¿Cómo pueden tomar fotos de la Vía Láctea?

He tenido una pregunta trivial durante mucho tiempo. No puedo entender cómo puedes tomar una foto de fuera de una cosa, cuando eres un punto muy pequeño en ella.

Realmente, ¿cómo tomaron estas fotos de la Vía Láctea? ¿Son imágenes reales o solo algunos cálculos e imaginaciones?

Tradicionalmente ha sido principalmente imaginación porque la absorción por las nubes de polvo interestelar nos impide ver, en luz visible, más allá de una zona en la Vía Láctea que está a solo un 20% de la distancia al centro de la galaxia. Eso es solo alrededor del 4% de todo el disco de la Vía Láctea era visible. Por supuesto, podemos ver indefinidamente lejos cuando miramos fuera del avión, pero luego nuestras líneas de visión salen del disco de la Vía Láctea.

A mediados del siglo XX, la radioastronomía nos permitió ver la materia interestelar en toda la galaxia, en forma de la línea espectral de 21 cm (1,4 GHz) de hidrógeno atómico neutro (HI). Entonces pudimos ver evidencias de brazos espirales gigantes, pero las determinaciones de distancia al gas interestelar son muy aproximadas, por lo que podríamos tener una idea general de cómo podría ser, según lo visto por un observador externo. Más tarde, las observaciones detalladas de la línea espectral de 2.6 mm (115 GHz) de monóxido de carbono interestelar ( CO ), ubicado principalmente en nubes de hidrógeno molecular, nos dieron una visión más detallada ya que las nubes moleculares definen los brazos espirales de nuestra galaxia mucho más de cerca que hacen las nubes más difusas de hidrógeno neutro.

Dado que la emisión de HI y CO es en forma de líneas espectrales, podemos determinar la velocidad radial (velocidad hacia o lejos de nosotros) de cada nube emisora ​​utilizando el efecto Doppler. Usando un modelo de rotación galáctica, podemos hacer un mapa de los brazos espirales sobre toda la galaxia.

Pero estos todavía eran muy aproximados porque (1) cada nube tiene sus propios movimientos que causan un error de distancia al comparar observaciones con el modelo y (2) hay dos distancias posibles que corresponden a una velocidad radial dada para porciones de la galaxia más cercanas a la centro que somos.

Así que sabíamos de grandes brazos espirales y más o menos dónde estaban, pero la imagen detallada todavía era principalmente imaginación.

Más recientemente, las observaciones detalladas en el infrarrojo nos han permitido ver profundamente las regiones de formación estelar reciente en toda la galaxia. Estas regiones de formación estelar reciente definen los brazos espirales mucho mejor que las observaciones de gas interestelar, pero se necesita mucho trabajo que implique la comparación de las observaciones de infrarrojos, radio y microondas para obtener una buena imagen general. Vea Un mapa de la Vía Láctea para una buena visión de nuestra comprensión actual de cómo podría verse la galaxia de la Vía Láctea vista desde afuera.

Nuestras imágenes de la Vía Láctea se basan principalmente en mapas de los brazos espirales de nuestra galaxia obtenidos de la radioastronomía, a partir de la línea de 21 cm de hidrógeno neutro. Esto se hizo por primera vez hace más de 50 años y se ha perfeccionado con el tiempo. Además, las imágenes se mejoran a través de nuestro conocimiento de las muchas otras galaxias espirales que observamos a nuestro alrededor.

http://en.wikipedia.org/wiki/Galaxy#Modern_research

Son, en cierta medida, "interpretaciones artísticas", pero también en cierta medida representaciones verdaderas. Podemos observar la galaxia desde adentro y, en base a los datos que podemos observar, podemos construir una representación de los mismos datos vistos desde afuera, de la misma manera que usted puede sentarse en su automóvil y observar el atasco de tráfico en el frente de ustedes, y con esa observación pueden hacer una muy buena imagen en su mente de cómo se vería desde un helicóptero.

Son solo imaginaciones basadas en estimaciones tomadas de la densidad de estrellas (para determinar que estamos en una galaxia espiral barrada) y observaciones de cómo se ven otras galaxias similares. No hay forma de que podamos obtener una sonda lo suficientemente lejos como para tomar una foto de toda la galaxia.

Sólo para señalar algo obvio que las otras respuestas no han mencionado: se puede tomar fotografías de la Vía Láctea desde su interior. De hecho, es mucho más fácil que tomar fotografías de otras galaxias: para comenzar, todo lo que necesita es una cámara decente, una montura de seguimiento ecuatorial (técnicamente opcional, pero muy recomendable) y una noche oscura.

Aquí hay uno particularmente agradable, cortesía de ESO:

^{(Imagen de ESO / S. Brunier, a través de Wikimedia Commons; utilizada bajo la licencia CC-By 3.0)}

Simplemente no se parecen mucho a las imágenes de otras galaxias que vemos desde el exterior, aunque, con un poco de imaginación, puede detectar cierto parecido.