¿Cómo es posible saber información tan detallada del espacio? ¿Cómo es posible que se pueda saber sobre tamaños, velocidades, pesos y todo lo que...

Muy fiable en las "distancias cortas" (unos cientos o miles de años luz) y a partir de ahí los márgenes de error suelen irse abriendo (aunque algunos fenómenos sumamente lejanos son tan potentes que podemos medirlos con enorme precisión, como los púlsares o los brotes de rayos gamma, lo cual supone a su vez una ayuda enorme para estimar otros fenómenos no tan potentes o fáciles de medir situados igualmente lejos.)

Hay literalmente miles de técnicas para obtener la información por la que preguntas, algunas de las cuales "se superponen", lo que nos permite medir "desde distintos puntos de vista" y confirmar si tenemos un buen dato o varía demasiado ("calibración por observaciones cruzadas.") Obviamente es imposible explicar en una respuesta de Quora todos estos miles de técnicas, que además pertenecen a todos los campos de las ciencias naturales e interactúan entre sí, pero por ejemplo aquí tienes un mini-resumen de cómo se calculan las grandes distancias cósmicas (aquí, un poco más detallado.) Cosas como el corrimiento cosmológico al rojo son poco menos que "reglas de medir cósmicas." Por ejemplo, mira este objeto:

Son apenas unos píxeles, ¿eh? Un "manchurrón" captado primero por el telescopio espacial Hubble y luego por el Spitzer, por la parte de la Osa Mayor. ¿Cómo puede alguien sacar muchas conclusiones de eso?

Bien, pues en este caso, por el color. Sabemos, por su paralaje, que tenemos que estar viendo necesariamente un objeto a más de "diez galaxias" de distancia (la resolución máxima en paralaje del Hubble.) A esa distancia, también sabemos que no puede ser más pequeño que una galaxia pequeña porque conocemos nuestras propias limitaciones y sabemos lo que nuestros instrumentos pueden ver y lo que no.

Y ese objeto tiene algo muy llamativo que inmediatamente hará girar la cabeza a un astrónomo: su intenso color rojo. Eso, incluso antes de medirlo con precisión y tirar los primeros cálculos, ya te está cantando a gritos que estás ante un objeto abismalmente lejano por el efecto Doppler aplicado a la luz en un universo que hemos comprobado hasta la saciedad que se expande. Los objetos más lejanos entre sí se separan más deprisa por motivos obvios y esa velocidad de separación se traduce necesariamente en corrimiento al rojo. Es exactamente el mismo fenómeno por el que un coche que se acerca suena agudo y cuando se aleja, grave. Aplicado a la luz, los objetos que se acercan en distancias y velocidades cósmicas se ven azules y los que se alejan, rojos. Un objeto tan rojo tiene que estar necesariamente alejándose muy deprisa y, por tanto, estar muy lejos, porque nada en este universo puede alejarse tan deprisa si no es por la expansión métrica del espacio.

Entonces vas y lo mides. Mides cuán rojo es mediante una técnica llamada espectroscopía cosmológica. Aunque dicho así suene muy grande y difícil, no es mucho más que medir la frecuencia de su luz para saber cómo de profundamente en el rojo está. En realidad no tiene mucha complicación. Entonces alzas las cejas. Vuelves a medirlo. Parpadeas. "No puede ser", piensas. Llamas a un colega para que lo mida, porque seguro que tú estás metiendo la pata de algún modo. Tienes que estar metiendo la pata, pero no logras discernir en qué.

El colega lo mide. Alza las cejas. Parpadea. No sabe si asentir o negar con la cabeza. Llamáis a otra institución científica:

—Oooye, mira, que… creo que nuestro espectroscopio se ha averiado, ¿podrías medirme el corrimiento al rojo de esta cosita en la Osa Mayor, por favor?

—¡Claro! Ahora enseguida te lo miro. ¿Cuánto estás midiendo tú?

—Uh… Eh… En torno a z = 11.

—¡Anda ya! Más vale que vayáis pensando en comprar un espectroscopio nuevo. Después de almorzar te lo mido.

Un rato después te devuelven la llamada:

—¡¡¡Joder, joder, no tenéis ninguna avería, te confirmo un z superior a 11, ¿voy llamando a todo el mundo?!!!

A ti te da un escalofrío de cabeza a pies. Nunca nadie había medido un corrimiento al rojo superior a 9,11. Estáis midiendo en torno a 11,09. Estás ante el objeto de tipo galáctico más rojo del universo observado con gran diferencia. Y por tanto, por efecto Doppler y expansión métrica del espacio, estás ante el objeto más lejano y más antiguo del universo conocido.

Refináis la medición, sacáis las cuentas. Para entonces los teléfonos ya suenan sin parar y el correo se te está llenando de emails a toda velocidad. El dato exacto es z = 11,09 [+0,08/-0,12], equivalentes a unos 32.000 millones de años-luz de distancia comóvil o 13.400 millones de años luz en distancia de viaje de la luz. Esa cosa —que, por cierto, se llama GN-z11— ya estaba ahí apenas 400 millones de años después del Big Bang, muy cerca del principio de la reionización. En el aire hay un tenue olor a Premio Nobel.

Luego ya todo el mundo se pone a estudiarla con más profundidad, utilizando otras de esos miles de técnicas, y lentamente se van descubriendo más cosas: que efectivamente es una galaxia, que apenas tiene un 1% de la masa de nuestra Vía Láctea y un 1/25 de su diámetro (lo que tiende a confirmar la observación: esas "galaxias primordiales" suelen ser chiquitajas) Y, ahora que ya tienes una buena estimación de distancia y la estás observando moverse a lo largo del tiempo, puedes calcular que su velocidad radial asciende a unos asombrosos 295.050 ± 119.917 km/s.

¿Ves? Esto es más complicado de medir con los instrumentos actuales y por tanto el margen de error es muy grande: podría ser cualquier cosa entre 175.113 y 414.967 km/s. Pero en ciencia esto se dice. Se especifica con tanta exactitud como sea posible: "hemos medido esto con este margen de error." Y nos permite saber de qué escalas estamos hablando. Por ejemplo, este es un margen de error muy grande pero ahora ya sabemos que está en el rango de "unos pocos cientos de miles de kilómetros por segundo." No son ni decenas de miles o menos ni más de medio millón.

Hay otra cosa que puedo asegurarte: normalmente, antes de que un dato importante se publique, suele haber un debate de cojones entre científicos porque es raro que todo el mundo esté de acuerdo al principio. Y los grandes debates científicos tienen una cosa que los distingue de todos los demás: "se ganan" a golpe de aportar pruebas mejores y más sólidas a machamartillo. No hay otra manera de "ganar" un debate científico. Las opiniones, el "pues a mí me parece que…", los ejercicios de dialéctica y los respetos humanos son para el bar. Un respetadísimo premio Nobel es "uno más" si no aporta mejores pruebas, datos y análisis que los tuyos.

Así pues, muchos datos son muy fiables, otros muchos presentan amplios márgenes de error (y como te digo, en ciencia, también a diferencia de todos los demás ámbitos de la vida, se indican exactamente: es lo que viene después de los constantes "±" que encontrarás en cualquier estudio científico verdadero), entre medias hay de todo, pero puedes tener la completa seguridad de que, desde hace más de un siglo, ninguno es "porque a alguien se lo pareció." Que lo hemos medido, confirmado y sabemos el margen de error.

(Por supuesto, aquí estamos hablando en todo momento sobre lo que preguntas: "ciencias duras" como la astronomía, la física, la química, la geología, la biología, etc. Las "ciencias blandas" y las "ciencias sociales", como la economía por ejemplo, sí son mucho más "de opinión.")