Чи світло, яке ми бачимо від зірок, надзвичайно старе?

Наша найближча зірка Проксима Кентаврі знаходиться на відстані 4,243 світлових років від Землі.

Чи означає це, що ми щодня бачимо світло, якому 2443 роки?

Так, швидкість світла у вакуумі (або с ) становить 299,792,458 м / с, а один світловий рік - це відстань, яку проходить світло за один юліанський рік (365,25 днів), яка виходить як 9,4605284 × 10 ¹⁵ метрів. Оскільки c - максимальна швидкість, з якою може подорожувати вся енергія, матерія та інформація у Всесвіті, це універсальна фізична константа, на якій базується світловий рік ( ly ) як одна з астрономічних одиниць довжини.

Це означає, що видиме світло як електромагнітне випромінювання не може подорожувати швидше, ніж c, і за один юліанський рік він може пройти максимальну відстань

d = t * c

d - відстань у метрах

t час у секундах

c швидкість світла у вакуумі в метрах на секунду

Якщо обчислити яку для 4,243 LY віддаленого об'єкта, який виходить як 4.243 * 365.25 * 86,400 s * 299,792,458 m * sˉ¹і рівно 40,141,879,395,160,334.4 метрів (близько 40 трильйонів кілометрів або 25 трильйонів миля).

Це відстань, яку пройшов світло з моменту останнього відображення (або в нашому випадку випромінювання, оскільки Проксима Кентаврі - це червона зірка- карлик ), поверхня небесного об'єкта повинна бути 4,243 Юліанських років пізніше видною в нашій точці спостереження, в цьому У випадку нашої планети Земля, звідки було виміряно відстань до проксими Центаври.

Чим потужніший телескоп, тим далі в минуле ми можемо бачити, оскільки світло набагато старше! Це те саме, незалежно від відстані об'єкта, який ви спостерігаєте, але астрономія особливо акуратна в цьому відношенні, і ми можемо спостерігати такі об'єкти, настільки віддалені, що ми бачимо їх з того часу, коли вони ще формувались.

Для подальшого читання інших одиниць, які використовуються для вимірювання далеких об'єктів, можливо, вам буде цікаво прочитати це питання на парсесі.

Більш глибока відповідь - «так і ні». У рамках відліку самого світла мандрівка від Проксіми сюди миттєва. У нашій системі відліку потрібні чотири роки - це все пов'язано у відносності та природі простору-часу.

Але в повсякденному розумінні ми справді дивимося назад у часі на світло від зірок.

Власне, світлу, що вражає нас від Проксима Центаври, не обов’язково 4,243 роки. Можливо, деякі фотони, які прибувають сюди, були створені у фотосфері Проксима. Але деякі з них будуть створені в центрі зірки, і цим фотонам може знадобитися багато років, щоб прибути до фотосфери, де вони потім «випромінюються».

Для нашого сонця написано (у статті Вікіпедії про наше Сонце ):

"Гамма-промені (високоенергетичні фотони), що виділяються в реакціях синтезу, поглинаються лише в декількох міліметрах сонячної плазми, а потім знову випромінюються у випадковому напрямку та з дещо меншою енергією. Тому потрібно тривалий час, щоб радіація досягла поверхня Сонця. Оцінки часу подорожі фотонів коливаються між 10000 і 170 000 років ".

Так само багатьом фотонам, що прибувають з Проксима, може бути багато десятків тисяч років. Час їх подорожі з фотосфери Проксіми - лише невелика частина їхньої подорожі до Землі.

Все світло, яке ми бачимо, - минуле. Світло від лампочки на відстані 3 метри надходить через 10 нс після того, як він залишив лампочку у вашому оці. На коротких відстанях ця затримка незначна (10 нс - 10 мільярдів секунди), але в астрономічних масштабах вона стає значною. Світло від Сонця займає 8 хвилин і 20 секунд, щоб досягти Землі, тож коли ми бачимо Сонце, це Сонце, як це було 8 хвилин тому. Якщо Сонце раптом помре, ми не помітили б його протягом 8 хвилин.

Те саме стосується інших зірок нашої Галактики. Світлу від зірки в 4 світлових роки потрібно 4 роки, щоб дістатися до нас; це визначення світлового року.

Можна порівняти таке: припустимо, що місто знаходиться в 100 автомобільних років від того, де ти живеш. Це означає, що потрібно 100 автомобілів, щоб дістатися до вас. Коли машина з того міста доїде до вас сьогодні, вона виїхала в 1914 році. Це буде не седан 2010 року, а Ford T. Як приїжджає машина, ви дивитесь 100 років у минуле.

Цей погляд на історію дуже зручний для космологів. Ви хочете знати, як виглядали галактики 13,5 мільярдів років тому, коли Всесвіт був ще молодим? Що ж, шукайте світла, яке вже проходило на той час. Він залишив досліджувану галактику 13,5 мільярдів років тому і показує, як виглядала ця галактика у той час. Це нічого не говорить вам про поточний стан. Можливо, він зіткнувся з іншою галактикою або поглинувся чорною дірою. Немає іншого способу знати, як чекати ще 13,5 мільярдів років, поки світло, що випромінюється зараз, не досягне нас.

Ще одна цікава річ, яку слід спостерігати з далекого минулого, - космічне мікрохвильове фонове випромінювання (CMB). Це випромінювання від Великого вибуху, яке триває вже 13,8 мільярдів років. Звичайно, сьогодні Великий вибух - це історія, але завдяки «обмеженій» світловій швидкості ця історія постійно ведеться до нас.

редагувати
Введіть відносність. Тому ми кажемо, що світло від Proxima Centauri працює вже 4,2 роки, але тільки з нашої точки зору . Коли об'єкти наближаються, швидкість світла їх час сповільнюється, і в кінцевому підсумку, коли ви досягнете світлової швидкості, час повністю припиниться. Зараз фотони подорожують зі швидкістю світла, тому для них час стоїть у спокої. З точки зору фотона, він проходить всю відстань від Проксіми Кентаврі до Землі миттєво : він прибуває на Землю в той же час, коли залишає Проксіму Кентаврі! (Ви не можете зробити це з об'єктами, які мають масу.)

У деяких відповідях на це питання є небагато софістики. Хоча це правда, що фотон не відчуває часу, ОП запитували про світло, випромінюване від Проксіми Сентурі, як спостерігається із Землі. Оскільки ПК перебуває в 4 світлових роках, то світло потрапило до нас за 4 роки - оскільки ні ми, ні система Центурі не подорожуємо відносно один одного, з відносними швидкостями (поблизу швидкості світла; десь, залежно від контексту, між ~ 5% c і 20% c - це те, коли ми починаємо говорити про те, що швидкості мають відносний характер). Частина світла була поглинена (пилом або іонами) між тим і тут і, ймовірно, повторно випромінювалась як інфрачервоне світло, але більша частина (видима частина) пройшла весь шлях безперебійно, так що так, він все-таки почав свій шлях 4 багато років тому. Але зауважте, що Proxima не видно неозброєним оком,

Подорож зі швидкістю світла має значення як для простору, так і для часу. Окрім відсутності досвіду часу, фотони не сприймають простору у напрямку їх подорожі. Таким чином, їх "миттєве" подорож у космосі охоплює нульову відстань. Іншими словами, кожен фотон сприймає ваше очне яблуко, щоб бути прикріпленим до фотосфери Альфа Центавра, що забезпечує дуже короткий час подорожі ...