Так где же эти измерения галактик, движущихся быстрее скорости света?

Так где же эти измерения галактик, движущихся быстрее скорости света?

Это измерения красного смещения. Прочтите статью о красном смещении в Википедии . Это хороший материал.

«на самом деле мы можем наблюдать галактики, которые удаляются от нас на скорости >c»

Это верно. Вы можете подумать, что этого не может быть , но это возможно.

Хм, кажется, я пропустил новаторский заголовок, в котором говорилось, что ученые измерили галактику, удаляющуюся от нас со скоростью, превышающей скорость света.

Это вовсе не новаторство. Это проще, чем вы думаете.

Таким образом, первый ответ, кажется, противоречит этому другому ответу https://physics.stackexchange.com/questions/107748/how-are-galaxies-receding-faster-than-light-visible-to-observers «Если скорость рецессии в месте движущегося фотона превышали бы скорость света все время, пока фотон из далёкой галактики путешествовал, мы никогда не наблюдали бы фотон».

Да, это немного прискорбно, потому что он также говорит следующее: «галактики с красным смещением больше ~3 удалялись и удаляются от нас быстрее света» .

Кажется здравым смыслом, что на определенном расстоянии пространство расширяется быстрее света, что препятствует тому, чтобы свет за пределами определенного расстояния достигал Земли, а это означает, что мы не можем напрямую измерять галактики, движущиеся со скоростью, превышающей скорость света. Но кто прав?

Парень, который говорит, что мы можем видеть галактики, которые удалялись и удаляются от нас быстрее скорости света. Согласно комментарию Роба, см. « Расширяющаяся путаница: распространенные заблуждения о космологических горизонтах и ​​сверхсветовом расширении Вселенной » Тамары Дэвис и Чарльза Лайнуивера. Обратите внимание: «Мы показываем, что можем наблюдать галактики, которые имеют и всегда имели скорость удаления, превышающую скорость света». См. стр. 8: «Среди тех, кто признает, что скорости разбегания могут превышать скорость света, иногда высказываются утверждения, что объекты со скоростями разбегания выше скорости света ненаблюдаемы [Прил. B: 9–13]».

Также прочитайте статью о муравье на резиновой веревке в Википедии . Резиновая веревка натягивается по мере того, как муравей идет по ней: «На первый взгляд кажется, что муравей никогда не достигнет конца веревки, но на самом деле он достигает (хотя в изложенном выше виде затраченное время колоссально). Какой бы ни была длина веревки и относительная скорость муравья и растяжения, при условии, что скорость муравья и растяжение остаются постоянными, муравей всегда сможет достичь конца при наличии достаточного времени. растягивается как впереди, так и позади муравья, сохраняя часть веревки, уже пройденной муравьем, и позволяя муравью постоянно продвигаться вперед».

Там есть раздел о метрическом расширении пространства . В нем говорится следующее: «Представляя фотоны света как муравьев, ползающих по резиновой веревке пространства между галактикой и нами, мы можем видеть, что, как муравей может в конечном итоге достичь конца веревки, так и свет от далеких галактик, даже некоторые, которые кажутся удаляющимися со скоростью, превышающей скорость света, могут в конечном итоге достичь Земли при наличии достаточного времени. Однако метрическое расширение пространства ускоряется. Муравей на резиновой веревке, расширение которого увеличивается со временем, не гарантирует достичь конечной точки.[3] Свет от достаточно удаленных галактик может, таким образом, никогда не достигать Земли » .

Не вдаваясь в технические тонкости пространственно-временных диаграмм и муравьев, я думаю, что самый быстрый способ понять это — посмотреть на это с точки зрения далекой галактики. Например, возьмем GN-z11 , который фактически удалился от нас на$v\simeq4c$когда он излучал свет, который мы видим сегодня:

Фотон покинул GN-z11 в$v=c$. Пространство расширяется, поэтому, хотя фотон в любой момент времени перемещается локально на$v=c$, он увеличивал расстояние до GN-z11 со все возрастающей скоростью$v>c$.

Млечный Путь удалился от GN-z11 на$v\simeq4c$, но локально есть$v\simeq0$, и до недавнего времени Вселенная расширялась все медленнее и медленнее.

В какой-то момент фотон достиг точки, в которой Вселенная расширилась, скажем, на$v=0.1c$относительно GN-z11, поэтому фотон удалился на$v=1.1c$. Позже он достиг точки, когда Вселенная расширяется на$v=c$относительно GN-z11, поэтому он отступил на$v=2c$от GN-z11. И так далее.

В конце концов, он просто «догнал» Млечный Путь.

Однако важно отметить, что это возможно только потому, что до недавнего времени скорость расширения не увеличивалась . Ускорение накладывает ограничение на то, насколько быстро галактики могут удаляться, оставаясь при этом видимыми. Сегодня этот предел составляет примерно$v=1.2c$, что соответствует галактикам примерно в 17 миллиардах световых лет от нас. Фотоны, покинувшие GN-z11 сегодня, никогда не достигнут нас, даже если он удаляется от нас «всего лишь» на$v=2.2c$Cегодня.

Ситуация даже не требует общей теории относительности, то же самое может случиться с муравьями, ползающими по резиновой простыне для пикника. Представьте, что вы сидите в центре очень эластичного резинового листа, а муравьи ползут к вам с муравьиной скоростью от внешних краев листа. Вы просите друзей тянуть края простыни от вас со скоростью, несколько превышающей скорость, с которой могут ползать муравьи. Защитит ли это вас от муравьев? Нет, верьте или нет, муравьи все равно до вас доберутся. Сначала они удаляются от вас, но если вы отметите линии сетки на этом листе, вы увидите, что муравьи все равно продвигаются по этим линиям сетки. В конце концов они достигают вас, как свет от галактики, расстояние от которой до нас увеличивается быстрее, чем c.

Обратите внимание, что вторая цитата не о скорости на краю листа, она говорит, что муравьи не доберутся до вас, если все точки на листе, к которым у муравьев есть доступ, удаляются от вас быстрее, чем скорость муравья. Это совсем другая ситуация.

Если я правильно понимаю контекст, проблема непонимания здесь заключается в системе отсчета. Итак, ответ состоит в том, что оба они верны, потому что говорят, используя разные фреймы.

Вторая диаграмма на этом сайте может помочь вам лучше понять. Y — время ретроспективного взгляда или возраст Вселенной. X - сопутствующее расстояние. Наблюдатель сегодня. Световой конус красного цвета и не является прямой линией, как можно было бы ожидать из специальной теории относительности из-за расширения Вселенной. Однако если взять окрестности вокруг наблюдателя, световой конус по-прежнему остается примерно прямой линией.

Итак, если вы экстраполируете прямую линию за пределы наблюдателя, вы увидите, что вещи остаются в области, где v>c (т. е. пространственноподобны). Например, вы видите объект на сопутствующем расстоянии 16 Гли сегодня от его излучения около 9 млрд лет в прошлом, а 16 Гли / 9 лет немного больше, чем с, как и ожидалось.

Это кажется нелогичным сценарием из-за выражения расстояния как сопутствующего кадра. Вместо этого первая диаграмма с сайта показывает X как правильное расстояние, и теперь все видимые местоположения находятся в v

Как показано на диаграммах, вы увидите, что мы можем видеть только на расстоянии около 46 Gly (сопутствующее расстояние), также известном как горизонт. Это потому, что если мы пойдем дальше этого места в истории расширения Вселенной, то сегодня мы останемся вне космоса.

Примечание: весь анализ здесь по-прежнему предполагает скорость света как константу с в любой системе отсчета. Возможно, это очередное недоразумение, но сейчас я не буду вдаваться в подробности.