Cuando miramos hacia afuera en el espacio, estamos mirando hacia atrás en el tiempo. Eso es porque la luz se mueve a la velocidad de la luz. Se necesita tiempo para que la luz nos alcance.

Pero se vuelve aún más extraño que eso. La luz se puede absorber, reflejado, y reemitido por gas y polvo, dándonos una segunda mirada.

Se llaman ecos de luz y permiten a los astrónomos otra forma de entender el universo que nos rodea.

Todos estamos familiarizados con la idea de un eco. El sonido viaja por el aire se refleja en un objeto distante y regresa. Escuchas el sonido original y luego el sonido reflejado. Y de ese reflejo puedes aprender sobre la superficie reflectante. ¿Está cerca o lejos? ¿De qué está hecho?

Eso es porque el sonido se mueve a una velocidad de aproximadamente 343 metros por segundo. Luz, por otra parte, se mueve a una velocidad de casi 300, 000 km / s:demasiado rápido para que sus ojos vean el reflejo, pero en el espacio donde los objetos pueden tener muchos años luz de diámetro, los astrónomos pueden ver esferas de luz moviéndose a través de nubes de gas y polvo como ecos de poderosas llamaradas y supernovas.

El mejor ejemplo de eco de luz es el radar, utilizado para hacer rebotar señales de radio en objetos para trazarlos. Un radar consta de un transmisor para enviar las señales, y un receptor para capturarlos nuevamente.

Ya que sabes lo rápido que se mueve la luz, puede detectar el pulso de su radio rebotando en los objetos y usar ese cálculo para saber qué tan lejos está todo de usted.

Aquí en la tierra, el radar se utiliza para la navegación de barcos y aviones, así como seguimiento meteorológico.

Pero los astrónomos usan el radar para encontrar las distancias a los planetas y trazar un mapa de las superficies de los asteroides. Por ejemplo, cuando el asteroide 3200 Phaethon se acercó más a la Tierra en diciembre de 2017, el radioobservatorio de Arecibo recogió imágenes de su superficie.

Las ondas de radio son la forma perfecta de radiación electromagnética para detectar reflejos. Cuando la luz rebota en un objeto distante, ya es muy tenue, y se vuelve más débil a medida que regresa.

Pero también se han utilizado láseres para medir la distancia a la luna. Cuando los astronautas aterrizaron en la luna durante las misiones Apolo, colocaron retrorreflectores especiales en la superficie. Los científicos de la Tierra pueden disparar un potente láser a los reflectores y detectar la luz reflejada a medida que regresa. Una vez más, al conocer la velocidad a la que viaja la luz, pueden calcular la distancia a la luna viendo cuánto tarda la luz láser reflejada en regresar a la Tierra.

Pero para aprovechar realmente la luz reflejada, necesitas ir mucho más brillante. Igual que, la producción de energía de una estrella recién formada, una estrella en explosión, o un agujero negro supermasivo que se alimenta activamente.

La naturaleza está liberando radiación electromagnética todo el tiempo en forma de luz visible, Radiación infrarroja y ondas de radio. Y los astrónomos han descubierto formas de ver la luz reflejada para hacer descubrimientos sobre el universo.

Una imagen con la que quizás esté familiarizado es la estrella V838 Monocerotis, ubicado a unos 20, 000 años luz de distancia. Los astrónomos todavía están tratando de averiguar por qué, pero por alguna razón en 2002, Las capas externas de la estrella supergigante roja se expandieron enormemente, convirtiéndola en la estrella más brillante de toda la Vía Láctea, eclipsando al sol por un factor de 600, 000. Fue como si un flash se apagara repentinamente en una habitación a oscuras.

No era una nova en el que el material se amontona en la superficie de una enana blanca. Y no fue una supernova en el que una estrella masiva detona al final de su vida. Era algo más.

Tan rápido como el V838 se iluminó, se desvaneció. Pero el efecto secundario de este destello ha sido visible durante casi dos décadas después del evento.

Mira esta animación compuesto por observaciones separadas de V838 durante varios años. Esto no es una explosión es la luz que se mueve en una esfera a través del gas interestelar y el polvo que rodea a la estrella. Al pasar por el polvo, se dispersa y necesita un viaje más largo para llegar a la Tierra.

Este eco de luz permitió a los astrónomos estudiar la naturaleza del polvo, que pudo haber sido arrojado por la estrella hace mucho tiempo, pero no era visible para los astrónomos sin esta linterna proporcionada por la estrella.

Los astrónomos han utilizado ecos de luz para estudiar la formación de planetas alrededor de una estrella joven. El telescopio espacial Spitzer de la NASA y cuatro observatorios terrestres se utilizaron para medir el tamaño de la brecha alrededor de una estrella recién formada hasta su disco protoplanetario.

La estrella se llama YLW 16B, y se encuentra a unos 400 años luz de la Tierra. Tiene aproximadamente la misma masa que el sol, pero tiene solo 1 millón de años, solo un bebé.

Incluso en estos poderosos observatorios, la brecha protoplanetaria es demasiado pequeña para medirla directamente. En lugar de, usaron ecos de luz para obtener el tamaño.

Las estrellas jóvenes son variables en brillo, cambiando la cantidad de luz que emiten día a día. El material sale del disco protoplanetario, queda atrapado en las líneas del campo magnético de la estrella, y luego cae sobre la estrella, iluminándolo.

A medida que la estrella cambia de brillo, algo de esa luz extra llega al disco planetario, creando un eco que los astrónomos pueden detectar. Como saben lo rápido que va la luz, pueden calcular cuánto tiempo tarda el brillo en llegar al disco, y qué tan grande es la brecha.

La luz tarda 74 segundos en alcanzar el hueco, lo que significa que son 0.08 unidades astronómicas, o 12 millones de kilómetros de la estrella. Solo para comparar la distancia del Sol a Mercurio es de unos 60 millones de kilómetros.

Recientemente, Los astrónomos utilizaron ecos de luz para estudiar el entorno alrededor de un agujero negro de masa estelar. Utilizaron la carga útil del Explorador de composición interior de estrellas de neutrones (o NICER) en la Estación Espacial Internacional. Este instrumento fue capaz de detectar las emisiones de rayos X de un agujero negro recién descubierto llamado J1820, que se alimentaba de una estrella compañera.

El agujero negro se encuentra a unos 10, 000 años luz de distancia en la constelación de Leo, y fue descubierto por primera vez por la misión Gaia de la Agencia Espacial Europea.

El 11 de marzo 2018, el agujero negro de repente estalló, convirtiéndose en uno de los objetos más brillantes del cielo de rayos X. Por supuesto, no fue el agujero negro en sí el que estalló, era el disco de acreción que rodea el agujero negro, compuesto de material robado de su estrella compañera.

Este material se arremolina alrededor, calentado por la intensa presión y el magnetismo del medio ambiente. Esto genera radiación de rayos X. Está rodeado por una corona una región de partículas subatómicas calentadas a mil millones de grados Celsius.

Una inestabilidad en el disco puede provocar un colapso, como una avalancha que cae de una montaña, liberando una ráfaga de radiación. Es este borde interior del disco de acreción lo que los astrónomos querían estudiar. Una vez más, tienes una fuente de iluminación, la llamarada causada por el colapso de un disco. Esto libera rayos X en todas las direcciones, pero los rayos X también pasan a través del disco, reflejándonos en diferentes longitudes de onda e intensidades.

Los astrónomos pudieron ver que la brecha entre el agujero negro y su disco de acreción no parece cambiar durante uno de estos eventos de llamaradas. pero la corona circundante cambia dramáticamente, encogiéndose pasando de 160 km a 16 km.

En enero de 2014, Los astrónomos descubrieron una nueva supernova en la galaxia M82. Conocido como SN 2014J, esta fue una supernova Tipo 1a, en el que una enana blanca roba material de una estrella compañera. Cuando golpea alrededor de 1,4 veces la masa del sol, explota, claramente visible desde millones de años luz de distancia.

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A solo 11 millones de años luz de distancia, esta fue la supernova de Tipo 1a más cercana que los astrónomos habían visto en 40 años, y fue la oportunidad perfecta para estudiar con el telescopio espacial Hubble.

Hubble observó la región 10 meses después de que estallara la supernova, y luego de nuevo dos años después. Y puede ver claramente la radiación de la explosión moviéndose a través del material circundante, iluminándolo a la velocidad de la luz.

Los astrónomos estiman que esta región de gas y polvo se extiende alrededor de 300 a 1, 600 años luz alrededor de la estrella muerta, y está iluminado un año luz por año por la luz reflejada de la explosión de la supernova.

De hecho, los astrónomos han visto que esto suceda más de 15 veces, pero esta fue la resolución más cercana y, por lo tanto, la más alta que jamás hayan podido ver.

Vayamos más grande. Considere el caso de una colisión observada entre galaxias en proceso de fusión. La galaxia más grande ShaSS 073, tiene un agujero negro supermasivo que se alimenta activamente en su núcleo, lo que lo hace increíblemente brillante. La galaxia menos masiva se llama ShaSS 622.

La radiación sale del disco de acreción alrededor del agujero negro supermasivo y bombardea la galaxia más pequeña. haciendo que brille a medida que absorbe y luego vuelve a emitir la luz. Es una pequeña mancha en la imagen adjunta, pero tiene 1.800 millones de años luz cuadrados en el espacio.

Pero aquí está la parte extraña:según sus cálculos, Los astrónomos descubrieron que no es suficiente radiación para que brille con tanta intensidad. En lugar de, el brote ocurrió 30, 000 años antes, cuando el núcleo de la galaxia era mucho más brillante, y ahora solo ven la luz reflejada.

El hecho de que la luz se mueva a velocidad constante es extremadamente útil para explorar el universo, incluso cuando resuena.