Как на самом деле выглядят звезды, если бы вы могли путешествовать почти со скоростью света?

Я думаю, вы имеете в виду, как выглядел бы внешний мир, если бы вы могли путешествовать со скоростью, близкой к скорости света?

Приготовьтесь разочароваться. Приносим свои извинения всем фанатам «Звездных войн» и «Звездного пути», а также читателям научной фантастики во всем мире.

Это представление о полосатом звездном поле может быть неверным, поскольку Голливуд забыл о реликтовом излучении.

Вместо этого эта картинка ниже, по-видимому, правильная:

Не так уж много, после всех усилий по достижению почти скорости света?

Источник изображения и выдержки из книги «Глядя в окно со скоростью, близкой к скорости света»

Группа студентов-физиков из Университета Лестера обнаружила, что если предположить, что корабль может двигаться со скоростью, близкой к скорости света, экипаж увидит вдалеке гигантский нечеткий шар.

Для своего исследования студенты предположили, что «Тысячелетний сокол» (да, именно эта формулировка использовалась в исследовании) движется со скоростью 99,99995% скорости света (с), когда он проносится мимо Земли по направлению к Солнцу (на расстоянии 1 АУ). Очевидно, что в соответствии с законами, установленными Альбертом Эйнштейном, и в отличие от некоторых научно-фантастических интерпретаций космических путешествий со скоростью, превышающей скорость света (то есть «гиперпространства»), студенты не могли принять значение больше, чем с.

Исследовательская группа обнаружила, что по мере приближения к скорости света в поле зрения начинает преобладать космическое фоновое излучение.

Эффект доплеровского синего смещения будет создаваться электромагнитным излучением, включая видимый свет, которое быстро движется к экипажу. Исследователи говорят, что этот эффект приведет к сокращению длины волны электромагнитного излучения.

С точки зрения экипажа, более высокая частота света от соседних звезд преобразует ранее видимый спектр в рентгеновский диапазон, что делает эти звезды невидимыми для человеческого глаза. Было также обнаружено, что рентгеновское давление снижает скорость космического корабля.

Я хочу включить 4, возможно, важных момента, сделанных Робом Джеффрисом в отношении изображения выше и моего ответа:

1. Каким должен быть угловой масштаб этого изображения? Для синего смещения микроволнового фона, чтобы он выглядел сине-белым, требуется красное смещение в множитель$>2000$, что действительно дает указанная скорость. Это соответствует фактору Лоренца$\gamma=1000$. Так что не будет ли «капля» на самом деле небольшим пятном угловой протяженности?$\sim \gamma^{-1} = 0.06$градусов.

2. Предполагаемое изображение не имеет угловой шкалы или шкалы интенсивности, поэтому его правильность не может быть установлена. Я утверждаю, что при такой скорости показанная «капля» на самом деле должна быть крошечной точкой размером в долю градуса, поэтому то, что показано, вводит в заблуждение (и не фигурирует в реальных документах, на которые ссылаются).

3. Столкновения с космической пылью уничтожили бы ваш корабль при этих значениях$\gamma$ (если только вы не сможете построить его так, чтобы он выдерживал удары, эквивалентные тоннам тротила, от пылинок массой  $10^{−7}\,$грамм. Подробнее на arxiv.org/pdf/1503.05845.pdf .

4. Полный ответ должен, по крайней мере, включать некоторое упоминание о релятивистской аберрации.

На основе релятивистской аберрации — Википедия

Этот эффект не зависит от фактического расстояния между наблюдателем и источником излучения.

Предположим, что мы находимся в кадре наблюдателей. Для них источник движется под углом$\theta _{s}$со скоростью$v$, относительно вектора, проведенного от источника (в момент испускания света) к наблюдателям на космическом корабле.

Уравнение, которое затем применяется для описания аберрации источника света, имеет вид

Возникает релятивистское излучение: световые лучи, испускаемые источником к наблюдателю, наклоняются в направлении движения источника (относительно наблюдателя), они фактически образуют конус в направлении движения космического корабля. Свет, получаемый движущимся объектом (например, вид с очень быстрого космического корабля), также кажется сосредоточенным в направлении его движения.

Одним из следствий этого является то, что обычно ожидается, что передний наблюдатель будет перехватывать большую часть света объекта, чем задний; эта концентрация света в прямом направлении объекта называется «эффектом прожектора».

Проще говоря, вся Вселенная заполнена слабыми микроволнами. Эти микроволны на самом деле представляют собой энергию, излучаемую во время Большого Взрыва . Это называется космическим микроволновым фоном .

Теперь, если вы путешествуете почти со скоростью света, согласно эффекту Доплера , частота этих волн увеличивается, и они попадают в спектр видимого света.

Вы можете рассчитать точное изменение частоты здесь .

Итак, вся вселенная перед вами осветится, и вы увидите только яркий свет, как @count_to_10, упомянутый на второй картинке.

За это время свет от звезд трансформируется из видимого спектра в гамма-лучи более высокой частоты. Так что во Вселенной, наполненной ярким светом, звезды могут больше не быть видны.

Это дополнение к ответу count_to_10. Я хотел бы предоставить некоторую визуализацию, а не беспокоить вас математикой,

Если бы вы путешествовали со скоростью, близкой к скорости света, вы бы не увидели, как звезда мчится к вам, а казалось бы, что звезда удаляется от вас, когда вы ускоряетесь, потому что ваше поле зрения увеличится. Чтобы вы могли видеть вещи позади себя, вот объяснение . Весь свет, достигающий вас, будет синеватым, как показано на изображении в ответе count_to_10.

Это реликтовое излучение, которое смещается в синий цвет до видимого спектра.

Так что, мой друг, если вы поклонник «Звездных войн», извините, это нереально, поскольку экипаж «Тысячелетнего сокола» увидит нечто подобное этому изображению выше. С точки зрения Хана, Люка и Леи длина волны света от соседних звезд уменьшится и сместится из видимого спектра в рентгеновский диапазон, что сделает эти звезды невидимыми для человеческого глаза.

В этом видео показана реальная симуляция.

Полезный источник:

1. http://io9.gizmodo.com/5976041/this-is-what-it-would-really-look-like-to-travel-at-near-lightspeed
2. http://www.fourmilab.ch/cship/aberration.html