Är ljuset vi ser från stjärnor extremt gammalt?

Ja, ljusets hastighet i vakuum (eller c ) är 299 792 458 m / s och en ljusår är avståndet som ljuset färdas på ett Julian år (365,25 dagar), vilket kommer ut som 9.4605284 × 10 ¹⁵ meter. Eftersom c är den maximala hastighet med vilken all energi, materia och information i universum kan färdas, är det den universella fysiska konstanten på vilken ljusåret ( ly ) som en av de astronomiska längdenheterna är baserad.

Det betyder att synligt ljus som elektromagnetisk strålning inte kan färdas snabbare än c och under ett julianår kan det korsa ett maximalt avstånd på

d = t * c

d är avstånd i meter

t tid i sekunder

c ljusets hastighet i vakuum i meter per sekund

Om vi beräknar detta avstånd för ett 4.243 ly avlägset objekt, kommer det ut som 4.243 * 365.25 * 86,400 s * 299,792,458 m * sˉ¹ eller exakt 40,141,879,395,160,334,4 meter (ungefär 40 biljoner kilometer eller 25 biljoner mil).

Det är avståndet som ljuset reste sedan det senast reflekterades av (eller i vårt fall sänds från, eftersom Proxima Centauri är en röd dvärg stjärna) ytan o f ett himmelskt objekt som skulle vara 4.243 julian år senare synligt vid vår observationspunkt, i detta fall vår planet Jorden varifrån avståndet till Proxima Centauri du citerade mättes.

Ju kraftigare teleskopet är, desto längre in i det förflutna kan vi se eftersom ljuset är mycket äldre! Detta är detsamma oavsett avståndet till objektet du observerar, men astronomi är särskilt snyggt i detta avseende och vi kan observera objekt som är så avlägsna att vi ser dem från den tid då de fortfarande bildades.

För ytterligare läsning på andra enheter som används för att mäta långt borta objekt kan du vara intresserad av att läsa den här frågan på parsec.

Kommentarer

• Så när vi tittar på natthimlen tittar vi på det förflutna. Låt ’ säga en av stjärnorna vi ser i himlen gick supernova och är inte där längre och låt ’ s säga att denna supernova var ’ liten ’ och kunde ’ bara sett om du var bokstavligen bredvid stjärnan. Låt ’ s säg att den här stjärnan är ungefär fyra gånger bort. Så om 4 år kommer vi inte att se stjärnan längre?
• @NuWin Inget sådant som en supernova så liten. Om fyra år skulle du se supernovan (efter att ljuset redan har färdats i fyra år från en observatörs perspektiv på jorden) som gradvis skulle blekna tills det ’ inte längre syns. för blotta ögat. Alla skulle också dö.

Ett djupare svar är ”ja och nej”. I själva ljusets referensram är resan från Proxima till här omedelbar. I vår referensram tar det fyra år – allt detta är bundet i relativitet och rymdtidens natur.

Men i vardaglig mening ser vi verkligen tillbaka i tiden mot ljus från stjärnorna. p>

Kommentarer

• ” I referensramen för själva ljuset är resan från Proxima till här omedelbar . ” Kan du utöka det med någon förklaring snälla?
• I allmänhet är realitetstid och tid en del av en enda ” spacetime ” och om ett objekt färdas genom rymdtiden med ljusets hastighet upplever det inte tid. Denna sv.wikipedia.org / wiki / World_line kan hjälpa, men som många Wikipedia-artiklar om vetenskap tar det inte ’ många fångar när det gäller att introducera ett ämne.
• Det blir konstigt (på ett sätt som en normal allmän relativitet) när du tänker på foton ’ s perspektiv. Fotonen släpps ut av stjärnan och tas emot av ögat omedelbart. I verklig mening kunde den foton inte ha släppts om inte ” universum visste ” (eller ” strukturerad så … ”) att ditt öga skulle vara där för att titta på det just det ögonblick du tittade på det. Varje foton måste ha både en början och ett slut ” redan på plats ”. Så ett universum med bara en enda stjärna kunde inte avge fotoner eftersom det inte skulle finnas något att ta emot dem.

Ljuset som slår oss från Proxima Centauri är faktiskt inte nödvändigtvis 4,243 år gammalt. Kanske skapades några av de fotoner som anlände hit i Proximas fotosfär. Men en del av dem kommer att ha skapats i mitten av stjärnan, och det kan ta många år för dessa fotoner att komma fram till fotosfären, där de sedan ”emitteras”.

För vår sol är det skrivet (i Wikipedia: s artikel om vår Sun ):

” Gammastrålarna (högenergifotoner) som släpps ut i fusionsreaktioner absorberas i bara några millimeter solplasma och släpps sedan ut igen i slumpmässig riktning och med något lägre energi. Därför tar det lång tid för strålning att nå solens yta. Uppskattningar av fotons restid mellan 10 000 och 170 000 år. ”

På samma sätt kan många av fotonerna som kommer från Proxima vara många tiotusentals år gamla. Deras restid från Proximas fotosfär är bara en liten del av deras resa till jorden.

Kommentarer

• Jag tycker att det är användbart och intressant att nämna (+1), men denna typ av ’ slumpmässig promenad ’ idealisering slår mig som mer än lite konstigt och missvisande. Det ’ är svårt att förstå påståendet att någon foton nära fotosfären faktiskt är ” samma ” foton producerar nära kärnan i något avlägset förflutet, eftersom fotonantalet är drastiskt icke-konserverat under absorptions- / utsläppsprocessen. På baksidan, eftersom fotoner är identiska på ett sätt som är starkare än några klassiska objekt kan vara, skillnaden mellan ” samma fotoner ” vs ” olika fotoner ” är inte ’ t mycket meningsfullt i första hand.
• Ja, @StanLiou, det här är en karaktär, men som du säger, åtminstone lite intressant. Vad gäller ” samma ” vs ” olika ” fotoner, ja, det finns många mysterier i universum, och det här är en av dem.
• Man kan också prata om ljusfotoner som reste tusentals år från en annan stjärna innan de slog Proxima Centauri och därefter släpptes mot vår planet. Men jag tror inte ’ att sådana slingrar av fotoner innan utsläpp mot jorden har något att göra med OP.
• Nej, jag vet verkligen inte ’ håller inte med. De fotoner som absorberas och släpps ut är egentligen inte samma fotoner. De har olika energier och en annan (slumpmässig) riktning. Man kan säga att energin som släpps ut från stjärnans ’ s kärna tar 100 000 år att komma till fotosfären, men inte fotonerna.
• Fel. Fotonerna som anländer till jorden släpps ut (per definition) från fotosfären. Fotonerna som släpps ut i kärnan är hårda röntgenstrålar med genomsnittliga fria banor på ett mm.

Allt ljus vi ser är från det förflutna. Ljuset från en glödlampa på 3 meters avstånd kommer 10 ns efter att den lämnat glödlampan i ditt öga. För korta sträckor är denna fördröjning försumbar (10 ns är 10 billionths av en sekund), men i astronomisk skala blir den betydande. Ljus från solen tar 8 minuter och 20 sekunder att nå jorden, så när vi ser solen är det solen som för 8 minuter sedan. Om solen plötsligt skulle dö skulle vi inte märka det i 8 minuter.

Detsamma gäller andra stjärnor i vår Galaxy. Ljuset från en stjärna vid 4 ljusår tar fyra år att nå oss; det är definitionen av ett ljusår.

Man kan göra följande jämförelse: antar att det finns en stad 100 bilår från var du bor.Det betyder att det tar en bil 100 år att nå dig. När en bil från den staden når dig idag lämnade den 1914. Den kommer inte att vara en sedan sedan 2010, men en Ford T. När bilen anländer ser du 100 år tidigare.

Detta att titta på historia är mycket bekvämt för kosmologer. Du vill veta hur galaxer såg ut för 13,5 miljarder år sedan, när universum fortfarande var ung? Titta, leta efter ljus som har pågått för den tiden. Det lämnade galaxen under undersökning för 13,5 miljarder år sedan och visar dig hur den galaxen såg ut vid den tiden. Den berättar inte något om det nuvarande tillståndet. Det kan ha kolliderat med en annan galax eller absorberats av ett svart hål. Det finns inget sätt att veta annat än att vänta ytterligare 13,5 miljarder år, tills det ljus som emitteras nu når oss.

En annan intressant sak att observera från det förflutna är den kosmiska mikrovågsbakgrundsstrålningen (CMB). Det är strålningen från Big Bang, som har pågått i 13,8 miljarder år. Naturligtvis är Big Bang idag historia, men tack vare den ”begränsade” ljushastigheten pågår denna historia kontinuerligt för oss.

redigera
Ange relativitet. Så vi säger att ljuset från Proxima Centauri har pågått i 4,2 år, men bara ur vår synvinkel . När objekt går närmare ljusets hastighet saktar tiden ner, och i slutändan när du når ljushastigheten skulle tiden sluta helt. Nu färdas fotoner med ljusets hastighet, så för dem är tiden stilla. Ur fotonens synvinkel reser den hela sträckan från Proxima Centauri till jorden omedelbart : den kommer till jorden samtidigt som den lämnar Proxima Centauri! (Du kan inte göra detta med objekt som har massa.)

Att resa med lätt hastighet har konsekvenser för båda Förutom ingen upplevelse av tid, uppfattar fotoner inget utrymme i riktning mot sin resa. Således täcker deras ”ögonblickliga” rymdfärd noll avstånd. Med andra ord uppfattar varje foton din ögonglob som ska fästas till fotosfären av Alpha Centauri, vilket möjliggör en mycket kort restid …

Kommentarer

• Så … i referensramen för foton, det gick ingenstans, omedelbart. Ändå pratar du om fotoner och ” deras resor ” – men uppenbarligen fanns det ingen resa och kan ALDRIG VARA alla resor. Vad betyder det för existerar ’ exakt 0 gånger? Det låter som att du ’ säger i referensramen för fotoner, fotoner finns inte ’.