¿Por qué el universo cartografiado tiene forma de reloj de arena?

Question

He visto un vídeo del Museo Nacional de Historia Americana titulado El universo conocido .

El vídeo muestra una animación continua que se aleja desde la Tierra hasta todo el universo conocido. Afirma mostrar con precisión todas las estrellas y galaxias cartografiadas hasta el momento. En un momento del vídeo [3:00 - 3:15 minutos] aparece este texto:

Las galaxias que hemos cartografiado hasta ahora.

Las zonas vacías donde h mapa.

En este punto, la forma del "universo" es aproximadamente la de un reloj de arena, con la Tierra en su centro.

Me cuesta entender qué representa y por qué tiene forma de reloj de arena. ¿Se debe simplemente a que hemos elegido cartografiar primero en esas direcciones? ¿Hay alguna razón por la que los astrónomos eligieran este patrón o se trata de algo más fundamental sobre la forma del universo? ¿O tiene que ver con la velocidad de la luz que nos llega de esas galaxias lejanas?

Siguiendo con el patrón del reloj de arena, la radiación cósmica de fondo de microondas se representa como una esfera y se etiqueta como "Nuestro horizonte cósmico en el espacio y el tiempo". Esto no ayuda a aclarar nada. Si podemos cartografiar el CMB en todas las direcciones, ¿por qué sólo hemos cartografiado las galaxias en esta forma de reloj de arena?

Answer 1

En primer lugar, el universo es sin duda no con forma de reloj de arena. Simplemente tiene ese aspecto porque el gas y el polvo del plano de nuestra galaxia obstruyen nuestra visión de cualquier cosa fuera de la galaxia en esas direcciones. Por tanto, sólo podemos ver otras galaxias (y objetos igualmente distantes) apuntando los telescopios con cierto ángulo respecto al plano galáctico. De ahí la forma de "reloj de arena": se debe simplemente a que esas son las únicas direcciones en las que podemos ver. En realidad, tenemos muchas razones para pensar que las galaxias están distribuidas de manera más o menos uniforme, una vez que se mira a una escala lo suficientemente grande.

La descripción del vídeo no cita sus fuentes, pero sospecho que (parte/mayor parte) de la información sobre las galaxias lejanas procede del Sloan Digital Sky Survey que es, AFAIK, el estudio más completo de objetos en el universo fuera de nuestro propio cúmulo de galaxias. Si te interesan estas cosas, puedes consultar la información en su sitio web.

Y ya que estoy citando fuentes, los últimos datos del CMB provienen de la Proyecto WMAP .

Answer 2

Alguien me corregirá si me equivoco, pero creo que la explicación es la siguiente:

Nuestro planeta forma parte del Sistema Solar, que a su vez gira alrededor del centro de la Vía Láctea en uno de sus brazos espirales. Cada vez que queremos observar el espacio profundo en la dirección de estos brazos, tenemos que mirar a través de gruesas capas de polvo y otras estrellas de los diferentes brazos espirales que cruzará nuestra línea de visión. Así que, básicamente, nuestra propia galaxia obstaculiza nuestra visión en ciertas direcciones. Así que los conos que se ven son básicamente la dirección hacia arriba y hacia abajo con respecto al plano galáctico.

Answer 3

La respuesta correcta la da en realidad la persona que hizo la pregunta (así como Scott Wales), mientras que la mayoría de las respuestas anteriores dan una errónea. La forma es de reloj de arena simplemente porque el Sloan Digital Sky Survey y el 2 degree Field Sky Survey no cartografiaron todo el cielo, sino sólo alrededor de 1/4 del mismo (para el SDSS). Por lo tanto, las otras direcciones aparecen oscuras en la visualización.

Por supuesto, no hay nada especial en las direcciones en las que miran estas encuestas. De hecho, existen otros sondeos de galaxias que cubren casi todo el cielo, aunque supongo que no han producido visualizaciones sofisticadas. (Además, los distintos sondeos operan en diferentes longitudes de onda de luz y son complementarios en este sentido y en muchos otros).

Es cierto que la Vía Láctea obstruiría una parte del cielo, pero 1) se trata de una pequeña fracción (el 20% más o menos del cielo), y 2) si se mostrara el cielo en la dirección de la Vía Láctea, en realidad aparecería brillante, no negro, por razones obvias.

Answer 4

La visualización tiene forma de "reloj de arena" porque se mira desde arriba. La disposición real de los puntos es como dos trozos de tarta puestos punto con punto. La visualización corresponde a la distribución de las galaxias en el universo a grandes distancias, y procede del Sloan digital sky survey (SDSS) o del 2 degree field galaxy redshift survey (2dfGRS).

Para hacer estos trazados se necesita una gran cantidad de tiempo de telescopio, ya que para cada galaxia hay que medir el espectro de la luz que emite con la suficiente precisión como para obtener el desplazamiento al rojo, que es una medida de lo distante que está. Así pues, los sondeos no cubren todo el cielo, sino que se realizan en forma de franjas, lo que da lugar a la forma de tarta cuando se proyecta a través del universo. Para observar la estructura que se forma a partir de la distribución de las galaxias se necesita una muestra continua que abarque un amplio intervalo angular, que la franja proporciona en una dirección. También quieres asegurarte de que no estás muestreando una región especial del cielo, de ahí que haya otra muestra tomada en el otro lado del cielo.

En resumen, la forma de la muestra se debe puramente al formato del sondeo, la estructura real de las galaxias llenará una esfera.

Answer 5

La razón intuitiva por la que hay una franja negra en la zona correspondiente a donde se encuentra la Vía Láctea se explica en las otras respuestas, pero esto dista mucho de ser el final de la historia.

En particular, ¿por qué no aparece también en la imagen del WMAP? Bueno, la respuesta corta es lo hace . Pero lo que hacen (y que no se ha respondido en otras preguntas) es que escanean diferentes longitudes de onda de la luz y eso les da suficiente información (mediante el uso de varios métodos espectrales) para restar los efectos de la Vía Láctea (y también otros objetos que obstruyan la visión).

Así que es obvio que no se puede decir realmente que no véase a través de la Vía Láctea. No vemos sólo en el sentido estricto de "ver" como en ver en el espectro visible de la luz pero obviamente esto no es físico en absoluto. La luz visible no es especial porque nosotros, los humanos, tengamos ojos que la registran. Los astrónomos observan el universo en longitudes de onda muy diferentes (como la radiación de rayos X, las ráfagas gamma, el IR, el UV y otras). E incluso esto sería demasiado limitado. Observan todo tipo de partículas distintas de la luz. Los neutrinos son un tipo particular que, obviamente, no es muy molestado por nuestra galaxia.