Является ли свет, который мы видим от звезд, очень старым?

23

Наша ближайшая звезда Проксима Центавра находится на расстоянии 4,243 световых года от Земли.

Значит ли это, что мы видим свет, которому каждый день 4,243 года?

— Гири
источник

1

Некоторые интересные моменты: некоторые объекты находятся на расстоянии 4000-6000 световых лет, это означает, что свет, который мы видим от них сегодня, был сформирован, когда мы все еще использовали каменные орудия здесь на земле

— RhysW

1

4000 световых лет в основном были бы все еще в нашей галактике, что составляет примерно 100000 световых лет в поперечнике, и 3000-6000 световых лет толщиной. Большинство галактик находятся как минимум в миллионах световых лет от нас.

— Арне

21

Да, скорость света в вакууме (или с ) составляет 299 792 458 м / с, а один световой год - это расстояние, которое свет проходит за один юлианский год (365,25 дней), что составляет 9,4605284 × 10 ¹⁵ метров. Так как с это максимальная скорость , при которой вся энергия, материя и информация во Вселенной могут путешествовать, это универсальная физическая константа , на которой световой год ( LY основан) в качестве одного из астрономических единиц длины.

Это означает, что видимый свет как электромагнитное излучение не может распространяться быстрее, чем с, и за один юлианский год он может пройти максимальное расстояние

d = t * c

d это расстояние в метрах

t время в секундах

c скорость света в вакууме в метрах в секунду

Если вычислить это расстояние для 4,243 LY удаленного объекта, который выходит как 4.243 * 365.25 * 86,400 s * 299,792,458 m * sˉ¹и ровно 40,141,879,395,160,334.4 метров (около 40 триллионов километров или 25 триллионов милей).

Это расстояние, которое свет прошел с момента последнего отражения (или, в нашем случае, испускания, поскольку Проксима Центавра - звезда красного карлика ), поверхность небесного объекта, которая должна быть через 4,243 юлианских года видимой в нашей точке наблюдения, в этом в случае нашей планеты Земля, откуда было измерено расстояние до Проксимы Центавра, которое вы указали.

Чем мощнее телескоп, тем дальше в прошлое мы можем видеть, потому что свет намного старше! Это происходит одинаково независимо от расстояния до объекта, который вы наблюдаете, но астрономия особенно хороша в этом отношении, и мы можем наблюдать объекты, которые находятся так далеко, что мы видим их с того времени, когда они еще формировались.

Для дальнейшего изучения других единиц измерения, используемых для измерения удаленных объектов, вам может быть интересно прочитать этот вопрос на парсеке.

— TildalWave
источник

Поэтому, когда мы смотрим на ночное небо, мы смотрим на прошлое. Скажем, одна из звезд, которую мы видим на небе, стала сверхновой и ее больше нет, и скажем, эта сверхновая была «маленькой» и могла быть замечена, только если вы были буквально рядом со звездой. Допустим, эта звезда находится на расстоянии около 4 лет. Так что через 4 года мы больше не увидим звезду, верно?

— NuWin

1

@NuWin Нет такого понятия, как сверхновая, такая маленькая. Через четыре года вы увидите сверхновую (после того, как свет уже путешествует в течение четырех лет с точки зрения наблюдателя на Земле), которая постепенно исчезнет, пока она больше не будет видна невооруженным глазом. Кроме того, все умрут.

— Аураст

11

Более глубокий ответ - «да и нет». В системе отсчета самого света путешествие из Проксимы сюда происходит мгновенно. В нашей системе отсчета это занимает четыре года - все это связано в относительности и природе пространства-времени.

Но в повседневном смысле мы действительно оглядываемся назад в свете звезд.

— adrianmcmenamin
источник

1

«В системе отсчета самого света путешествие из Проксимы сюда мгновенно». Не могли бы вы остановиться на этом с некоторыми объяснениями, пожалуйста?

— vascowhite

2

В общем, реальность пространства и времени является частью единого «пространства-времени», и если объект путешествует в пространстве-времени со скоростью света, то он не испытывает времени. Это может помочь en.wikipedia.org/wiki/World_line , хотя, как и во многих научных статьях Википедии, не требуется много заключенных, когда речь заходит о введении предмета.

— adrianmcmenamin

2

Это становится странным (в обычном типе общей теории относительности), когда вы думаете о перспективе фотона. Фотон испускается звездой и мгновенно воспринимается вашим глазом. В реальном смысле этот фотон не мог бы испускаться, если бы «вселенная не знала» (или «структурировала такое ...»), что ваш глаз будет там, чтобы смотреть на него именно в тот момент, когда вы на него смотрите. Каждый фотон должен иметь как начало, так и конец, «уже на месте». Таким образом, вселенная только с одной звездой не могла излучать фотоны, потому что было бы нечего их принимать.

— CoolHandLouis

7

На самом деле, свет, падающий на нас из Проксимы Центавра, не обязательно 4,243 года. Возможно, некоторые из прибывающих сюда фотонов были созданы в фотосфере Проксимы. Но некоторые из них будут созданы в центре звезды, и этим фотонам может потребоваться много лет, чтобы достичь фотосферы, где они затем «излучаются».

Для нашего Солнца написано (в статье Википедии о нашем Солнце ):

«Гамма-лучи (фотоны высоких энергий), выделяющиеся в реакциях синтеза, поглощаются всего лишь несколькими миллиметрами солнечной плазмы, а затем снова излучаются в случайном направлении и при несколько меньшей энергии. Поэтому для достижения радиации требуется много времени поверхность Солнца. Оценки времени прохождения фотона колеблются между 10 000 и 170 000 лет ".

Точно так же многим фотонам, прибывающим из Проксимы, может быть много десятков тысяч лет. Время в пути от фотосферы Проксимы - лишь малая часть их путешествия на Землю.

— Cyberherbalist
источник

5

Я думаю, что это полезно и интересно упомянуть (+1), но такая идеализация «случайного блуждания» кажется мне более чем странной и вводящей в заблуждение. Трудно осмыслить утверждение о том, что любой фотон вблизи фотосферы на самом деле является «тем же» фотоном, который генерируется вблизи ядра в некотором отдаленном прошлом, поскольку число фотонов в процессе поглощения / испускания существенно не сохраняется. С другой стороны, поскольку фотоны идентичны в некоторой степени сильнее, чем могли бы быть любые классические объекты, различие между «одними и теми же фотонами» и «разными фотонами» не очень важно.

— Стэн Лиу

Да, @StanLiou, это странная вещь, но, как вы говорите, хотя бы немного интересная. Что касается «одинаковых» и «разных» фотонов, ну, во вселенной много загадок, и это одна из них.

— Киберболист

Можно также говорить о фотонах света, которые прошли тысячи лет от другой звезды, прежде чем попасть на Проксиму Центавра, а затем испустили ее на нашу планету. Но я не думаю, что подобные извилины фотонов перед излучением на Землю имеют какое-либо отношение к ОП.

— CoolHandLouis

1

Нет, я действительно не согласен. Те фотоны, которые поглощаются и переизлучаются, на самом деле не являются одинаковыми фотонами. У них разные энергии и разное (случайное) направление. Можно сказать, что энергия, излучаемая ядром звезды, занимает 100 000 лет, чтобы попасть в фотосферу, но не в фотоны.

— Dieudonné

3

Неправильно. Фотоны, прибывающие на Землю, излучаются (по определению) из фотосферы. Фотоны, излучаемые в ядре, представляют собой жесткие рентгеновские лучи со средним свободным расстоянием в миллиметр.

— Роб Джеффрис

4

Весь свет мы видим из прошлого. Свет от лампочки на расстоянии 3 метра приходит через 10 нс после того, как она осталась в вашем глазу. Для коротких расстояний эта задержка незначительна (10 нс - 10 миллиардных долей секунды), но в астрономическом масштабе она становится значительной. Свету от Солнца требуется 8 минут и 20 секунд, чтобы достичь Земли, поэтому, когда мы видим Солнце, это Солнце, как это было 8 минут назад. Если бы Солнце внезапно умерло, мы бы не заметили в течение 8 минут.

То же самое относится и к другим звездам в нашей Галактике. Свет от звезды в 4 световых года занимает 4 года, чтобы добраться до нас; это определение светового года.

Можно сделать следующее сравнение: предположим, есть город в 100 автомобилях от того места, где вы живете. Это означает, что автомобилю требуется 100 лет, чтобы добраться до вас. Когда машина из этого города доходит до вас сегодня, она уезжает в 1914 году. Это будет не седан 2010 года, а Ford T. Когда машина прибудет, вы ожидаете 100 лет назад.

Этот взгляд в историю очень удобен для космологов. Вы хотите знать, как выглядели галактики 13,5 миллиардов лет назад, когда Вселенная была еще молода? Ну, поищи свет, который был на тот момент. Она покинула галактику, которая изучалась 13,5 миллиардов лет назад, и показывает вам, как выглядела эта галактика в то время. Это ничего не говорит вам о текущем состоянии. Возможно, он столкнулся с другой галактикой или был поглощен черной дырой. Нет другого способа узнать, кроме как ждать еще 13,5 миллиардов лет, пока свет, излучаемый сейчас, не достигнет нас.

Еще одна интересная вещь, которую можно наблюдать из этого далекого прошлого, - это космическое микроволновое фоновое излучение (CMB). Это излучение Большого взрыва, которое продолжается уже 13,8 миллиардов лет. Конечно, сегодня Большой взрыв - это история, но благодаря «ограниченной» скорости света эта история постоянно идет к нам.

редактировать
Введите относительность. Итак, мы говорим, что свет от Проксима Центавра идет уже 4,2 года, но только с нашей точки зрения . По мере приближения объектов к скорости света их время замедляется, и в конечном итоге, когда вы достигнете скорости света, время полностью остановится. Сейчас фотоны движутся со скоростью света, поэтому для них время остановилось. С точки зрения фотона, он мгновенно проходит все расстояние от Проксимы Центавра до Земли : он прибывает на Землю одновременно с тем, как покидает Проксиму Центавра! (Вы не можете сделать это с объектами, которые имеют массу.)

— stevenvh
источник

3

В некоторых ответах на этот вопрос слишком много софистики. В то время как это правда, что фотон не испытывает время, ОП спрашивал о свете, излучаемом Проксимой Центури, как наблюдалось с Земли. Поскольку ПК находится на расстоянии 4 световых лет, свету потребовалось 4 года, чтобы добраться до нас - поскольку ни мы, ни система Centuri не движемся относительно друг друга на релятивистских скоростях (около скорости света; где-то, в зависимости от контекста, между ~ 5% с и 20% с - это то место, где мы начинаем говорить о релятивистских скоростях). Часть света была поглощена (пылью или ионами) между этим местом и здесь и, вероятно, была переизлучена в виде инфракрасного света, но большая часть его (видимая часть) прошла весь путь непрерывно, так что да, он действительно начал свой путь 4 много лет назад. Но обратите внимание, что Проксима не видна невооруженным глазом,

— Ли Чжи
источник

Странно, что этот ответ начинается с жалобы на софистику и заканчивается софистикой;)

— GreenAsJade

0

Путешествие со скоростью света влияет как на пространство, так и на время. Помимо отсутствия опыта во времени, фотоны не видят пространства в направлении своего движения. Таким образом, их «мгновенное» космическое путешествие охватывает нулевое расстояние. Другими словами, каждый фотон воспринимает ваше глазное яблоко как прикрепленное к фотосфере Альфы Центавра, что позволяет очень короткое время прохождения ...

— Ярон
источник