Czy światło, które widzimy z gwiazd jest wyjątkowo stare?

23

Nasza najbliższa gwiazda Proxima Centauri znajduje się w odległości 4.243 lat świetlnych od Ziemi.

Czy to oznacza, że codziennie widzimy światło, które ma 4.243 lata?

— Giri
źródło

1

Kilka interesujących punktów: Niektóre istoty znajdują się w odległości 4000-6000 lat świetlnych, co oznacza, że światło, które widzimy z nich dzisiaj, powstało, gdy wciąż używaliśmy kamiennych narzędzi tutaj na ziemi

— RhysW

1

W naszej galaktyce nadal znajdowałoby się 4000 lat świetlnych, które mają w przybliżeniu 100 000 lat świetlnych i grubość 3000-6000 lat świetlnych. Większość galaktyk znajduje się w odległości co najmniej milionów lat świetlnych.

— Arne

21

Tak, prędkość światła w próżni (lub c ) wynosi 299 792 458 m / s, a jeden rok świetlny to odległość, jaką światło pokonuje w ciągu jednego roku juliańskiego (365,25 dnia), która wynosi 9,4605284 × 10 ¹⁵ metrów. Ponieważ c jest maksymalną prędkością, z jaką może poruszać się cała energia, materia i informacja we Wszechświecie, jest to uniwersalna stała fizyczna, na której opiera się rok świetlny ( ly ) jako jedna z astronomicznych jednostek długości.

Oznacza to, że światło widzialne jako promieniowanie elektromagnetyczne nie może przemieszczać się szybciej niż c, aw ciągu jednego roku juliańskiego może przebyć maksymalną odległość

d = t * c

d to odległość w metrach

t czas w sekundach

c prędkość światła w próżni w metrach na sekundę

Jeśli obliczymy ten dystans dla 4,243 ly odległego obiektu, który wychodzi jako 4.243 * 365.25 * 86,400 s * 299,792,458 m * sˉ¹lub dokładnie 40,141,879,395,160,334.4 metrów (około 40 bilionów kilometrów lub 25 bilionów mil).

Jest to odległość przebyta przez światło od czasu jego ostatniego odbicia (lub w naszym przypadku emitowanego, ponieważ Proxima Centauri jest gwiazdą czerwonego karła ) na powierzchni obiektu niebieskiego, która ma być 4.243 lata później widoczne w naszym punkcie obserwacyjnym, w tym skrzynka naszej planety Ziemia, z której zmierzono podaną przez ciebie odległość do Proxima Centauri.

Im mocniejszy teleskop, tym dalej w przeszłość możemy zobaczyć, ponieważ światło jest znacznie starsze! Idzie to samo bez względu na odległość obserwowanego obiektu, ale astronomia jest szczególnie schludna pod tym względem i możemy obserwować obiekty tak odległe, że widzimy je od czasu, gdy się formowały.

Aby przeczytać więcej o innych jednostkach używanych do pomiaru obiektów odległych, możesz być zainteresowany przeczytaniem tego pytania.

— TildalWave
źródło

Więc kiedy patrzymy na nocne niebo, patrzymy w przeszłość. Powiedzmy, że jedna z gwiazd, które widzimy na niebie, poszła do supernowej i już jej nie ma, i powiedzmy, że ta supernowa była „mała” i można ją było zobaczyć tylko wtedy, gdy dosłownie byłeś obok gwiazdy. Powiedzmy, że ta gwiazda jest już około 4 lat stąd. Więc za 4 lata nie zobaczymy już gwiazdy, prawda?

— NuWin

1

@NuWin Nie ma czegoś takiego jak supernowa tak mała. Za cztery lata zobaczysz supernową (po tym, jak światło podróżuje już od czterech lat z perspektywy obserwatora na Ziemi), która stopniowo zaniknie, aż nie będzie już widoczna gołym okiem. Ponadto wszyscy zginą.

— Aurast,

11

Głębsza odpowiedź brzmi „tak i nie”. W kontekście samego światła podróż z Proximy do tego miejsca jest natychmiastowa. W naszym układzie odniesienia zajmuje to cztery lata - wszystko to wiąże się ze względnością i naturą czasoprzestrzeni.

Ale w codziennym sensie rzeczywiście patrzymy wstecz w czasie na światło gwiazd.

— adrianmcmenamin
źródło

1

„W ramach odniesienia do samego światła podróż z Proximy do tego miejsca jest natychmiastowa.” Czy mógłbyś rozwinąć tę kwestię z wyjaśnieniem?

— vascowhite

2

Ogólnie rzecz biorąc, przestrzeń i czas są częścią pojedynczej „czasoprzestrzeni”, a jeśli obiekt porusza się w czasoprzestrzeni z prędkością światła, wówczas nie doświadcza czasu. Ta en.wikipedia.org/wiki/World_line może pomóc, choć podobnie jak wiele artykułów w Wikipedii na temat nauki, nie zajmuje wielu więźniów, jeśli chodzi o wprowadzenie tematu.

— adrianmcmenamin

2

Robi się dziwnie (w pewnym sensie zwykły rodzaj ogólnej teorii względności), gdy myślisz o perspektywie fotonu. Foton jest emitowany przez gwiazdę i natychmiast odbierany przez twoje oko. W prawdziwym sensie ten foton nie mógłby zostać wyemitowany, gdyby „wszechświat nie wiedział” (lub „zbudował takiego ...”), że twoje oko byłoby tam, by na niego patrzeć dokładnie w tym momencie, w którym na niego spojrzałeś. Każdy foton musi mieć zarówno początek, jak i koniec „już na swoim miejscu”. Tak więc wszechświat z tylko jedną gwiazdą nie mógł emitować fotonów, ponieważ nie byłoby nic do ich otrzymania.

— CoolHandLouis

7

W rzeczywistości światło padające na nas z Proxima Centauri niekoniecznie ma 4.243 lata. Być może niektóre z fotonów przybywających tutaj powstały w fotosferze Proximy. Ale niektóre z nich zostaną utworzone w środku gwiazdy, a fotony te mogą zająć wiele lat, zanim dotrą do fotosfery, gdzie zostaną „wyemitowane”.

Dla naszego Słońca jest napisane (w artykule Wikipedii o naszym Słońcu ):

„Promienie gamma (fotony wysokoenergetyczne) uwalniane w reakcjach termojądrowych są absorbowane w zaledwie kilku milimetrach plazmy słonecznej, a następnie ponownie emitowane w losowym kierunku i przy nieco niższej energii. Dlatego promieniowanie zajmuje dużo czasu powierzchnia Słońca. Szacunkowy czas podróży fotonu wynosi od 10 000 do 170 000 lat. ”

Podobnie wiele fotonów przybywających z Proximy może mieć kilkadziesiąt tysięcy lat. Czas podróży z fotosfery Proximy to tylko niewielka część ich podróży na Ziemię.

— Cyberherbalist
źródło

5

Myślę, że warto o tym wspomnieć (+1), ale ten rodzaj idealizacji „losowego spaceru” wydaje mi się czymś więcej niż trochę dziwnym i mylącym. Trudno jest uzasadnić twierdzenie, że każdy foton w pobliżu fotosfery jest w rzeczywistości „tym samym” fotonem wytwarzanym w pobliżu rdzenia w odległej przeszłości, ponieważ liczba fotonów jest drastycznie niezachowana podczas procesu absorpcji / emisji. Z drugiej strony, ponieważ fotony są identyczne w sposób silniejszy niż jakiekolwiek klasyczne obiekty, rozróżnienie między „tymi samymi fotonami” a „różnymi fotonami” nie ma większego znaczenia.

— Stan Liou

Tak, @StanLiou, to dziwactwo, ale, jak mówisz, przynajmniej trochę interesujące. Jeśli chodzi o „te same” kontra „różne” fotony, to jest wiele tajemnic we wszechświecie, i to jest jedna z nich.

— Cyberherbalist

Można również mówić o fotonach światła, które podróżowały tysiące lat z innej gwiazdy, zanim trafiły do Proxima Centauri, a następnie wyemitowały w kierunku naszej planety. Ale nie sądzę, aby takie meandry fotonów, zanim emisja w kierunku Ziemi miała coś wspólnego z PO.

— CoolHandLouis

1

Nie, naprawdę się nie zgadzam. Te fotony, które są absorbowane i ponownie emitowane, nie są tak naprawdę tymi samymi fotonami. Mają różne energie i inny (losowy) kierunek. Można powiedzieć, że energia emitowana z jądra gwiazdy zajmuje 100 000 lat, aby dostać się do fotosfery, ale nie do fotonów.

— Dieudonné

3

Błędny. Fotony przybywające na Ziemię są emitowane (z definicji) ze fotosfery. Fotony emitowane w rdzeniu są twardymi promieniami rentgenowskimi o średnich wolnych ścieżkach wynoszących mm.

— Rob Jeffries

4

Całe światło, które widzimy, pochodzi z przeszłości. Światło z żarówki w odległości 3 metrów dociera 10 ns po pozostawieniu żarówki w oku. Na krótkich dystansach to opóźnienie jest znikome (10 ns to 10 miliardowych sekundy), ale w skali astronomicznej staje się znaczące. Światło ze Słońca potrzebuje 8 minut i 20 sekund, aby dotrzeć do Ziemi, więc kiedy widzimy Słońce, jest to Słońce tak, jak było 8 minut temu. Jeśli Słońce nagle umrze, nie zauważymy tego przez 8 minut.

To samo dotyczy innych gwiazd w naszej Galaktyce. Światło z gwiazdy w wieku 4 lat świetlnych dociera do nas 4 lata; to definicja roku świetlnego.

Można dokonać następującego porównania: załóżmy, że w odległości 100 lat samochodowych jest miasto, w którym mieszkasz. Oznacza to, że dotarcie samochodu zajmuje 100 lat. Kiedy samochód z tego miasta dojeżdża dzisiaj, opuścił go w 1914 roku. Nie będzie to sedan z 2010 roku, ale Ford T. Gdy samochód się pojawi, wyglądasz na 100 lat temu.

To spojrzenie na historię jest bardzo wygodne dla kosmologów. Chcesz wiedzieć, jak wyglądały galaktyki 13,5 miliarda lat temu, kiedy Wszechświat był jeszcze młody? Poszukaj światła, które trwało przez ten czas. Opuścił badaną galaktykę 13,5 miliarda lat temu i pokazuje, jak ta galaktyka wyglądała w tym czasie. Nie mówi nic o bieżącym stanie tego. Być może zderzył się z inną galaktyką lub został pochłonięty przez czarną dziurę. Nie ma innej możliwości poznania niż czekanie kolejnych 13,5 miliarda lat, dopóki emitowane światło nie dotrze do nas.

Kolejną interesującą rzeczą do zaobserwowania z tak odległej przeszłości jest kosmiczne promieniowanie mikrofalowe w tle (CMB). To promieniowanie z Wielkiego Wybuchu, który trwa od 13,8 miliarda lat. Oczywiście dzisiaj Wielki Wybuch jest historią, ale dzięki „ograniczonej” prędkości światła historia ta jest dla nas ciągle w toku.

edytuj
Wprowadź względność. Mówimy więc, że światło z Proxima Centauri trwa od 4,2 roku, ale tylko z naszego punktu widzenia . Gdy obiekty zbliżają się do prędkości światła, ich czas zwalnia, a ostatecznie, kiedy osiągniesz prędkość światła, czas całkowicie się zatrzyma. Teraz fotony poruszają się z prędkością światła, więc dla nich czas się zatrzymuje. Z punktu widzenia fotonu natychmiast przemierza całą odległość od Proxima Centauri na Ziemię : dociera na Ziemię w tym samym czasie, gdy opuszcza Proxima Centauri! (Nie możesz tego zrobić z obiektami o masie.)

— stevenvh
źródło

3

W niektórych odpowiedziach na to pytanie jest trochę za dużo sofistyki. Chociaż prawdą jest, że foton nie ma czasu, OP pytał o światło emitowane z Proxima Centuri, obserwowane z Ziemi. Ponieważ PC znajduje się w odległości 4 lat świetlnych, dotarcie światła zajęło nam 4 lata - ponieważ ani my, ani system Centuri nie podróżujemy względem siebie z relatywistycznymi prędkościami (blisko prędkości światła; gdzieś, w zależności od kontekstu, między ~ 5% c i 20% c to miejsce, w którym zaczynamy mówić o relatywistycznych prędkościach). Część światła została pochłonięta (przez kurz lub jony) pomiędzy tym miejscem a tu i prawdopodobnie została ponownie wyemitowana jako światło podczerwone, ale większość z nich (część widzialna) podróżowała nieprzerwanie, więc tak, rozpoczęła swoją podróż 4 Lata temu. Pamiętaj jednak, że Proxima nie jest widoczna gołym okiem,

— Li Zhi
źródło

Jak na ironię, ta odpowiedź zaczyna się od skargi na sofistykę, a kończy sofistyką;)

— GreenAsJade

0

Podróżowanie z prędkością światła ma wpływ zarówno na przestrzeń, jak i czas. Oprócz braku doświadczenia czasu, fotony nie widzą przestrzeni w kierunku ich podróży. Zatem ich „chwilowa” podróż kosmiczna obejmuje zerową odległość. Innymi słowy, każdy foton postrzega gałkę oczną przyczepioną do fotosfery Alpha Centauri, co pozwala na bardzo krótki czas podróży ...

— Yaron
źródło