Comprendiendo el Sistema de Referencia Local (LSR)

En astronomía, al aprender sobre la rotación de las galaxias y el movimiento de las estrellas, aparece el concepto de sistema de referencia local.

La rotación galáctica y el movimiento estelar se resuelven mediante la gravedad y el efecto Doppler, común en física, por lo que no resultan complejos. Sin embargo, el concepto de sistema de referencia local es tan novedoso como al principio cuando se aprende sobre la esfera celeste, por lo que puede resultar un poco complicado de entender.

Por tanto, se explicará este concepto a través de analogías.

Antes de leer este artículo, sería recomendable estudiar sobre el movimiento espacial de las estrellas y la rotación galáctica.

1. ¿Qué es el Sistema de Referencia Local (LSR)?

El sistema de referencia local se refiere a un sistema de coordenadas que, por un instante, coloca al Sol en el centro y realiza un movimiento circular respecto al centro de la galaxia.

Analicemos esta descripción detenidamente.

Sistema de Referencia Local (Local Standard of Rest)
1) Base del sistema de coordenadas: posición del Sol
2) Base de la velocidad: movimiento circular completo en la posición del Sol
3) Método de representación: movimiento relativo respecto al movimiento circular completo

El sistema de referencia local asume un movimiento circular completo para el Sol y describe cómo se mueven otras estrellas 'relativamente'.

Incluso el Sol, que sirve como base de posición, no realiza un movimiento circular completo respecto a nuestra galaxia, por lo que parece moverse respecto al LSR.

El Sol se mueve hacia la constelación de Hércules a 19.5 km/s.

2. Comprensión del Sistema de Referencia Local

Imaginemos cuerpos celestes orbitando alrededor del Sol en órbitas A, B, y C, y comparemos sus velocidades respecto al LSR.

Supongamos estas tres órbitas y comparemos sus velocidades respecto al LSR.

1) La órbita A tiene un afelio en la posición LSR y un periélio cerca del centro galáctico. En este caso, se moverá más lentamente que un cuerpo celeste en una órbita circular completa. 
2) La órbita B es una órbita circular completa que pasa por el LSR. Esta es la base para la velocidad del LSR. 
3) La órbita C tiene un periélio en la posición LSR y un afelio en dirección al centro galáctico. En este caso, se moverá más rápido que un cuerpo celeste en una órbita circular completa.

Por lo tanto, un cuerpo celeste en la órbita B aparecerá completamente detenido respecto al LSR, mientras que los cuerpos en las órbitas A y B parecerán moverse en direcciones opuestas respecto al LSR.

Veamos otro ejemplo.

Cada flecha representa la velocidad y dirección de los cuerpos celestes en sus órbitas.

¿Cómo se visualizan los cuerpos celestes en órbitas alrededor del LSR?

Esto es similar a la diferencia de vectores.

Las velocidades de los dos cuerpos celestes vistas desde el LSR son diferentes de las reales.

Un cuerpo celeste en una órbita de alta excentricidad parece moverse rápidamente debido a la gran diferencia de velocidad con el LSR, aunque su velocidad real sea baja.

Por otro lado, un cuerpo en una órbita de baja excentricidad parece moverse lentamente respecto al LSR aunque su velocidad real sea mayor.

Lo importante es que la velocidad vista desde el LSR no es la velocidad real, sino que solo muestra cómo se mueve en relación a una órbita circular completa.

Al observar el movimiento real de nuestra galaxia, los cuerpos celestes parecen moverse en diferentes direcciones en los tres ejes respecto al LSR.

3. Conclusión

1) El LSR supone la posición del Sol y la velocidad de un cuerpo celeste en una órbita circular completa. 
2) Muestra cómo se mueven otros cuerpos celestes respecto a esto. 
3) La observación del movimiento de cuerpos celestes a través del LSR muestra cómo está sucediendo la rotación galáctica respecto al movimiento real. 
4) Dependiendo del lugar de nacimiento de un cuerpo celeste, este puede mostrarse en diferentes posiciones en el LSR. Las características específicas pueden ser memorizadas revisándolas una vez.