Light seconds, light years, light centuries: How to measure extreme distances - Yuan-Sen Ting

¿Cómo medimos distancias en el espacio? - Yuan-Sen Ting

Traductor: Ciro Gomez Revisor: Emma Gon

Light is the fastest thing we know.

La luz es la cosa más rápida que conocemos.

It's so fast that we measure enormous distances

Es tan rápida que medimos distancias enormes

by how long it takes for light to travel them.

por el tiempo que tarda la luz en recorrerlas.

In one year, light travels about 6,000,000,000,000 miles,

En un año, la luz viaja casi a 9,5 billones de kilómetros,

a distance we call one light year.

una distancia que llamamos un año luz.

To give you an idea of just how far this is,

Para que te hagas una idea de cuánto es esto,

the Moon, which took the Apollo astronauts four days to reach,

a los astronautas del Apolo les tomo 4 días para llegar a la Luna,

is only one light-second from Earth.

que está solo a un segundo luz de la Tierra.

Meanwhile, the nearest star beyond our own Sun is Proxima Centauri,

En cambio, la estrella más cercana a nuestro propio Sol es Próxima Centauri,

4.24 light years away.

4,24 años luz de distancia.

Our Milky Way is on the order of 100,000 light years across.

Nuestra Vía Láctea es del orden de 100 000 años luz de diámetro.

The nearest galaxy to our own, Andromeda,

La galaxia más cercana a la nuestra, Andrómeda,

is about 2.5 million light years away

está de unos 2,5 millones de años luz de distancia.

Space is mind-blowingly vast.

El espacio es asombrosamente inmenso.

But wait, how do we know how far away stars and galaxies are?

Pero espera, ¿cómo sabemos qué tan lejos están las estrellas y galaxias?

After all, when we look at the sky, we have a flat, two-dimensional view.

Después de todo, cuando vemos al cielo, tenemos una vista plana de 2 dimensiones.

If you point you finger to one star, you can't tell how far the star is,

Si señalas con los dedos una estrella, no se puede saber qué tan lejana está,

so how do astrophysicists figure that out?

así que ¿cómo la calculan los astrofísicos?

For objects that are very close by,

Para los objetos que están muy cerca,

we can use a concept called trigonometric parallax.

podemos utilizar un concepto llamado paralaje trigonométrico.

The idea is pretty simple.

La idea es bastante simple.

Let's do an experiment.

Vamos a hacer un experimento.

Stick out your thumb and close your left eye.

Saca el pulgar y cierre el ojo izquierdo.

Now, open your left eye and close your right eye.

Ahora, abra tu ojo izquierdo y cierre tu ojo derecho.

It will look like your thumb has moved,

Verás cómo tu pulgar se ha movido,

while more distant background objects have remained in place.

mientras que los objetos más distantes del fondo se han mantenido en su lugar.

The same concept applies when we look at the stars,

El mismo concepto se aplica cuando miramos a las estrellas,

but distant stars are much, much farther away than the length of your arm,

pero las estrellas distantes están muchísimo más lejos que tu brazo,

and the Earth isn't very large,

y la Tierra no es muy grande,

so even if you had different telescopes across the equator,

por lo que incluso si tienes telescopios en todo el ecuador,

you'd not see much of a shift in position.

no verías un cambio en la posición.

Instead, we look at the change in the star's apparent location over six months,

Mejor, nos fijamos en el cambio en la posición aparente durante 6 meses,

the halfway point of the Earth's yearlong orbit around the Sun.

el punto medio de la órbita anual de la Tierra alrededor del Sol

When we measure the relative positions of the stars in summer,

Al medir las posiciones relativas de las estrellas en verano,

and then again in winter, it's like looking with your other eye.

y luego otra vez en invierno, es como mirar con el otro ojo.

Nearby stars seem to have moved against the background

Las estrellas cercanas parecen moverse contra el fondo

of the more distant stars and galaxies.

de las estrellas y galaxias más distantes.

But this method only works for objects no more than a few thousand light years away.

Pero esto solo funciona para los objetos unos pocos miles de años luz de distancia.

Beyond our own galaxy, the distances are so great

Fuera de nuestra galaxia, las distancias son tan grandes

that the parallax is too small to detect with even our most sensitive instruments.

que el paralaje es insignificante,

incluso para nuestros instrumentos más sensibles.

So at this point we have to rely on a different method

Así que en este punto dependemos de un método diferente

using indicators we call standard candles.

que utiliza indicadores que llamamos candelas estándar.

Standard candles are objects whose intrinsic brightness, or luminosity,

Las candelas estándar son objetos cuyo brillo intrínseco, o luminosidad,

we know really well.

conocemos muy bien.

For example, if you know how bright your light bulb is,

Por ejemplo, si sabes qué tan brillante es una bombilla,

and you ask your friend to hold the light bulb and walk away from you,

y le pides a un amigo que sujete la bombilla y se aleje,

you know that the amount of light you receive from your friend

sabes que la cantidad de luz que recibes de tu amigo

will decrease by the distance squared.

disminuirá por la distancia al cuadrado.

So by comparing the amount of light you receive

Así, comparando la cantidad de luz que recibes

to the intrinsic brightness of the light bulb,

con el brillo intrínseco de la bombilla,

you can then tell how far away your friend is.

puedes decir a qué distancia está tu amigo.

In astronomy, our light bulb turns out to be a special type of star

En astronomía, nuestra bombilla es un tipo especial de estrella

called a cepheid variable.

llamada variable Cefeida.

These stars are internally unstable,

Estas estrellas son internamente inestable,

like a constantly inflating and deflating balloon.

como un globo constantemente inflado y desinflado.

And because the expansion and contraction causes their brightness to vary,

Y como la expansión y contracción hace que su brillo varíe,

we can calculate their luminosity by measuring the period of this cycle,

podemos calcular su luminosidad midiendo el periodo de este ciclo,

with more luminous stars changing more slowly.

con las estrellas más luminosas que cambian más lentamente.

By comparing the light we observe from these stars

Al comparar la luz que vemos de estas estrellas

to the intrinsic brightness we've calculated this way,

con la luminosidad intrínseca que calculamos de esta manera,

we can tell how far away they are.

podemos decir lo lejos que están.

Unfortunately, this is still not the end of the story.

Desafortunadamente, esto todavía no es el final de la historia.

We can only observe individual stars up to about 40,000,000 light years away,

Solo podemos ver estrellas individuales a unos 40 millones de años luz de distancia,

after which they become too blurry to resolve.

después de lo cual se vuelven muy borrosas para detectarlas.

But luckily we have another type of standard candle:

Pero por suerte tenemos otro tipo de candela estándar:

the famous type 1a supernova.

la famosa supernova de tipo 1a.

Supernovae, giant stellar explosions are one of the ways that stars die.

Las supernovas, grandes explosiones estelares,

son una forma en que mueren las estrellas.

These explosions are so bright,

Estas explosiones son tan brillantes,

that they outshine the galaxies where they occur.

que opacan las galaxias donde se producen.

So even when we can't see individual stars in a galaxy,

Así, aunque no podemos ver estrellas individuales en una galaxia,

we can still see supernovae when they happen.

todavía podemos ver las supernovas cuando se producen.

And type 1a supernovae turn out to be usable as standard candles

Y las supernovas tipo 1a se utilizan como candelas estándar

because intrinsically bright ones fade slower than fainter ones.

porque las intrínsecamente brillantes se desvanecen más lento que las débiles.

Through our understanding of this relationship

Por nuestra comprensión de esta relación

between brightness and decline rate,

entre el brillo y la velocidad de decaimiento,

we can use these supernovae to probe distances

podemos usar estas supernovas para sondear distancias

up to several billions of light years away.

de varios miles de millones de años luz.

But why is it important to see such distant objects anyway?

Pero, en todo caso, ¿por qué es importante ver objetos tan distantes?

Well, remember how fast light travels.

Bueno, recuerda lo rápido que viaja la luz.

For example, the light emitted by the Sun will take eight minutes to reach us,

Por ejemplo, la luz del Sol durará 8 minutos en llegar hasta nosotros,

which means that the light we see now is a picture of the Sun eight minutes ago.

lo que significa que la luz que vemos es una imagen del Sol de hace 8 minutos.

When you look at the Big Dipper,

Cuando vemos la Osa Mayor,

you're seeing what it looked like 80 years ago.

estamos viendo como era hace 80 años.

And those smudgy galaxies?

¿Y esas galaxias borrosas?

They're millions of light years away.

Están a millones de años luz de distancia.

It has taken millions of years for that light to reach us.

Le ha tomado millones de años a la luz llegar hasta nosotros.

So the universe itself is in some sense an inbuilt time machine.

Así que el universo mismo es en cierto sentido una máquina del tiempo.

The further we can look back, the younger the universe we are probing.

Cuanto más lejos podemos mirar, más joven es el universo que sondeamos.

Astrophysicists try to read the history of the universe,

Los astrofísicos intentan leer la historia del universo,

and understand how and where we come from.

y entender cómo y de dónde venimos.

The universe is constantly sending us information in the form of light.

El universo está constantemente enviando información en forma de luz.

All that remains if for us to decode it.

Todo lo que nos queda a nosotros es descodificarlo.