Un eco de luz es un fenómeno físico causado por la luz reflejada en superficies distantes de la fuente y que llega al observador con un retraso en relación con esta distancia. El fenómeno es análogo a un eco de sonido , pero debido a la velocidad mucho mayor de la luz , generalmente se manifiesta solo en distancias astronómicas.
Por ejemplo, un eco de luz se produce cuando un destello repentino de una nova se refleja en una nube de polvo cósmico y llega al observador después de un tiempo mayor del que habría tardado en seguir un camino directo. Debido a su geometría , los ecos de luz pueden producir la ilusión de un movimiento superlumínico . [1]
Los ecos de luz se producen cuando el destello inicial de un objeto que se ilumina rápidamente, como una nova, se refleja en el polvo interestelar que se encuentra en la proximidad inmediata de la fuente de luz. La luz del destello inicial llega primero al observador, mientras que la luz reflejada por el polvo u otros objetos que se encuentran entre la fuente y el observador comienza a llegar poco después. Debido a que esta luz solo ha viajado hacia adelante y hacia afuera de la estrella, produce la ilusión de un eco que se expande más rápido que la velocidad de la luz . [3]
En la primera ilustración anterior, la luz que sigue la trayectoria A se emite desde la fuente original y llega primero al observador. La luz que sigue la trayectoria B se refleja en una parte de la nube de gas en un punto entre la fuente y el observador, y la luz que sigue la trayectoria C se refleja en una parte de la nube de gas perpendicular a la trayectoria directa. Aunque la luz que sigue las trayectorias B y C parece provenir del mismo punto en el cielo para el observador, B está en realidad significativamente más cerca. Como resultado, el eco del evento en una nube uniformemente distribuida (esférica), por ejemplo, parecerá al observador expandirse a una velocidad cercana o más rápida que la de la luz, porque el observador puede suponer que la luz de B es en realidad la luz de C.
Todos los rayos de luz reflejados que se originan en el destello y llegan juntos a la Tierra habrán recorrido la misma distancia. Cuando los rayos de luz se reflejan, los posibles caminos entre la fuente y la Tierra que llegan al mismo tiempo corresponden a reflexiones sobre un elipsoide , con el origen del destello y la Tierra como sus dos focos (ver animación a la derecha). Este elipsoide se expande naturalmente con el tiempo.
La estrella variable V838 Monocerotis experimentó una importante explosión en 2002, como se observó con el telescopio espacial Hubble . La explosión sorprendió a los observadores cuando el objeto pareció expandirse a una velocidad muy superior a la de la luz, a medida que crecía de un tamaño visual aparente de 4 a 7 años luz en cuestión de meses. [3] [4]
Utilizando ecos de luz, a veces es posible ver los débiles reflejos de supernovas históricas . Los astrónomos calculan el elipsoide que tiene la Tierra y un remanente de supernova en sus puntos focales para localizar nubes de polvo y gas en su límite. La identificación se puede hacer mediante laboriosas comparaciones de fotos tomadas con meses o años de diferencia, y detectando cambios en la luz que ondula a través del medio interestelar. Al analizar los espectros de luz reflejada, los astrónomos pueden discernir las firmas químicas de las supernovas cuya luz llegó a la Tierra mucho antes de la invención del telescopio y comparar la explosión con sus remanentes, que pueden tener siglos o milenios de antigüedad. El primer caso registrado de un eco de este tipo fue en 1936, pero no se estudió en detalle. [4]
Un ejemplo es la supernova SN 1987A , la supernova más cercana en tiempos modernos. Sus ecos de luz han ayudado a cartografiar la morfología de las inmediaciones [5], así como a caracterizar las nubes de polvo que se encuentran más lejos, pero cerca de la línea de visión de la Tierra. [6]
Otro ejemplo es la supernova SN 1572 observada en la Tierra en 1572, donde en 2008 se vieron débiles ecos de luz sobre el polvo en la parte norte de la Vía Láctea . [7] [8]
Los ecos de luz también se han utilizado para estudiar la supernova que produjo el remanente de supernova Cassiopeia A. [ 7] La luz de Cassiopeia A habría sido visible en la Tierra alrededor de 1660, pero pasó desapercibida, probablemente porque el polvo oscureció la visión directa. Los reflejos desde diferentes direcciones permiten a los astrónomos determinar si una supernova era asimétrica y brillaba más en algunas direcciones que en otras. Se ha sospechado que la progenitora de Cassiopeia A era asimétrica, [9] y observar los ecos de luz de Cassiopeia A permitió la primera detección de asimetría de supernova en 2010. [10]
Otros ejemplos son las supernovas SN 1993J [11] y SN 2014J [12] .
Los ecos de luz de la Gran Erupción de Eta Carinae de 1838-1858 se utilizaron para estudiar esta supernova falsa . Un estudio de 2012, que utilizó espectros de ecos de luz de la Gran Erupción, descubrió que la erupción fue más fría en comparación con otras supernovas falsas. [13]
Se utilizaron ecos de luz para determinar la distancia a la variable cefeida RS Puppis con una precisión del 1%. [14] Pierre Kervella, del Observatorio Europeo Austral, describió esta medición como "la distancia más precisa hasta el momento a una cefeida". [15]
En 1939, el astrónomo francés Paul Couderc publicó un estudio titulado "Les Auréoles Lumineuses des Novae" (Halos luminosos de las novas). [16] En este estudio, Couderc publicó la derivación de las ubicaciones de los ecos y los retrasos temporales en la aproximación parabólica, en lugar de elipsoide, de la distancia infinita. [16] Sin embargo, en su estudio de 1961, YK Gulak cuestionó las teorías de Couderc: "Se demuestra que hay un error esencial en la prueba según la cual Couderc asumió la posibilidad de expansión del anillo brillante (nebulosa) alrededor de Nova Persei 1901 con una velocidad superior a la de la luz". [17] Continúa: "La comparación de las fórmulas obtenidas por el autor, con las conclusiones y fórmulas de Couderc, muestra que la coincidencia de la paralaje calculada según el esquema de Couderc, con las paralajes derivadas por otros métodos, podría haber sido accidental". [17]
.jpg/1280px-An_echo_of_light_ShaSS_073,_ShaSS_622,_ShaSS_622-073_(cropped).jpg)
El sistema ShaSS 622-073 está compuesto por la galaxia más grande ShaSS 073 (que se ve en amarillo en la imagen de la derecha) y la galaxia más pequeña ShaSS 622 (que se ve en azul), que se encuentran en el comienzo mismo de una fusión. El núcleo brillante de ShaSS 073 ha excitado con su radiación una región de gas dentro del disco de ShaSS 622; aunque el núcleo se ha desvanecido en los últimos 30.000 años, la región aún brilla intensamente mientras reemite la luz. [18]
Desde 2009 se han investigado objetos conocidos como ecos de luz de cuásar o ecos de ionización de cuásar. [19] [20] [21] [22] [23] [24] Un ejemplo bien estudiado de un eco de luz de cuásar es el objeto conocido como Hanny's Voorwerp (HsV). [25]
El HsV está compuesto enteramente de gas tan caliente –unos 10.000 grados Celsius– que los astrónomos creyeron que debía ser iluminado por algo potente. [26] Después de varios estudios de ecos de luz e ionización, se piensa que probablemente sean causados por el “eco” de un AGN previamente activo que se ha apagado. Kevin Schawinski , cofundador del sitio web Galaxy Zoo , afirmó: “Creemos que en el pasado reciente la galaxia IC 2497 albergó un cuásar enormemente brillante. Debido a la gran escala de la galaxia y del Voorwerp, la luz de ese pasado todavía ilumina el cercano Voorwerp a pesar de que el cuásar se apagó en algún momento de los últimos 100.000 años, y el propio agujero negro de la galaxia se ha silenciado”. [26] Chris Lintott , también cofundador de Galaxy Zoo, afirmó: "Desde el punto de vista de Voorwerp, la galaxia se ve tan brillante como lo habría sido antes de que el agujero negro se apagara: es este eco de luz que se ha congelado en el tiempo para que lo observemos". [26] El análisis de HsV a su vez ha llevado al estudio de objetos llamados Voorwerpjes y galaxias Green Bean .
.gif/1280px-Cassiopeia_A_infrared_echo_(north).gif)
.gif/1280px-Cassiopeia_A_infrared_echo_(south).gif)
.jpg/1280px-Cassiopeia_A_infrared_echo_JWST_(left).jpg)
.jpg/1280px-Cassiopeia_A_infrared_echo_JWST_(right).jpg)