. Que suerte tenéis…

  • el efecto doppler tambien se puede utilizar para localizar planetas en otras estrellas de nuestra galaxia, la mayoria de los planetas que se descubren son gracias a este metodo, por eso hay un sesgo hacia planetas tan masivos

  • Bueno, es que son prácticas de la asignatura “Fundamentos de Astronomía y Astrofísica”, que por desgracia se nos acaba con este cuatrimestre…

    Y Wis, la frase “Por supuesto, destacar que esto solo sirve para objetos de fuera de nuestra galaxia.” yo la pondría al final del siguiente párrafo, ya que para lo sólo sirve fuera de la galaxia es para calcular distancias directamente. Para medir acercamientos o alejamientos de fuentes luminosas sirve en cualquier lado
    De hecho, también hemos usado eso para hacer cálculos con estrellas binarias…

  • Pues sí, queda ahí mejor. La había puesto en el otro sitio sin mirar el resto de la entrada. Gracias

    Gouki, lógicamente cuesta más localizar los planetas cuanto más pequeños son, puesto que los sistemas de medición deben ser más precisos. Pero seguro que en el futuro se optimizan para ser mucho mejores.

    DarkSapiens, y esa asignatra es de libre o de que es, porque aún me la cojo yo también y la hago a distancia, eh?? xDD

  • Es asignatura optativa de segundo y tercero de físicas, aquí en la universidad de Valencia. Y también la mejor asignatura que he tenido en toda mi vida

  • Bueno esta va ha ser mi primer comentario en este nuevo blog :).

    La verdad no tenia bien claro lo de porque hay un desplazamiento hacia el rojo, es decir, ¿que produce este desplazamiento?, ¿la expansión del universo? o ¿el movimiento normal de un cuerpo?.
    Si es la expansión del universo solo se detectaría en los cuerpos mas alejados tales como quasars y galaxias ya que la expansión es casi imperceptible en distancias tan “cortas” como en el interior de la galaxia, es mas, si no estoy mal, el efecto solo se muestra en todo su esplendor cuando las distancias son las que separan los cúmulos de galaxias. por lo tanto el efecto Doopler solo se utiliza para esas grandes distancias, por otro lado, hay objetos dentro de la via láctea que se mueven muy a prisa, y creo yo, que de todas formas aquí el corrimiento hacia el rojo se da sin la necesidad de que el espacio por el que transita la luz se expanda.

    saludos

  • El corrimiento al rojo en la luz puede estar producido por tres causas distintas, hasta donde yo sé.

    Una sería el efecto Doppler de toda la vida, donde la fuente luminosa se aleja del observador moviéndose en el espacio.

    Otra, la dilatación del propio espacio entre emisor y observador, que como he dicho antes, “estira” la propia onda, haciendo que su longitud de onda sea mayor.

    Y la tercera estaría causada por el mero hecho de que el fotón escape de un pozo gravitatorio intenso, por efectos relacionados con la relatividad general.

    Saludos.

  • Haz caso a DarkSapiens que tiene una asignatura en la que le hablan de cosas de estas. Que suerte tiene… xDD

    Supongo que con el tiempo llegaremos a saber medir desplazamientos dentro de nuestra propia galaxia con precisión con el efecto Doppler, aunque sean casi imperceptibles.

    Saludos y bienvenido al nuevo blog, Jaime

  • una de las consecuancias de la expansion del espacio que hace que las galaxias sugçfran un desplazamiento hacia el rojo, es que las galaxias lo suficientemente lejanas se alejaran a nosotros a velocidades mayores que los de la luz,y por lo tanto no podriamos verlas! se forma una especie de horizonte de sucesos como el de un agujero negro pero esta vez limitando el universo observable, que puede que sea diminuto, comparado con el verdadero tamaño del universo,da escalofrios pensar que si lo que vemos es ya increiblemente enorme que existan muchisimas mas!!

  • Bueno, Wis, la primera y la tercera las di el año pasado en Física General II…

    Y creo que has confundido desplazamientos con distancias. El desplazamiento al rojo sirve para medir distancias fuera de la galaxia porque se basa en la expansión del universo. Esto quiere decir que el espacio entre galaxias se expande, pero no la galaxia misma, por eso no sirve para el interior.

    Otra cosa es medir desplazamientos. Es decir, velocidades radiales (alejándose o acercándose de nosotros). En este caso, se puede usar perfectamente. Fíjate lo que ha dicho Gouki, que podemos medir incluso el tenue bamboleo de las estrellas cuando un planeta orbita a su alrededor.

    Y Gouki tiene razón cuando hace referencia al horizonte observable. ¿Aunque sabéis qué? Éste se expande a aproximadamente 3 veces la velocidad de la luz, conforme los fotones emitidos por astros increíblemente distantes nos va llegando ;D

    Saludos!

  • no sera que el universo se expandea 3 veces velocidad de c?y el horizonte se expande a la velocidad de la luz?

  • No DarkSapiens, no lo confundo. Ya se que la galaxia en sí no se expande y que lo que se mide es la expansión del unvierso. A lo que refería con medir objetos dentro de nuestra galaxia es a por ejemplo un planeta orbitando una estrella o incluso la distancia entre un par de estrellas binarias. No se si me explico bien…

    Si lo diste en Física General II es que estás en 3º de físicas, no?? Joer, yo tenía entendido que estabas en 2º :?

  • Entendiste bien. Física General I y II eran cuatrimestrales de primero. Lo de las estrellas binarias, pues ahora no me acuerdo de si la distancia se podía sacar con la espectroscopía o hacían falta más datos. Tengo que repasarlo, que el examen está cerca…
    Pero bueno, viendo el desplazamiento de las líneas espectrales (en realidad separación, ya que las de una se mueven hacia el azul y las de la otra hacia el rojo cuando orbitan), se puede sacar el período orbital, y unas cuantas cosas más. Ya lo miraré.

    Y Gouki, la velocidad de expansión del universo sería complicado de decir en términos de c, ya que no es algo que se desplace en el espacio, sino que es el propio espacio el que se agranda. Y no podemos tomar un sistema de referencia “exterior”. El horizonte, desde la recombinación que produjo el fondo cósmico de microondas, cuando la materia y la radiación se desacoplaron, aumenta a un ritmo de 3c. Antes de ese momento (300000 años tras el Big Bang) lo hacía a 2c.
    Y la apartente paradoja se resuelve de la siguente forma: no son fotones emitidos por nosotros que llegan a una distancia (de modo que no podrían superar c), sino que son fotones que llegan a nosotros. Si en un momento llega un fotón desde una determinada distancia, un segundo más tarde llega otro desde 3 segundos luz más lejos, y otro segundo más tarde llega un fotón desde 6 segundos luz más lejos, tenemos una velocidad de expansión del horizonte observable de 3c

    Saludos!

  • pero entonces si tenemos en cuenta que el universo tiene 13.000 millones de años,a que distancia estaria el horizonte del universo observable?

  • QUE SE HAGA UN FORO DE ASTRONOMÍA YA!!!!!!!! me encantan estos temas…. tengo unas ganas de poder coger ASTROFISICA Y COSMOLOGIA en el segundo ciclo ….. pero antes tengo que aguantar las askerosas ecuaciones lineales y métodos matemáticos …… Diossss k estrés!!!!!!!!! ….. dónde está mi vicodina?……..

  • Eso mismo pienso yo Nian. Pero es que es una asignatura de 5º curso y tenemos que esperar aun bastante para poder cursarla… La pena es que no haya una asignatura como la que tiene DarkSapiens en su universidad de “Fundamentos de Astronomía y Astrofísica”…

    Gouki, desconozco por completo el tema del horizonte de sucesos del universo observable…

    DarkSapiens, entonces tus asignaturas que son cuatrimestrales?? Porque las nuestras son TODAS anuales!!! Me tengo que pensar el cambiarme de universidad… xDD

  • “Fundamentos de Astronomía y Astrofísica”, por qué los valencianos y nosotros no??? vaya asku de universidad de oviedo, pancima de estar vieja, fallar la conexión eléctrica, no son capaces ni de poner una conexión wifi decente.

    Darksapiens hazme sitio que para el año que viene voy pa yá xDD

  • pancima tienen la ciudad de las ciencias ahí al lao joo que envidia xDD seguro que tienen el pendulo de foucault y todo….

  • ***se observa que la gran mayoría de las galaxias tienen un desplazamiento hacia el rojo, lo que implica que se alejan de nosotros***

    no sólo se alejan de nosotros, sino que lo hacen de manera acelerada, ahí está la gracia del asunto xDD

    y otra cosa …. si todas las galaxias se alejan de nosotros, no podríamos pensar que en realidad nosotros somos el centro de universo? cómo se puede probar que esto no es cierto?

  • Ya llevo tiempo leyento tu blog,es la primera vez que te dejo un comentario pero esque no estoy muy puesto de estas cosas,aunque estoy aprendiendo mucho con tu pagina y otras fuentes(enhorabuena),soy estudiante de química en Oviedo y la verdad esque ami tampoco me gusta el plan de mi facultad comparado con otras y animaros a los fisicos oventenses a que sigais aunque sea un coñazo al principio.Ami me apasiona la quimica cuantica y tendre que aguntarme asta 4 que no se da enserio(salvando un poco en 3 creo y aguantando todo tipo de asiganturas insufriblemente aburridas).Menudo toston que me acabo de marcar y espero que sigas asi.

  • nian,por el principio de la navaja de occam,a igualdad de condiciones la explicacion mas sencilla es la correcta.si dices que todo el espacio-tiempo se expande explicas porque todas las galaxias parece que se alejan,y porque a cada una de ellas le parece que se alejan las demas,si dices que nuestra galaxia es el centro del universola explicacion que tendrias que dar se volveria un tanto dificil

  • xDD si ya lo se Gouki, era sólo para ver que opinabais de un dilema que Stephen Hawking escribió en su libro historia del tiempo en el que decía que por modestia y ante la imposibilidad de viajar a otras galaxias para comprobarlo, no nos podemos creer el centro del universo.

    Y una duda…. si todas las galaxias se alejan unas de otras, ¿por qué se mantienen agrupadas en cúmulos?

  • Bienvenido Jose Luis!! Y muchas gracias por tus palabras!!

    En qué curso estás de química?? Porque igual conoces a un chico que se llama Javier que es de Cantabria y va a 2º. Está en el Colegio Mayor San Gregorio conmigo.

    Bueno, te animo a que sigas por aquí y no dudes en aportar tus ideas u opiniones siempre que quieras.

    Nian, me imagino que la explicación a que se mantengan agrupadas en cúmulos, es que no todas las galaxias tienen la misma separación entre ellas. Hay grupos que están más próximas entre sí y por eso reciben el nombre de cúmulo. Además otros motivos pueden ser que se encuentren visualmente cerca entre ellas (como las estrellas de una constelación), o que su separación haya variado muy poco aunque se estén alejando.

    Por cierto, gente, espero que uséis los emoticonos que puse y las etiquetas que tenéis bajo este cuadro. Y valorad la entradas!!! xDD

  • Quien dice Javi dice Huelva, dice Camelita…

    Viva el San Gregorio! xD

  • se mantienen en grupos porque estan unidas por la gravedad,y por la misma razon cada galaxia se mantiene de una pieza, y no se expande aunque el espacio donde esta se expanda tambien

  • Pues si que le conozco, voy con el a clase menudo crak esta hecho.Intentare dejar mis ideas por muy alocadas(esta palabra se la copie a Sergio de FCF que me hizo mucha gracia) que me parezcan.

    Saludos.

  • Vas a clase de FCF o conoces a Sergio por su blog?? O bueno, también puede ser que te dé clase. xDD La verdad es que sí, Javi es un crack.

  • Quien será ese Javi?……que intriga :neutral: :neutral: :neutral: :neutral:

    toma emoticonos :!: :!: :!: :!: :!: :!:

    esto de valorar entradas da mucho trabajo

  • Es un chico del San Gregorio que hace química. Tú Nian no tienes término medio!! O muchos emoticonos o ninguno!! xDD Y a ver si subimos la puntuación, rata!! :evil:

  • :mrgreen:

    (contestaré con texto mañana, que ahora no tengo tiempo :???: )

  • Voy a clase de FCF.

  • Anda!! Y cuál es la dirección de tu blog para la asignatura, Jose Luis??

  • Mi blog es http://www.afdumd.blogspot.com no es gran cosa pero se hace lo que se puede.

  • Era ese tu blog?? Entré ayer cuando pusiste la entrada de la ecuación de Drake, que por cierto me gustó mucho.

    Y no digas que no es gran cosa. Este blog tampoco lo era y poco a poco va creciendo. Con un poco de esfuerzo seguro que consigues que crezca también

    Por cierto, te invito a que votes en la última entrada para el nombre de un foro que vamos a crear.

    Saludos

  • Simplemente soy una persona curiosa. Llevo unos días leyendo sobre el origen del universo y he quedado impresionado de la grandeza del cosmos.
    Trato de entender un poco de tantas maravillas, pero sobre todo, trato de darme cuenta de la vida tan complicada que llevamos por estar siempre mirando al suelo en vez de mirar a las estrellas.
    Sería interesante llevar ésta información a las escuelas de forma agradable y pedagógica. Creo que ampliaría del horizonte mental de muchos.
    Agradecido a todos los que opinan.

No olvides compartir con nosotros tu opinión.