¿Por qué hay tantas unidades para las distancias cósmicas?

Existe una brecha entre la forma en que los científicos suelen describir las distancias astronómicas y las unidades que tienen sentido para los no astrónomos. El espacio, como nos dijo con tanta autoridad Douglas Adams, es realmente grande. Esto significa que necesitamos unidades grandes para describirlo. Puedes medir la distancia entre la Tierra y la galaxia de Andrómeda en centímetros si realmente quieres, pero al final terminas con muchos ceros inútiles y confusos.

Las unidades del espacio cósmico con las que el público está más familiarizado son los años luz. Esta, como sugiere el nombre, es la distancia que recorrerá la luz a través del vacío en el tiempo que le toma a la Tierra orbitar alrededor del Sol. Es cierto que está mucho más allá de la capacidad de imaginación de la mayoría de las personas, pero al menos el nombre nos resulta familiar. Además, la estrella más cercana a nosotros, aparte del Sol, está a poco más de cuatro años luz, por lo que da una sensación de escala cuando se habla de estrellas más distantes.

Años luz como unidad también recibió un impulso bastante útil para la comprensión de El significado de la vida de Monty Python, donde se describe la galaxia; «Cien mil años luz de lado a lado». Esa cifra no sólo era bastante precisa en ese momento, sino que no ha cambiado mucho en investigaciones posteriores, a pesar del descubrimiento de algunas estrellas periféricas raras.

Los años luz también nos dicen instantáneamente algo intrigante, aunque no siempre útil: cuánto tiempo ha tardado la luz en llegar hasta nosotros. Por lo tanto, cuando decimos que una supernova que acabamos de ver está a 21 millones de años luz de distancia, no necesitamos hacer ningún nuevo cálculo para saber que explotó hace 21 millones de años.

De hecho, los años luz son unidades tan útiles que a veces resulta útil utilizar sus derivadas, midiendo la distancia entre estrellas en meses luz o la distancia a la nave espacial Voyager en horas luz.

Es la unidad que utilizamos con más frecuencia en IFLScience para historias astronómicas. Sin embargo, si lees los artículos científicos originales sobre los que informamos, los años luz rara vez reciben una mención.

En cambio, las tres unidades más referenciadas para distancias astronómicas son las unidades astronómicas (AU), los pársecs (pc) y el corrimiento al rojo (z). De vez en cuando, nosotros y otros sitios de divulgación científica también los usaremos, particularmente AU, por lo que es útil saber qué significa cada uno.

Sin embargo, antes de comenzar, vale la pena señalar cuán basados ​​​​en la Tierra están todos estos. Ninguna civilización alienígena usaría estas unidades (aparte del corrimiento al rojo), porque su planeta estaría a una distancia diferente de su estrella y tardaría algún otro tiempo en completar una órbita. En otras palabras, nuestras condiciones locales están impresas en la forma en que medimos el universo. Nuestra visión del universo rara vez es objetiva; está determinada por nuestro lugar de origen.

Las unidades astronómicas se utilizan para medir distancias dentro del sistema solar y, a veces, dentro de otros sistemas estelares. Una UA es igual a la distancia promedio entre la Tierra y el Sol: 150 millones de kilómetros, 93 millones de millas o 8,3 minutos luz. Esto tiene varias ventajas. Es posible que la mayoría de nosotros no sepamos exactamente qué tan lejos estamos del Sol, pero sigue siendo una vara de medir útil para evaluar si un objeto que pasa es una amenaza o para comprender por qué otros planetas son mucho más calientes o más fríos. Mientras tanto, los años luz son demasiado grandes para describir bien este tipo de distancias, como intentar usar millas para medir el ancho de un dedo.

Los pársecs son una unidad mucho menos intuitiva. Un pársec es la distancia que debe estar una estrella para mostrar un paralaje de un segundo de arco. Es decir, parece moverse 3.600^th de grado contra estrellas más distantes, a medida que la Tierra cambia entre extremos opuestos de su órbita.

Esa no es una descripción ágil y tampoco es obvio por qué es una unidad mejor que el año luz. Un pársec equivale a 3,26 años luz, por lo que no es lo suficientemente grande o pequeño como para ser una forma mucho mejor de describir ciertas distancias. De hecho, los pársecs se comprenden tan mal que el original Guerra de las Galaxias la película pareció utilizarlos como una medida de tiempo, no de distancia, aunque desde entonces se ha inventado una explicación muy inteligente para salvar las apariencias.

A pesar de esto, la mayoría de los artículos se refieren a las estrellas cercanas en parsecs, a las distancias dentro de la galaxia en kiloparsecs y a las distancias de las galaxias cercanas en megaparsecs. Convertir a años luz simplemente implica dividir por 3,26.

La razón por la que los astrónomos prefieren los pársecs parece deberse más a la costumbre que a cualquier ventaja sobre los años luz. Algunos podrían argumentar cínicamente que es un vestigio de los días en que el uso de una jerga que excluía a los no especialistas se consideraba deseable, no un obstáculo para la apreciación pública de la ciencia.

Las razones para utilizar el corrimiento al rojo son más evidentes, pero sigue siendo la unidad más confusa de todas.

El corrimiento al rojo es producto de la expansión del universo. A medida que el universo crece, las galaxias se separan unas de otras, lo que hace que la luz de ellas se desplace a longitudes de onda más largas. Para las galaxias cercanas, este cambio es pequeño y puede verse superado por factores localizados, de modo que algunas galaxias incluso se están moviendo hacia nosotros (o, más exactamente, hacia ellas).

Sin embargo, a mayores distancias, cuanto más lejos esté una galaxia, más se alargará o se desplazará al rojo la longitud de onda. La relación entre el corrimiento al rojo y la distancia no se conoce perfectamente, dependiendo de una medida aún incierta conocida como Constante de Hubble. Dado que en la mayoría de los casos lo que podemos medir es el corrimiento al rojo, tiene sentido describir una galaxia de esta manera, en lugar de su distancia en años luz o pársecs. Cualquier traducción sería imperfecta.

Lo que resulta aún más confuso es que convertir el corrimiento al rojo en años luz no es sencillo. Depende de una variedad de suposiciones sobre el universo, sobre las cuales no hay un acuerdo universal. Existen diferentes calculadoras en línea y no siempre producen las mismas respuestas porque las ven de manera diferente.

Como resultado, cuando los artículos de divulgación científica hablan de las distancias a las galaxias desde el universo primitivo, las cifras presentan varios niveles de incertidumbre.

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