¿Cómo se mueve la Tierra a través del espacio? Ahora sabemos, en cada escala
En las escalas más grandes, no sólo la Tierra y el Sol se mueven, sino toda la galaxia y el grupo local, ya que las fuerzas invisibles de la gravitación en el espacio intergaláctico deben ser sumadas. Crédito de la imagen: NASA, ESA; Acknowledgements: Ming Sun (UAH), and Serge Meunier
Por Ethan Siege, para Forbes Junio 16 de 2017
Las opiniones expresadas por los colaboradores de Forbes son propias.
Pregúntale a un científico por nuestra dirección cósmica, y tendrás a alguien con la boca llena. Aquí estamos, en el planeta Tierra, que gira sobre su eje y gira alrededor del Sol, que órbita en una elipse alrededor del centro de la Vía Láctea, la que está siendo arrastrada hacia Andrómeda dentro de nuestro grupo local, que están siendo empujadas dentro de nuestro súper cúmulo cósmico, Laniakea, por medio de grupos galácticos, cúmulos y vacíos cósmicos, que se encuentra en nuestro vacío KBC en medio de la estructura a gran escala del Universo. Después de décadas de investigación, la ciencia finalmente ha reunido el cuadro completo, y puede cuantificar exactamente qué tan rápido nos estamos moviendo a través del espacio, en cada escala.
Dentro del Sistema Solar, la rotación de la Tierra juega un papel importante en hacer que el ecuador se hinche, creando día a día y ayudando a nuestro campo magnético que nos protege de los rayos cósmicos y del viento solar Crédito de la imagen: Steele Hill / NASA
Lo más probable, ya que estás leyendo esto ahora mismo, estás sentado, percibiéndote como estacionario. Sin embargo, sabemos que, a un nivel cósmico, no estamos tan estacionarios después de todo. Por un lado, la Tierra gira en su eje, lanzandonos a través del espacio a casi 1700 km / hr para alguien en el ecuador. Eso podría sonar como un gran número, pero en relación con las otras contribuciones a nuestro movimiento a través del Universo, es apenas un desvío en el radar cósmico. Eso no es realmente tan rápido, si cambiamos a pensar en la velocidad en términos de kilómetros por segundo en su lugar. La Tierra girando sobre su eje nos da una velocidad de sólo 0,5 km / s, o menos de 0,001% de la velocidad de la luz. Pero hay otros movimientos que importan más.
La velocidad a la que los planetas giran alrededor del Sol excede con mucho las velocidades de rotación de cualquiera de ellos, incluso para los más rápidos como Júpiter y Saturno. Crédito de la imagen: NASA / JPL
Al igual que todos los planetas de nuestro Sistema Solar, la Tierra orbita al Sol en un agarre mucho más rápido que su velocidad de rotación. Para mantenernos en nuestra órbita estable donde estamos, tenemos que movernos hacía la derecha a unos 30 km / s. Los planetas interiores — Mercurio y Venus — se mueven más rápido, mientras que los mundos exteriores como Marte (y más allá) se mueven más lentamente que esto. A medida que los planetas orbitan en el plano del sistema solar, cambian su dirección de movimiento continuamente, con la Tierra regresando a su punto de partida después de 365 días. Bueno, casi a su mismo punto de partida exacto. (esto es relativo pues en un año el Sol junto con los planetas se ha movido a través de la galaxia)
Un modelo preciso de cómo los planetas orbitan al Sol, que luego se mueve a través de la galaxia en una dirección de movimiento diferente. Crédito de la imagen: Rhys Taylor of http://www.rhysy.net/, via his blog at http://astrorhysy.blogspot.co.uk/2013/12/and-yet-it-moves-but-not-like-that.html.
Porque incluso el Sol en sí no es estacionario. Nuestra galaxia, La Vía Láctea es enorme, masiva, y lo más importante, está en movimiento. Todas las estrellas, los planetas, las nubes de gas, los granos de polvo, los agujeros negros, la materia oscura y más se mueven dentro de ella, contribuyendo y afectados por su gravedad neta este movimiento. Desde nuestro punto de vista, a unos 25.000 años luz del centro galáctico, el Sol gira alrededor de una elipse, haciendo una revolución completa una vez cada 220-250 millones de años más o menos. Se estima que la velocidad de nuestro Sol es de alrededor de 200-220 km / s a lo largo de este viaje, que es un gran número compara tanto la velocidad de rotación de la Tierra como su velocidad de revolución alrededor del Sol, ambos inclinados en ángulo con el Sol Plano de movimiento alrededor de la galaxia.
Aunque el Sol orbita dentro del plano de la Vía Láctea entre 25.000 y 27.000 años luz del centro, las direcciones orbitales de los planetas de nuestro Sistema Solar no se alinean en absoluto con la galaxia. Crédito de la imagen: Science Minus Details / http://www.scienceminusdetails.com/
Pero la galaxia en sí misma no es estacionaria, sino que se mueve debido a la atracción gravitatoria de todos los aglomerados de materia excesiva e, igualmente, debido a la falta de atracción gravitacional de todas las regiones subdensas. Dentro de nuestro grupo local, podemos medir nuestra velocidad hacia la galaxia más grande y masiva en nuestro patio trasero cósmico: Andrómeda. Parece moverse hacia nuestro Sol a una velocidad de 301 km / s, lo que significa — cuando factoremos el movimiento del Sol a través de la Vía Láctea— que las dos galaxias masivas del grupo local, Andromeda y la Vía Láctea, están encaminados uno hacia el otro a una velocidad de alrededor de 109 km / s.
La galaxia más grande del Grupo Local, Andrómeda, aparece pequeña e insignificante al lado de la Vía Láctea, pero eso se debe a su distancia: a unos 2,5 millones de años luz de distancia. Se mueve hacia nuestro Sol, en este momento, a unos 300 km / s. Crédito de la imagen: ScienceTV on YouTube / Screenshot
El Grupo Local, tan masivo como es, no está completamente aislado. Las otras galaxias y racimos de galaxias en nuestra vecindad nos tiran, e incluso los grupos más distantes de la materia ejercen una fuerza gravitatoria. Con base en lo que podemos ver, medir y calcular, estas estructuras parecen causar un movimiento adicional de aproximadamente 300 km / s, pero en una dirección algo diferente que todos los otros movimientos, juntos. Y eso explica parte, pero no todo, del movimiento a gran escala a través del Universo. También hay un efecto más importante en juego, uno que sólo se cuantificó recientemente: la repulsión gravitatoria de los vacíos cósmicos.
Las mutiples galaxias del Supercúmulo de Virgo, agrupadas y acumuladas juntas. En las escalas más grandes, el Universo es uniforme, pero al mirar a las escalas de galaxias o racimos, predominan regiones sobredensas y subdensas. Crédito de la imagen: Andrew Z. Colvin, via Wikimedia Commons
Para cada átomo o partícula de materia en el Universo que se agrupa en una región sobredensa, hay una región de una vez que la densidad media que se pierde la cantidad equivalente de masa. Así como una región que es más densa que el promedio te atraerá preferentemente, una región que es menos densa que el promedio te atraerá con una cantidad de fuerza por debajo del promedio. Si obtienes una gran región del espacio con menos materia que media en ella, esa falta de atracción se comporta efectivamente como una fuerza repelente, así como la atracción extra se comporta como atractiva. En nuestro Universo, frente a la ubicación de nuestras mayores sobredensidades cercanas, es un gran espacio vacío. Como nos encontramos entre estas dos regiones, las fuerzas atractivas y repulsivas se suman, con cada una aportando aproximadamente 300 km / s y el total aproximándose a 600 km / s.
La atracción gravitatoria (azul) de las regiones sobredimensionadas y la repulsión relativa (roja) de las regiones subdensas, al actuar sobre la Vía Láctea. Crédito de la imagen: Yehuda Hoffman, Daniel Pomarède, R. Brent Tully, and Hélène Courtois, Nature Astronomy 1, 0036 (2017)
Cuando se suman todos estos movimientos: la Tierra girando, la Tierra gira alrededor del Sol, el Sol se mueve alrededor de la galaxia, la Vía Láctea se dirige hacia Andrómeda y el grupo local se siente atraído hacia las regiones sobredensas y siendo rechazados por las subdensas. Podemos obtener un número de la rapidez con que realmente estamos moviéndonos a través del Universo en cualquier instante. Encontramos que el movimiento total llega a 368 km / s en una dirección particular, más o menos unos 30 km / s, dependiendo de qué época del año es y en qué dirección se mueve la Tierra. Esto es confirmado por mediciones del fondo de microondas cósmico, que aparece preferentemente más caliente en la dirección que estamos moviendo, y preferentemente más frío en la dirección opuesta a nuestro movimiento.
El resplandor sobrante del Big Bang es 3,36 millikelvin más caliente en una dirección (la roja) que la media, y 3,36 millikelvin más frío en (el azul) que la media. Esto se debe al movimiento total de todo a través del espacio. Crédito de la imagen: Delabrouille, J. et al.Astron.Astrophys. 553 (2013) A96
Si ignoramos el movimiento de la Tierra, encontramos que el Sol se mueve en relación con el CMB a 368 ± 2 km / s, y que al lanzar el movimiento del grupo local, obtendrás que todo — la Vía Láctea, Andrómeda, a galaxia Triangulum y todos los demás — se mueven a 627 ± 22 km / s con respecto al CMB. Esa mayor incertidumbre, por cierto, se debe principalmente a la incertidumbre en el movimiento del Sol alrededor del centro galáctico, que es el componente más difícil de medir.
Los efectos relativamente atractivos y repulsivos de regiones sobredensas y subdensas en la Vía Láctea. El efecto combinado se conoce como el Dipolo Repulsor. Crédito de la imagen: Yehuda Hoffman, Daniel Pomarède, R. Brent Tully, and Hélène Courtois, Nature Astronomy 1, 0036 (2017
Puede que no haya un marco universal de referencia, pero hay un marco de referencia que es útil para medir: el descansa en el marco del CMB, que coincide también con el apoyo de la constante de expansión del Universo de Hubble. Cada galaxia que vemos tiene lo que llamamos una "velocidad peculiar" (o una velocidad encima de la expansión de Hubble) de unos pocos cientos a unos pocos miles de km / s, y lo que vemos por nosotros mismos es exactamente coherente con eso. El movimiento peculiar de nuestro Sol de 368 km / s, y nuestro grupo local, de 627 km / s, encaja perfectamente con la forma en que entendemos que todas las galaxias se mueven a través del espacio. Gracias al efecto del repulsor dipolar, ahora, por primera vez, entendemos cómo ese movimiento nos sucede en cada escala cósmica.
Astrofísico y autor Ethan Siegel es el fundador y escritor primario de Starts With A Bang!
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With a little help from Google Translate for Business
Comenzó con un estallido
El Universo está ahí, esperando a que lo descubras.
En las escalas más grandes, no sólo la Tierra y el Sol se mueven, sino toda la galaxia y el grupo local, ya que las fuerzas invisibles de la gravitación en el espacio intergaláctico deben ser sumadas. Crédito de la imagen: NASA, ESA; Acknowledgements: Ming Sun (UAH), and Serge Meunier
Por Ethan Siege, para Forbes Junio 16 de 2017
Las opiniones expresadas por los colaboradores de Forbes son propias.
Pregúntale a un científico por nuestra dirección cósmica, y tendrás a alguien con la boca llena. Aquí estamos, en el planeta Tierra, que gira sobre su eje y gira alrededor del Sol, que órbita en una elipse alrededor del centro de la Vía Láctea, la que está siendo arrastrada hacia Andrómeda dentro de nuestro grupo local, que están siendo empujadas dentro de nuestro súper cúmulo cósmico, Laniakea, por medio de grupos galácticos, cúmulos y vacíos cósmicos, que se encuentra en nuestro vacío KBC en medio de la estructura a gran escala del Universo. Después de décadas de investigación, la ciencia finalmente ha reunido el cuadro completo, y puede cuantificar exactamente qué tan rápido nos estamos moviendo a través del espacio, en cada escala.
Dentro del Sistema Solar, la rotación de la Tierra juega un papel importante en hacer que el ecuador se hinche, creando día a día y ayudando a nuestro campo magnético que nos protege de los rayos cósmicos y del viento solar Crédito de la imagen: Steele Hill / NASA
Lo más probable, ya que estás leyendo esto ahora mismo, estás sentado, percibiéndote como estacionario. Sin embargo, sabemos que, a un nivel cósmico, no estamos tan estacionarios después de todo. Por un lado, la Tierra gira en su eje, lanzandonos a través del espacio a casi 1700 km / hr para alguien en el ecuador. Eso podría sonar como un gran número, pero en relación con las otras contribuciones a nuestro movimiento a través del Universo, es apenas un desvío en el radar cósmico. Eso no es realmente tan rápido, si cambiamos a pensar en la velocidad en términos de kilómetros por segundo en su lugar. La Tierra girando sobre su eje nos da una velocidad de sólo 0,5 km / s, o menos de 0,001% de la velocidad de la luz. Pero hay otros movimientos que importan más.
La velocidad a la que los planetas giran alrededor del Sol excede con mucho las velocidades de rotación de cualquiera de ellos, incluso para los más rápidos como Júpiter y Saturno. Crédito de la imagen: NASA / JPL
Al igual que todos los planetas de nuestro Sistema Solar, la Tierra orbita al Sol en un agarre mucho más rápido que su velocidad de rotación. Para mantenernos en nuestra órbita estable donde estamos, tenemos que movernos hacía la derecha a unos 30 km / s. Los planetas interiores — Mercurio y Venus — se mueven más rápido, mientras que los mundos exteriores como Marte (y más allá) se mueven más lentamente que esto. A medida que los planetas orbitan en el plano del sistema solar, cambian su dirección de movimiento continuamente, con la Tierra regresando a su punto de partida después de 365 días. Bueno, casi a su mismo punto de partida exacto. (esto es relativo pues en un año el Sol junto con los planetas se ha movido a través de la galaxia)
Un modelo preciso de cómo los planetas orbitan al Sol, que luego se mueve a través de la galaxia en una dirección de movimiento diferente. Crédito de la imagen: Rhys Taylor of http://www.rhysy.net/, via his blog at http://astrorhysy.blogspot.co.uk/2013/12/and-yet-it-moves-but-not-like-that.html.
Porque incluso el Sol en sí no es estacionario. Nuestra galaxia, La Vía Láctea es enorme, masiva, y lo más importante, está en movimiento. Todas las estrellas, los planetas, las nubes de gas, los granos de polvo, los agujeros negros, la materia oscura y más se mueven dentro de ella, contribuyendo y afectados por su gravedad neta este movimiento. Desde nuestro punto de vista, a unos 25.000 años luz del centro galáctico, el Sol gira alrededor de una elipse, haciendo una revolución completa una vez cada 220-250 millones de años más o menos. Se estima que la velocidad de nuestro Sol es de alrededor de 200-220 km / s a lo largo de este viaje, que es un gran número compara tanto la velocidad de rotación de la Tierra como su velocidad de revolución alrededor del Sol, ambos inclinados en ángulo con el Sol Plano de movimiento alrededor de la galaxia.
Aunque el Sol orbita dentro del plano de la Vía Láctea entre 25.000 y 27.000 años luz del centro, las direcciones orbitales de los planetas de nuestro Sistema Solar no se alinean en absoluto con la galaxia. Crédito de la imagen: Science Minus Details / http://www.scienceminusdetails.com/
Pero la galaxia en sí misma no es estacionaria, sino que se mueve debido a la atracción gravitatoria de todos los aglomerados de materia excesiva e, igualmente, debido a la falta de atracción gravitacional de todas las regiones subdensas. Dentro de nuestro grupo local, podemos medir nuestra velocidad hacia la galaxia más grande y masiva en nuestro patio trasero cósmico: Andrómeda. Parece moverse hacia nuestro Sol a una velocidad de 301 km / s, lo que significa — cuando factoremos el movimiento del Sol a través de la Vía Láctea— que las dos galaxias masivas del grupo local, Andromeda y la Vía Láctea, están encaminados uno hacia el otro a una velocidad de alrededor de 109 km / s.
La galaxia más grande del Grupo Local, Andrómeda, aparece pequeña e insignificante al lado de la Vía Láctea, pero eso se debe a su distancia: a unos 2,5 millones de años luz de distancia. Se mueve hacia nuestro Sol, en este momento, a unos 300 km / s. Crédito de la imagen: ScienceTV on YouTube / Screenshot
El Grupo Local, tan masivo como es, no está completamente aislado. Las otras galaxias y racimos de galaxias en nuestra vecindad nos tiran, e incluso los grupos más distantes de la materia ejercen una fuerza gravitatoria. Con base en lo que podemos ver, medir y calcular, estas estructuras parecen causar un movimiento adicional de aproximadamente 300 km / s, pero en una dirección algo diferente que todos los otros movimientos, juntos. Y eso explica parte, pero no todo, del movimiento a gran escala a través del Universo. También hay un efecto más importante en juego, uno que sólo se cuantificó recientemente: la repulsión gravitatoria de los vacíos cósmicos.
Las mutiples galaxias del Supercúmulo de Virgo, agrupadas y acumuladas juntas. En las escalas más grandes, el Universo es uniforme, pero al mirar a las escalas de galaxias o racimos, predominan regiones sobredensas y subdensas. Crédito de la imagen: Andrew Z. Colvin, via Wikimedia Commons
Para cada átomo o partícula de materia en el Universo que se agrupa en una región sobredensa, hay una región de una vez que la densidad media que se pierde la cantidad equivalente de masa. Así como una región que es más densa que el promedio te atraerá preferentemente, una región que es menos densa que el promedio te atraerá con una cantidad de fuerza por debajo del promedio. Si obtienes una gran región del espacio con menos materia que media en ella, esa falta de atracción se comporta efectivamente como una fuerza repelente, así como la atracción extra se comporta como atractiva. En nuestro Universo, frente a la ubicación de nuestras mayores sobredensidades cercanas, es un gran espacio vacío. Como nos encontramos entre estas dos regiones, las fuerzas atractivas y repulsivas se suman, con cada una aportando aproximadamente 300 km / s y el total aproximándose a 600 km / s.
La atracción gravitatoria (azul) de las regiones sobredimensionadas y la repulsión relativa (roja) de las regiones subdensas, al actuar sobre la Vía Láctea. Crédito de la imagen: Yehuda Hoffman, Daniel Pomarède, R. Brent Tully, and Hélène Courtois, Nature Astronomy 1, 0036 (2017)
Cuando se suman todos estos movimientos: la Tierra girando, la Tierra gira alrededor del Sol, el Sol se mueve alrededor de la galaxia, la Vía Láctea se dirige hacia Andrómeda y el grupo local se siente atraído hacia las regiones sobredensas y siendo rechazados por las subdensas. Podemos obtener un número de la rapidez con que realmente estamos moviéndonos a través del Universo en cualquier instante. Encontramos que el movimiento total llega a 368 km / s en una dirección particular, más o menos unos 30 km / s, dependiendo de qué época del año es y en qué dirección se mueve la Tierra. Esto es confirmado por mediciones del fondo de microondas cósmico, que aparece preferentemente más caliente en la dirección que estamos moviendo, y preferentemente más frío en la dirección opuesta a nuestro movimiento.
El resplandor sobrante del Big Bang es 3,36 millikelvin más caliente en una dirección (la roja) que la media, y 3,36 millikelvin más frío en (el azul) que la media. Esto se debe al movimiento total de todo a través del espacio. Crédito de la imagen: Delabrouille, J. et al.Astron.Astrophys. 553 (2013) A96
Si ignoramos el movimiento de la Tierra, encontramos que el Sol se mueve en relación con el CMB a 368 ± 2 km / s, y que al lanzar el movimiento del grupo local, obtendrás que todo — la Vía Láctea, Andrómeda, a galaxia Triangulum y todos los demás — se mueven a 627 ± 22 km / s con respecto al CMB. Esa mayor incertidumbre, por cierto, se debe principalmente a la incertidumbre en el movimiento del Sol alrededor del centro galáctico, que es el componente más difícil de medir.
Los efectos relativamente atractivos y repulsivos de regiones sobredensas y subdensas en la Vía Láctea. El efecto combinado se conoce como el Dipolo Repulsor. Crédito de la imagen: Yehuda Hoffman, Daniel Pomarède, R. Brent Tully, and Hélène Courtois, Nature Astronomy 1, 0036 (2017
Puede que no haya un marco universal de referencia, pero hay un marco de referencia que es útil para medir: el descansa en el marco del CMB, que coincide también con el apoyo de la constante de expansión del Universo de Hubble. Cada galaxia que vemos tiene lo que llamamos una "velocidad peculiar" (o una velocidad encima de la expansión de Hubble) de unos pocos cientos a unos pocos miles de km / s, y lo que vemos por nosotros mismos es exactamente coherente con eso. El movimiento peculiar de nuestro Sol de 368 km / s, y nuestro grupo local, de 627 km / s, encaja perfectamente con la forma en que entendemos que todas las galaxias se mueven a través del espacio. Gracias al efecto del repulsor dipolar, ahora, por primera vez, entendemos cómo ese movimiento nos sucede en cada escala cósmica.
Astrofísico y autor Ethan Siegel es el fundador y escritor primario de Starts With A Bang!
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