Is het licht dat we van sterren zien extreem oud?

Ja, de lichtsnelheid in vacuüm (of c ) is 299.792.458 m / s en één lichtjaar is de afstand die het licht aflegt in één Julisch jaar (365,25 dagen), dat komt uit als 9,4605284 × 10 ¹⁵ meter. Aangezien c de maximale snelheid is waarmee alle energie, materie en informatie in het heelal kan reizen, is het de universele fysieke constante waarop het lichtjaar ( ly ) als een van de astronomische lengte-eenheden is gebaseerd.

Dat betekent dat zichtbaar licht als elektromagnetische straling niet kan reizen sneller dan c en in één Juliaanse jaar kan het een maximale afstand afleggen van

d = t * c

d is afstand in meters

t tijd in seconden

c de lichtsnelheid in vacuüm in meters per seconde

Als we deze afstand berekenen voor een ly verafgelegen object van 4,243, komt dat uit als 4.243 * 365.25 * 86,400 s * 299,792,458 m * sˉ¹ of precies 40.141.879.395.160.334,4 meter (ongeveer 40 biljoen kilometer of 25 biljoen mijl).

Dat is de afstand die het licht heeft afgelegd sinds het voor het laatst werd gereflecteerd door (of in ons geval uitgestraald, aangezien Proxima Centauri een rode dwerg ster is) het oppervlak o Als een hemellichaam 4.243 Juliaanse jaar later zichtbaar zou zijn op ons observatiepunt, in dit geval onze planeet Aarde vanwaar de afstand tot Proxima Centauri die je citeerde, werd gemeten.

Hoe krachtiger de telescoop, hoe verder we in het verleden kunnen kijken omdat het licht veel ouder is! Dit gaat hetzelfde ongeacht de afstand van het object dat je observeert, maar astronomie is in dit opzicht bijzonder netjes en we kunnen objecten observeren die zo ver weg zijn dat we ze zien uit de tijd dat ze zich nog aan het vormen waren.

Voor meer informatie over andere eenheden die worden gebruikt om verafgelegen objecten te meten, is het wellicht interessant om deze vraag op de parsec.

te lezen. Opmerkingen

• Dus als we naar de nachtelijke hemel kijken, kijken we naar het verleden. Laten we ‘ s een van de sterren zeggen we zien in de lucht een supernova gaan en is er niet meer en laten ‘ zeggen dat deze supernova ‘ klein was ‘ en kan ‘ worden gezien alleen als u letterlijk naast de ster stond. Laat ‘ s zeggen dat deze ster ongeveer vier keer verwijderd is. Dus over vier jaar zullen we de ster niet meer zien, toch?
• @NuWin Niet zoiets als een supernova zo klein. Over vier jaar zou je de supernova zien (nadat het licht al vier jaar heeft gereisd vanuit het perspectief van een waarnemer op aarde) die geleidelijk zou vervagen totdat hij ‘ niet meer zichtbaar is met het blote oog. Ook zou iedereen doodgaan.

Een dieper antwoord is “ja en nee”. In het referentiekader van het licht zelf is de reis van Proxima naar hier ogenblikkelijk. In ons referentiekader duurt het vier jaar – dit hangt allemaal samen met de relativiteitstheorie en de aard van de ruimtetijd.

Maar in de alledaagse zin kijken we inderdaad terug in de tijd naar het licht van de sterren.

Opmerkingen

• ” In het referentiekader van het licht zelf is de reis van Proxima naar hier ogenblikkelijk . ” Kunt u daar wat uitleg over geven, alstublieft?
• In het algemeen maken ruimte en tijd deel uit van een enkele ” ruimtetijd ” en als een object met de snelheid van het licht door de ruimtetijd reist, ervaart het geen tijd. Dit en.wikipedia.org / wiki / World_line kan helpen, hoewel het, net als veel Wikipedia-artikelen over wetenschap, ‘ niet veel gevangenen kost als het gaat om het introduceren van een onderwerp.
• Het wordt raar (op een normale, algemene relativiteitstheorie manier) als je denkt aan het perspectief van het foton ‘. Het foton wordt uitgezonden door de ster en onmiddellijk door uw oog ontvangen. In feite had dat foton niet kunnen worden uitgezonden tenzij ” het universum ” kende (of ” zodanig gestructureerd … “) dat uw oog er zou zijn om ernaar te kijken op het moment dat u ernaar keek. Elk foton moet zowel een begin als een einde hebben ” al aanwezig “. Dus een universum met slechts één ster kan geen fotonen uitzenden omdat er niets is om ze te ontvangen.

Eigenlijk is het licht dat ons vanuit Proxima Centauri treft niet noodzakelijk 4.243 jaar oud. Misschien zijn enkele van de fotonen die hier aankomen, gemaakt in de fotosfeer van Proxima. Maar sommigen van hen zullen in het midden van de ster zijn gemaakt en het kan vele jaren duren voordat deze fotonen bij de fotosfeer aankomen, waar ze vervolgens worden “uitgezonden”.

Voor onze zon staat er geschreven (in het Wikipedia-artikel over onze zon ):

” De gammastralen (hoogenergetische fotonen) die vrijkomen bij fusiereacties worden geabsorbeerd in slechts enkele millimeters zonneplasma en vervolgens weer uitgezonden in een willekeurige richting en met iets lagere energie. Daarom duurt het lang voordat straling het oppervlak van de zon bereikt. Schattingen van de reistijd van fotonen tussen 10.000 en 170.000 jaar. “

Evenzo kunnen veel van de fotonen die vanuit Proxima arriveren vele tienduizenden jaren oud zijn. Hun reistijd vanaf de fotosfeer van Proxima is slechts een klein deel van hun reis naar de aarde.

Opmerkingen

• Ik denk dat dit nuttig en interessant is voor vermelden (+1), maar dit soort ‘ willekeurige wandeling ‘ idealisatie lijkt me meer dan een beetje vreemd en misleidend. Het ‘ s moeilijk te begrijpen voor de bewering dat een foton in de buurt van de fotosfeer in feite de ” dezelfde ” foton produceert nabij de kern in een ver verleden, aangezien het fotonaantal drastisch niet behouden blijft tijdens het absorptie- / emissieproces. Aan de andere kant, aangezien fotonen identiek zijn op een manier die sterker is dan alle klassieke objecten zouden kunnen zijn, het onderscheid tussen ” dezelfde fotonen ” vs ” verschillende fotonen ” is in de eerste plaats niet ‘ t erg zinvol.
• Ja, @StanLiou, dit is een eigenaardigheid, maar zoals je zegt, in ieder geval een beetje interessant. Met betrekking tot ” zelfde ” vs ” verschillend ” fotonen, nou, er zijn veel mysteries in het universum, en dit is er een van.
• Je zou ook kunnen praten over fotonen van licht die duizenden jaren van een andere ster reisden voordat ze Proxima troffen Centauri en vervolgens uitgestoten naar onze planeet. Maar ik denk niet ‘ dat dergelijke meanderingen van fotonen vóór emissie naar de aarde iets te maken hebben met het OP.
• Nee, ik heb niet ‘ niet mee eens. Die fotonen die worden geabsorbeerd en opnieuw worden uitgezonden, zijn niet echt dezelfde fotonen. Ze hebben verschillende energieën en een andere (willekeurige) richting. Je zou kunnen zeggen dat de energie die wordt uitgezonden door de kern van de ster ‘ 100.000 jaar nodig heeft om in de fotosfeer te komen, maar niet door de fotonen.
• Onjuist. De fotonen die op de aarde aankomen, worden (per definitie) uitgezonden vanuit de fotosfeer. De fotonen die in de kern worden uitgezonden zijn harde röntgenstralen met gemiddelde vrije paden van een mm.

Al het licht dat we zien is van het verleden. Het licht van een gloeilamp op 3 meter afstand komt 10 ns nadat het de lamp in je oog heeft gelaten binnen. Voor korte afstanden is deze vertraging verwaarloosbaar (10 ns is 10 miljardste van een seconde), maar op astronomische schaal wordt ze significant. Licht van de zon heeft 8 minuten en 20 seconden nodig om de aarde te bereiken, dus als we de zon zien, is het de zon alsof het 8 minuten geleden was. Als de zon plotseling zou sterven, zouden we het 8 minuten niet merken.

Hetzelfde geldt voor andere sterren in onze Melkweg. Het licht van een ster op 4 lichtjaar heeft 4 jaar nodig om ons te bereiken; het is de definitie van een lichtjaar.

Je zou de volgende vergelijking kunnen maken: stel dat er een stad is op 100 autojaren van waar je woont.Dat betekent dat een auto 100 jaar nodig heeft om u te bereiken. Wanneer een auto uit die stad u vandaag bereikt, vertrok hij in 1914. Het zal geen sedan uit 2010 zijn, maar een Ford T. Als de auto arriveert, lijkt u 100 jaar in het verleden.

Dit geschiedenis bekijken is erg handig voor kosmologen. Wil je weten hoe sterrenstelsels er 13,5 miljard jaar geleden uitzagen, toen het heelal nog jong was? Zoek naar licht dat al die tijd aan de gang was. Het verliet het sterrenstelsel dat we bestudeerden 13,5 miljard jaar geleden en laat zien hoe dat melkwegstelsel er toen uitzag. Het vertelt je niets over de huidige staat ervan. Het is mogelijk in botsing gekomen met een ander sterrenstelsel of geabsorbeerd door een zwart gat. Er is geen andere manier om te weten dan nog 13,5 miljard jaar te wachten tot het nu uitgezonden licht ons zal bereiken.

Een ander interessant ding om te observeren uit dat verre verleden is de Cosmic Microwave Background Radiation (CMB). Het is de straling van de oerknal, die al 13,8 miljard jaar aan de gang is. Tegenwoordig is de oerknal natuurlijk geschiedenis, maar dankzij de “beperkte” lichtsnelheid is deze geschiedenis voor ons continu gaande.

bewerken
Voer de relativiteitstheorie in. Dus we zeggen dat het licht van Proxima Centauri al 4,2 jaar aan de gang is, maar alleen vanuit ons standpunt . Naarmate objecten dichter bij de lichtsnelheid komen, vertraagt hun tijd, en uiteindelijk stopt de tijd volledig wanneer je de lichtsnelheid bereikt. Nu reizen fotonen met de snelheid van het licht, dus voor hen staat de tijd stil. Vanuit het oogpunt van het foton legt het de hele afstand af van Proxima Centauri naar de aarde onmiddellijk : het komt op de aarde aan op hetzelfde moment dat het Proxima Centauri verlaat! (Je kunt dit “niet doen met objecten met massa.)

Sommige antwoorden op deze vraag bevatten iets te veel drogredenen. Hoewel het waar is dat een foton geen tijd ervaart, vroeg het OP naar licht dat wordt uitgezonden door Proxima Centuri zoals waargenomen vanaf de aarde. Aangezien de pc 4 lichtjaar verwijderd is, heeft het licht er 4 jaar over gedaan om ons te bereiken – aangezien noch wij, noch het Centuri-systeem ten opzichte van elkaar reizen met relativistische snelheden (bijna lichtsnelheid; ergens, afhankelijk van de context, tussen ~ 5% van c en 20% van c is waar we beginnen te praten over de snelheden die relativistisch zijn). Een deel van het licht werd tussen daar en hier geabsorbeerd (door stof of ionen) en werd waarschijnlijk opnieuw uitgezonden als infrarood licht, maar het meeste (het zichtbare deel) reisde de hele weg ononderbroken af, dus ja, het begon zijn reis 4 jaren geleden. Maar merk op dat Proxima niet met het blote oog zichtbaar is, dus het is geen erg robuust voorbeeld.

Opmerkingen

• Ironisch dat dit antwoord begint met een klacht over sofisterij, en eindigt met sofisterij;)

Reizen met lichte snelheid heeft gevolgen voor beide ruimte en tijd. Behalve dat ze geen tijd ervaren, nemen fotonen geen ruimte waar in de richting van hun reis. Hun onmiddellijke ruimtereis beslaat dus geen afstand. Met andere woorden, elk foton neemt waar dat je oogbol vastzit aan de fotosfeer van Alpha Centauri, waardoor een zeer korte reistijd mogelijk is …

Opmerkingen

• Dus … in het referentiekader van het foton, het ging onmiddellijk nergens heen. Toch heb je het over fotonen en ” hun reis ” – maar blijkbaar was er geen reizen en kan het NOOIT elke reis. Wat betekent het om bestaat ‘ precies 0 keer? Het klinkt alsof je ‘ zegt dat in het referentiekader van fotonen fotonen niet ‘ bestaan.