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Divulgar es tener conciencia de una altísima misión: poner al alcance de la mayoría el patrimonio científico de la minoría. Manuel Calvo Hernando Another Day in the Lab

1/2/20 - DJ:

Observar dinosaurios con telescopios

T.E.L: 7 min.

Si siempre se observa el pasado, una civilización a 65 millones de años luz de la Tierra, ¿estará observando dinosaurios?



Siempre observamos el pasado. No solo en astronomía, también en la vida cotidiana. La única -notable- diferencia entre la astronomía y la vida diaria en este aspecto es la escala. En la vida cotidiana parece que cuando accionamos una perilla de luz, se emiten fotones de la lámpara en forma inmediata. Sin embargo, hay una diferencia de tiempo entre una acción y otra, pero es imperceptible ya que la velocidad de la luz es muy alta en relación a la distancia, muy corta, entre perilla y lámpara.
Vale la pena detenerse aquí para explicar que los seres humanos estamos cuantizados, esto es, no podemos percibir a través de los sentidos cualquier cantidad de estímulos, sino ciertas cantidades discretas. Por eso nos parece que no pasa tiempo entre pulsar una tecla y que se encienda la luz. Pero sí pasa tiempo.

Esto ya no habría que explicarlo más. Se vuelve a esta situación cada vez que se produce un fenómeno, como las novas y supernovas. Actualmente se habla de la posibilidad de Betelgeuse de colapsar de esa forma. Por lo dicho, si se observa o detecta ahora el estallido, es porque ocurrió antes, ya que la estrella se encuentra a más de 600 años luz de distancia. Esta medida de distancia implica una distancia igual a la que recorre la luz durante 600 años. Por lo tanto, el evento registrado ahora por nosotros, tuvo que recorrer esa distancia en ese tiempo antes de llegar a nosotros.

OBSERVAR DINOSAURIOS A DISTANCIA
Esto mismo se puede pensar al revés. Si otro mundo, situado a 65 millones de años luz tuviera una civilización avanzada que usa telescopios y estuvieran mirando hacia la Tierra, ¿qué verían? Verían nuestro mundo tal como era hace 65 millones de años, porque la luz reflejada del Sol en la Tierra tarda ese tiempo en llegar a un mundo a esa distancia. Lo que detectarían esos aliens ahora sería luz que salió de la Tierra hace 65 millones de años. ¿Eso implica que estarían viendo dinosaurios?

No, no se pueden ver dinosaurios con telescopios. Estos instrumentos están diseñados para observar objetos lumínicos (que emiten luz o que la reflejan) que sean MUY GRANDES, a grandes distancias. No sirven para observar cosas PEQUEÑAS a mucha distancia. Pero ¿cuánto es grande o pequeño?

En realidad, los telescopios recogen luz y, salvo que se use una cámara de fotos o dispositivo CCD, no almacenan las imágenes. Por eso, la "potencia" de un telescopio está en detectar cierta cantidad de luz, no se expresa su poder en tanto distancias. Pese a esto, sí se puede hacer un cálculo para relacionar cantidad de luz con distancias, ya que cuanto más lejano esté un objeto se verá más pequeño y eso mismo ocurre con la luz. Es decir que una fuente muy luminosa vista de cerca, se verá menos luminosa a la distancia, con una cierta proporción.

Es posible hacer un cálculo de tamaños relativos en función al "diámetro angular" y la resolución de un telescopio. El diámetro angular es la relación entre el tamaño real y la distancia. Un mismo tamaño angular puede significar dos cosas: que un objeto está cerca y es pequeño o que está lejos y es muy grande.
Ejemplo: un tamaño angular 10/30 será igual a uno de 100/300, aunque en el primer caso, sería un objeto de tamaño 10 y distancia 30; y en el segundo, un objeto de tamaño 100 y distancia 300. Es decir que el primer objeto es más chico que el segundo, pero está más cerca, en la misma proporción (0,33). Vale aclarar que en ambos casos hay que usar las mismas unidades de medida y que esto es válido en tanto la distancia sea mucho más grande que el tamaño. El resultado se expresa en radianes, que se pueden convertir a grados, minutos y segundos.

En otras ocasiones, expliqué aquí por qué no se puede observar, usando el Telescopio Hubble, las huellas de los astronautas en la Luna. Es que la resolución del Hubble es muy buena para observar objetos muy grandes (como galaxias) situados muy lejos, pero no para observar objetos muy pequeños, muy cerca. Las huellas de los astronautas son demasiado pequeñas en relación a la distancia a la Luna. Lo mismo ocurre con los dinosaurios. Hay que tener en cuenta lo dicho en el párrafo anterior: se deben usar las mismas unidades de medida, por tanto, para el tamaño de las huellas como para la distancia a la Luna. Si la distancia se mide en kilómetros, las huellas también, en cuyo caso será un número muy pequeño.

Para que se entienda de forma simple: nuestros ojos tienen una cierta resolución. Con esta resolución podemos ver objetos muy grandes y muy distantes, por ejemplo, podemos observar el Obelisco de Buenos Aires a varios cientos de metros o el Aconcagua a kilómetros. Y podemos ver también objetos más pequeños, pero más cerca, por ejemplo, una mosca a pocos metros, pero no podemos detectar una mosca a cientos de metros.

Claro que, entonces, esto depende de la resolución de los telescopios. Para observar dinosaurios a 65 millones de años luz, habría que tener un telescopio con un espejo primario con una muy pequeña resolución, es decir, que pueda "resolver" objetos con tamaño angular muy pequeño. La resolución depende del diámetro del espejo primario: a mayor diámetro de espejo, mejor resolución, es decir, más pequeña. Tal espejo tendría que ser más grande que el Sistema Solar. Como si fuera poco, los espejos se deforman con el tamaño, por gravedad.

Lista de exoplanetas más lejanos detectados hasta ahora. El ranking lo encabezan dos mundos situados a 27710 años luz de distancia.

INTERFEROMETRÍA ÓPTICA
Pero se podría aplicar la técnica de interferometría de muy larga base, como la que se usó para fotografiar al agujero negro, en 2019. Sin embargo, es una técnica de radioastronomía. Implicaría que tal civilización construya varios radiotelescopios a gran distancia entre sí, pero todos a 65 millones de años luz de la Tierra y deben estar sincronizados. Pero observarían aquello que emita ondas de radio.

¿Qué tal si se hace lo mismo, pero con instrumentos ópticos? El astrónomo Antoine Émile Henry Labeyrie propuso un "Hipertelescopio" que sería una flota de instrumentos ópticos para actuar en conjunto. Así podrían tener una resolución más pequeña y un área de colección de luz más grande, en particular si se logra poner en órbita alrededor de la Tierra un conjunto o arreglo de esos instrumentos situados a gran distancia. Sin embargo, esta idea aún está en pañales. Requeriría varias toneladas de dinero.
Vale la pena pensarla de todos modos, ya que se podrían observar objetos hasta ahora inobservables, en particular, se podrían hacer imágenes de exoplanetas para saber si allí hay vida. Eso implica una resolución muy pequeña, ya que los planetas en órbita de otras estrellas -pero dentro de la Vía Láctea- son muy pequeños dada su gran distancia. Es una escala estelar. Observar océanos o montañas implicaría tener una resolución inédita.

Pero lo que se propone aquí es observar un planeta como la Tierra a 65 millones de años luz, que es una escala galáctica, ya no estelar. La galaxia más cercana a la Tierra es Andrómeda, a casi 3 millones de años luz de distancia. [Las Nubes de Magallanes, más cerca, se las considera "galaxias satélite"].

En comparación, la foto del agujero negro de abril 2019, es de una galaxia (M87) a 55 millones de años luz. La distancia está dentro del rango de los 65 millones de años luz, pero es una imagen de radio, el objeto tiene 6 mil millones de veces la masa de nuestro Sol y el horizonte de sucesos tenía unos 40 mil millones de km de diámetro, mientras el diámetro terrestre es de apenas 12000 km.

COMPARACIONES Y CÁLCULOS
El tamaño angular de la Luna y el Sol es de medio grado, unos 30'.

Hagamos cuentas para sentirnos más humanos:
Según Wikipedia, Betelgeuse tiene un diámetro de 1642000000 km y está situada a 642 años luz de distancia.
Sirio, la estrella más brillante, es un sistema doble. Sirio A tiene un diámetro aproximado de 2,4 millones de km y se ubica a 8,6 años luz. De acuerdo a la enciclopedia online, la estrella de Orión tiene un diámetro angular de 0,06", mientras la estrella más brillante del cielo, en el Perro Mayor, tiene un diámetro angular de 0,005. ¿Cómo saber si es cierto?


Procedimiento:
Usamos una planilla de cálculo, que para eso están. Tenemos que usar la misma unidad de medida para diámetro y longitud. Pasamos todo a km.
Para pasar de años luz a km multiplicamos por 9,46 x 10^12 (9460000000000).
Al diámetro le llamamos d y a la Distancia D. Dividimos d/D. El resultado está expresado en radianes. Para pasar de radianes a grados multiplicamos por 57,29. Para pasar de grados a minutos, multiplicamos por 60. Para pasar de minutos a segundos, también multiplicamos por 60. Hecho.


Supongamos que un dinosaurio grande tenía unos 50 metros de altura. Y digamos, solo para pensar, que también tuviera 50 metros de diámetro. Estas son medidas de longitud. La distancia, también: ¿cuántos son en metros 65 millones de años luz?
6e+23m (aprox), lo que significa un 6 seguido de 23 ceros: 600.000.000.000.000.000.000.000 metros.
El diámetro angular entonces es 50 dividido ese número enorme.

CONCLUSIÓN
Es teóricamente posible, pero por ahora es técnicamente imposible con la tecnología humana actual. Incluso la sola idea del hipertelescopio se queda chica, ya que uno de los objetivos de tal propuesta está en buscar vida en exoplanetas, pero dentro de nuestra galaxia.
El problema técnico es la resolución, en tanto diámetro angular. Haría falta una resolución increíblemente pequeña, ya que hablamos de un planeta (relativamente pequeño en relación a una estrella) situado a una distancia muy grande.
Otras consideraciones las pasé por alto, pero debieran considerarse, llegado el caso, como el albedo del planeta, su cercanía a la estrella, la dispersión Rayleigh, etc.

Aunque la pregunta suena descabellada, vale la pena responderla, ya que se puede aprovechar para abordar algunos conceptos astronómicos. También sirve para dejar en claro que, mientras tanto, no se puede detectar vida desde la Tierra en otros planetas (ni siquiera en el Sistema Solar) usando telescopios. De allí que es vital enviar sondas a lunas de Júpiter o Saturno donde podría haber microorganismos.
Detectar vida en planetas fuera del sistema solar, por ahora, no es posible, ya que tampoco se pueden enviar naves, por la gran distancia que existe incluso a la estrella más cercana al Sol, dado que a las aceleraciones logradas hasta el presente, tal viaje duraría miles de años.
Por eso mismo, detectar vida inteligente en otros mundos no tiene sentido hacerlo enviando naves. Si somos inteligentes, enviamos señales de radio. Supongo que los "alienígenas ancestrales" no se enteraron de eso.


Fuentes y enlaces relacionados
Pregunta en Quora
https://es.quora.com/Los-cient%C3%ADficos-afirman-que-si-un-extraterrestre-a-65-millones-de-a%C3%B1os-luz-de-distancia-ve-la-Tierra-a-trav%C3%A9s-de-un-telescopio-poderoso-puede-ver-dinosaurios-C%C3%B3mo-puede-ser-posible

Could Aliens 65 Million Light Years Away from Earth See Dinosaurs Alive?
https://youtu.be/SbXNmVsp_t8

HEC: Top 10 Exoplanets
http://phl.upr.edu/projects/habitable-exoplanets-catalog/top10

Very large baseline optical astronomy
https://www.nextbigfuture.com/2016/08/very-large-baseline-optical-astronomy.html

Forget Space Travel: Build This Telescope
https://www.huffpost.com/entry/forget-space-travel-build_b_5691353

Intensity interferometry: Optical imaging with kilometer baselines
Dainis Dravins
arXiv:1607.03490 [astro-ph.IM]
DOI : 10.1117/12.2234130
https://arxiv.org/abs/1607.03490

The Far Future of Exoplanet Direct Characterization
https://www.liebertpub.com/doi/pdf/10.1089/ast.2009.0371

Detecting the Glint of Starlight on the Oceans of Distant Planets
D.M. Williams, E. Gaidos
arXiv:0801.1852 [astro-ph]
DOI: 10.1016/j.icarus.2008.01.002
https://arxiv.org/abs/0801.1852

Hypertelescope Optical Observatory
http://hypertelescope.org/fiches-techniques/documents/hypertelescope-optical-observatory/

Antoine Émile Henry Labeyrie
https://en.wikipedia.org/wiki/Antoine_%C3%89mile_Henry_Labeyrie#Hypertelescope

Wikipedia: Diámetro angular
https://es.wikipedia.org/wiki/Di%C3%A1metro_angular

Sobre las imágenes
Captura de imágenes de video en YouTube del canal The infographics Show.
Captura de Wikipedia.

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