La luce che vediamo dalle stelle è estremamente vecchia?

Sì, il la velocità della luce nel vuoto (o c ) è 299.792.458 m / se uno anno luce è la distanza percorsa dalla luce in un anno giuliano (365,25 giorni), che esce come 9.4605284 × 10 ¹⁵ metri. Poiché c è la velocità massima alla quale tutta lenergia, la materia e le informazioni nellUniverso possono viaggiare, è la costante fisica universale su cui lanno luce ( ly ) come si basa una delle unità astronomiche di lunghezza.

Ciò significa che la luce visibile come radiazione elettromagnetica non può viaggiare più veloce di c e in un anno giuliano può percorrere una distanza massima di

d = t * c

d è la distanza in metri

t tempo in secondi

c la velocità della luce nel vuoto in metri al secondo

Se calcoliamo questa distanza per un oggetto distante 4,243 ly , risulta 4.243 * 365.25 * 86,400 s * 299,792,458 m * sˉ¹ o esattamente 40.141.879.395.160.334,4 metri (circa 40 trilioni chilometri o 25 trilioni di miglia).

Questo è il distanza percorsa dalla luce dallultima volta che è stata riflessa (o nel nostro caso emessa, poiché Proxima Centauri è una stella nana rossa ) la superficie o f un oggetto celeste deve essere 4.243 anni giuliani dopo visibile nel nostro punto di osservazione, in questo caso il nostro pianeta Terra da dove è stata misurata la distanza da Proxima Centauri che hai citato.

Quanto più potente è il telescopio, tanto più nel passato possiamo vedere perché la luce è molto più vecchia! Questo è lo stesso indipendentemente dalla distanza delloggetto che stai osservando, ma lastronomia è particolarmente accurata a questo riguardo e possiamo osservare oggetti così distanti che li vediamo dal momento in cui si stavano ancora formando.

Per ulteriori letture su altre unità utilizzate per misurare oggetti lontani potresti essere interessato a leggere questa domanda sul parsec.

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• Quindi, quando guardiamo il cielo notturno, guardiamo al passato. Diciamo ‘ una delle stelle vediamo nel cielo che è diventata una supernova e non cè più e lascia che ‘ s dica che questa supernova era ‘ piccola ‘ e potresti ‘ essere stato visto solo se tu fossi letteralmente accanto alla stella. Lascia ‘ s diciamo che questa stella è a circa 4 anni di distanza. Quindi tra 4 anni non la vedremo più, giusto?
• @NuWin Nessuna cosa come una supernova così piccola. Tra quattro anni vedresti la supernova (dopo che la luce ha già viaggiato per quattro anni dalla prospettiva di un osservatore sulla Terra) che svanirebbe gradualmente fino a quando ‘ non sarà più visibile ad occhio nudo. Inoltre, morirebbero tutti.

Una risposta più profonda è “sì e no”. Nel quadro di riferimento della luce stessa il viaggio da Proxima a qui è istantaneo. Nel nostro quadro di riferimento ci vogliono quattro anni: tutto questo è legato alla relatività e alla natura dello spaziotempo.

Ma nel senso quotidiano stiamo davvero guardando indietro nel tempo alla luce delle stelle.

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• ” Nel quadro di riferimento della luce stessa il viaggio da Proxima a qui è istantaneo . ” Potresti approfondire questo argomento con qualche spiegazione, per favore?
• In generale, spazio e tempo di realtività fanno parte di un unico ” spaziotempo ” e se un oggetto viaggia attraverso lo spaziotempo alla velocità della luce, allora non sperimenta il tempo. Questo en.wikipedia.org / wiki / World_line potrebbe aiutare, anche se, come molti articoli scientifici di Wikipedia, ‘ non fa molti prigionieri quando si tratta di introdurre un argomento.
• Diventa strano (in un modo normale di relatività generale) quando pensi alla prospettiva del fotone ‘. Il fotone viene emesso dalla stella e ricevuto dal tuo occhio istantaneamente. In un senso reale, quel fotone non avrebbe potuto essere emesso a meno che ” luniverso non conoscesse ” (o ” strutturato in modo tale … “) che il tuo occhio sarebbe lì a guardarlo esattamente nel momento in cui lo hai guardato. Ogni fotone deve avere un inizio e una fine ” già presenti “. Quindi un universo con una sola stella non potrebbe emettere fotoni perché non ci sarebbe nulla per riceverli.

In realtà, la luce che ci colpisce da Proxima Centauri non ha necessariamente 4.243 anni. Forse alcuni dei fotoni che arrivano qui sono stati creati nella fotosfera di Proxima. Ma alcuni di loro saranno stati creati al centro della stella, e questi fotoni potrebbero impiegare molti anni per arrivare alla fotosfera, dove vengono poi “emessi”.

Per il nostro sole, è scritto (nellarticolo di Wikipedia sul nostro Sole ):

” I raggi gamma (fotoni ad alta energia) rilasciati nelle reazioni di fusione vengono assorbiti solo in pochi millimetri di plasma solare e poi riemessi nuovamente in una direzione casuale ea unenergia leggermente inferiore. Pertanto, la radiazione impiega molto tempo per raggiungere la superficie del Sole. Le stime del tempo di viaggio del fotone sono comprese tra 10.000 e 170.000 anni. “

Allo stesso modo, molti dei fotoni che arrivano da Proxima potrebbero avere molte decine di migliaia di anni. Il loro tempo di viaggio dalla fotosfera di Proxima è solo una piccola parte del loro viaggio sulla Terra.

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• Penso che sia utile e interessante per menzione (+1), ma questo tipo di ‘ passeggiata aleatoria ‘ mi sembra più che un po strano e fuorviante. ‘ è difficile dare un senso allaffermazione secondo cui qualsiasi fotone vicino alla fotosfera è in realtà lo ” stesso ” il fotone produce vicino al nucleo in un passato lontano, poiché il numero di fotoni è drasticamente non conservato durante il processo di assorbimento / emissione. Daltro canto, poiché i fotoni sono identici in un modo più forte di qualsiasi oggetto classico potrebbe essere, la distinzione tra ” stessi fotoni ” e ” fotoni diversi ” non è ‘ molto significativo in primo luogo.
• Sì, @StanLiou, questa è una stranezza, ma come dici tu, almeno un po interessante. Quanto a ” stesso ” vs ” diverso ” fotoni, beh, ci sono molti misteri nelluniverso, e questo è uno di quelli.
• Si potrebbe anche parlare di fotoni di luce che hanno viaggiato migliaia di anni da unaltra stella prima di colpire Proxima Centauri e successivamente emessi verso il nostro pianeta. Ma non ‘ penso che tali meandri di fotoni prima dellemissione verso la terra abbiano qualcosa a che fare con lOP.
• No, davvero non ‘ sono daccordo. Quei fotoni che vengono assorbiti e riemessi non sono realmente gli stessi fotoni. Hanno energie diverse e una direzione (casuale) diversa. Si potrebbe dire che lenergia emessa dal nucleo della stella ‘ impiega 100.000 anni per raggiungere la fotosfera, ma non i fotoni.
• Sbagliato. I fotoni che arrivano sulla Terra vengono emessi (per definizione) dalla fotosfera. I fotoni emessi nel nucleo sono raggi X duri con percorsi liberi medi di un mm.

Tutta la luce che vediamo proviene dal passato. La luce di una lampadina a 3 metri di distanza arriva 10 ns dopo averla lasciata negli occhi. Per brevi distanze questo ritardo è trascurabile (10 ns è 10 miliardesimi di secondo), ma a scala astronomica diventa significativo. La luce del Sole impiega 8 minuti e 20 secondi per raggiungere la Terra, quindi quando vediamo il Sole è il Sole come 8 minuti fa. Se il Sole morisse improvvisamente, non lo noteremmo per 8 minuti.

Lo stesso vale per altre stelle nella nostra galassia. La luce di una stella a 4 anni luce impiega 4 anni per raggiungerci; è la definizione di un anno luce.

Si potrebbe fare il seguente confronto: supponiamo che ci sia una città a 100 anni di macchina da dove vivi.Ciò significa che unauto impiega 100 anni per raggiungerti. Quando unauto proveniente da quella città ti raggiunge oggi, è partita nel 1914. Non sarà una berlina del 2010, ma una Ford T. Quando lauto arriva, stai guardando 100 anni nel passato.

Questo esaminare la storia è molto conveniente per i cosmologi. Vuoi sapere che aspetto avevano le galassie 13,5 miliardi di anni fa, quando lUniverso era ancora giovane? Bene, cerca la luce che è stata in corso per quel tempo. Ha lasciato la galassia sotto studio 13,5 miliardi di anni fa e ti mostra come appariva quella galassia in quel momento. Non ti dice nulla sullo stato attuale di essa. Potrebbe essersi scontrato con unaltra galassia o essere stato assorbito da un buco nero. Non cè modo di saperlo se non aspettare altri 13,5 miliardi di anni, finché la luce emessa ora non ci raggiungerà.

Unaltra cosa interessante da osservare da quel lontano passato è la radiazione cosmica di fondo a microonde (CMB). Sono le radiazioni del Big Bang, in atto da 13,8 miliardi di anni. Ovviamente oggi il Big Bang è storia, ma grazie alla velocità della luce “limitata” questa storia è continuamente in corso per noi.

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Inserisci relatività. Quindi diciamo che la luce di Proxima Centauri è in corso da 4,2 anni, ma solo dal nostro punto di vista . Man mano che gli oggetti si avvicinano alla velocità della luce, il loro tempo rallenta e alla fine, quando raggiungi la velocità della luce, il tempo si ferma completamente. Ora i fotoni viaggiano alla velocità della luce, quindi per loro il tempo è fermo. Dal punto di vista del fotone percorre lintera distanza da Proxima Centauri alla Terra istantaneamente : arriva sulla Terra nello stesso momento in cui lascia Proxima Centauri! (Non puoi farlo con oggetti che hanno massa.)

Ci sono un po troppi sofismi in alcune delle risposte a questa domanda. Anche se è vero che un fotone non sperimenta il tempo, lOP chiedeva della luce emessa da Proxima Centuri osservata dalla Terra. Poiché il PC è a 4 anni luce di distanza, la luce ha impiegato 4 anni per raggiungerci, poiché né noi né il sistema Centuri viaggiamo, luno rispetto allaltro, a velocità relativistiche (vicino alla velocità della luce; da qualche parte, a seconda del contesto, tra ~ 5% di ce 20% di c è il punto in cui iniziamo a parlare di velocità relativistiche). Parte della luce è stata assorbita (dalla polvere o dagli ioni) tra lì e qui ed è stata probabilmente riemessa come luce a infrarossi, ma la maggior parte (la parte visibile) ha viaggiato per tutto il percorso ininterrottamente, quindi sì, ha iniziato il suo viaggio 4 anni fa. Ma tieni presente che Proxima non è visibile ad occhio nudo, quindi non è un esempio molto affidabile.

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• È ironico che questa risposta inizi con un reclamo sui sofismi e termina con i sofismi;)

Viaggiare alla velocità della luce ha implicazioni per entrambi spazio e tempo. Oltre a nessuna esperienza del tempo, i fotoni non percepiscono nessuno spazio nella direzione del loro viaggio. Così il loro viaggio spaziale “istantaneo” copre una distanza zero. In altre parole, ogni fotone percepisce il tuo bulbo oculare come attaccato alla fotosfera di Alpha Centauri, consentendo così un tempo di viaggio molto breve …

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• Quindi … nel quadro di riferimento del fotone, non è andato da nessuna parte, istantaneamente. Tuttavia stai parlando di fotoni e ” il loro viaggio ” – ma a quanto pare non cerano viaggi e NON PUO ESSERE MAI qualsiasi viaggio. Cosa significa esiste ‘ esattamente 0 volte? Sembra che tu ‘ stia dicendo che nel quadro di riferimento dei fotoni, i fotoni ‘ non esistono.