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

Ближайшая к нам звезда Проксима Центавра находится на расстоянии 4,243 световых года от Земли.

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

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.
4000 световых лет, по большей части, остались бы в нашей галактике, которая составляет примерно 100 000 световых лет в поперечнике и имеет толщину 3000-6000 световых лет. Большинство галактик удалены от нас на миллионы световых лет.

Ответы (6)

Да, скорость света в вакууме (или с ) равна 299 792 458 м/с, а один световой год — это расстояние, которое свет проходит за один юлианский год (365,25 дня), что составляет 9,46073 × 10 15 метров. Точное значение составляет 9 460 730 472 580 800 метров.

Поскольку c — это максимальная скорость, с которой может перемещаться вся энергия, материя и информация во Вселенной, это универсальная физическая постоянная, на которой основан световой год ( ly ) как одна из астрономических единиц длины.

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

d = t * c

dрасстояние в метрах

tвремя в секундах

cскорость света в вакууме в метрах в секунду

Если мы посчитаем это расстояние для объекта, удаленного на 4,243 световых лета, то получится ровно4.243 * 365.25 * 86,400 s * 299,792,458 m * sˉ¹ 40 141 879 395 160 334,4 метра (примерно 40 триллионов километров или 25 триллионов миль).

Это расстояние, пройденное светом с момента его последнего отражения (или, в нашем случае, испускания, поскольку Проксима Центавра — красный карлик ) от поверхности небесного объекта, чтобы через 4,243 юлианских года он стал видимым в нашей точке наблюдения, в этом случае наша планета Земля, откуда было измерено указанное вами расстояние до Проксимы Центавра.

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

Для дальнейшего чтения о других единицах, используемых для измерения удаленных объектов, вам может быть интересно прочитать этот вопрос о парсеке.

Поэтому, когда мы смотрим на ночное небо, мы смотрим в прошлое. Допустим, одна из звезд, которые мы видим на небе, стала сверхновой, и ее больше нет, и допустим, что эта сверхновая была «маленькой» и ее можно было увидеть, только если бы вы были буквально рядом со звездой. Допустим, эта звезда находится примерно в 4 милях от нас. Значит, через 4 года мы уже не увидим звезду, верно?
@NuWin Нет такой маленькой сверхновой. Через четыре года вы увидите сверхновую (после того, как свет уже путешествовал в течение четырех лет с точки зрения наблюдателя на Земле), которая постепенно исчезнет, ​​пока не перестанет быть видимой невооруженным глазом. Кроме того, все бы погибли.

Более глубокий ответ: «да и нет». В системе отсчета самого света путешествие от Проксимы сюда происходит мгновенно. В нашей системе отсчета это занимает четыре года — все это связано с относительностью и природой пространства-времени.

Но в повседневном смысле мы действительно оглядываемся назад во времени на свет звезд.

«В системе отсчета самого света путешествие от Проксимы сюда происходит мгновенно». Не могли бы вы расширить это с некоторыми пояснениями, пожалуйста?
В общей реальности пространство и время являются частью единого «пространства-времени», и если объект движется сквозь пространство-время со скоростью света, то он не испытывает времени. Этот en.wikipedia.org/wiki/World_line может помочь, хотя, как и многие статьи Википедии о науке, он не требует много заключенных, когда дело доходит до введения предмета.
Становится странно (в духе нормальной 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 быть испущен, если бы «вселенная не знала» (или «не устроила так…»), что ваш глаз будет 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, состоящая только из одной звезды, не могла бы излучать фотоны, потому что их было бы нечем принимать.

На самом деле свету, падающему на нас от Проксимы Центавра, не обязательно 4,243 года. Возможно, часть прилетающих сюда фотонов была создана 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 высокой энергии), высвобождаемые в реакциях синтеза, поглощаются всего несколькими миллиметрами солнечной плазмы, а затем снова испускаются в произвольном направлении и с несколько меньшей энергией. поверхность Солнца. Оценки времени прохождения фотона колеблются от 10 000 до 170 000 лет » .

Точно так же многим фотонам, прибывающим с Проксимы, может быть много десятков тысяч лет. Время их путешествия из фотосферы Проксимы составляет лишь малую часть их пути к Земле.

Я думаю, что это полезно и интересно упомянуть (+1), но такая идеализация «случайного блуждания» кажется мне более чем странной и вводящей в заблуждение. Трудно найти смысл в утверждении, что любой фотон вблизи фотосферы на самом деле является «тем же самым» фотоном, который производился около ядра в каком-то далеком прошлом, поскольку число фотонов резко не сохраняется в процессе поглощения/испускания. С другой стороны, поскольку фотоны идентичны в большей степени, чем любые классические объекты, различие между «одними и теми же фотонами» и «разными фотонами» не имеет особого смысла.
Да, @StanLiou, это причуда, но, как вы говорите, хоть немного интересная. Что касается «одинаковых» и «разных» фотонов, то во Вселенной много загадок, и это одна из них.
Можно также говорить о фотонах света, которые прошли тысячи лет от другой звезды, прежде чем столкнуться с Проксимой Центавра, а затем излучились в сторону нашей планеты. Но я не думаю, что такие блуждания фотонов перед излучением на Землю имеют какое-либо отношение к ОП.
Нет, я действительно не согласен. Те фотоны, которые поглощаются и переизлучаются, на самом деле не являются одними и теми же фотонами. У них разная энергия и разное (случайное) направление. Можно сказать, что энергии, излучаемой ядром звезды, требуется 100 000 лет, чтобы добраться до фотосферы, но не фотонам.
Неправильно. Фотоны, достигающие Земли, испускаются (по определению) из фотосферы. Фотоны, испускаемые ядром, представляют собой жесткое рентгеновское излучение со средней длиной свободного пробега в миллиметр.

Весь свет, который мы видим, исходит из прошлого. Свет от лампочки на расстоянии 3 м приходит через 10 нс после того, как лампочка попала в ваш глаз. Для коротких расстояний эта задержка незначительна (10 нс — 10 миллиардных долей секунды), но в астрономических масштабах она становится значительной. Свету от Солнца требуется 8 минут и 20 секунд, чтобы достичь Земли, поэтому, когда мы видим Солнце, это Солнце, каким оно было 8 минут назад. Если бы Солнце внезапно умерло, мы бы не заметили этого в течение 8 минут.

То же самое касается и других звезд нашей Галактики. Свет от звезды в 4 световых года доходит до нас за 4 года; это определение светового года.

Можно провести такое сравнение: предположим, что в 100 автомобильных годах от того места, где вы живете, есть город. Это означает, что машине требуется 100 лет, чтобы добраться до вас. Когда машина из этого города приезжает к вам сегодня, она уехала из 1914 года. Это будет не седан 2010 года, а Ford T. Когда машина приедет, вы заглянете на 100 лет в прошлое.

Такой взгляд в историю очень удобен для космологов. Хотите знать, как выглядели галактики 13,5 миллиардов лет назад, когда Вселенная была еще молода? Что ж, ищите свет, который был в стадии реализации за это время. Он покинул изучаемую галактику 13,5 миллиардов лет назад и показывает, 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 подождать еще 13,5 миллиардов лет, пока свет, излучаемый сейчас, не достигнет нас.

Еще одна интересная вещь, которую стоит наблюдать из далекого прошлого, — это космическое микроволновое фоновое излучение (CMB). Это излучение Большого взрыва, который продолжается уже 13,8 миллиарда лет. Конечно, сегодня Большой Взрыв — это история, но благодаря «ограниченной» скорости света эта история продолжается для нас непрерывно.

редактировать
Введите относительность. Итак, мы говорим, что свет от Проксимы Центавра идет уже 4,2 года, но только с нашей точки зрения . Когда объекты приближаются к скорости света, их время замедляется, и, в конце концов, когда вы достигнете скорости света, время полностью остановится. Сейчас фотоны движутся со скоростью света, поэтому для них время остановилось. С точки зрения фотона, он проходит все расстояние от Проксимы Центавра до Земли мгновенно : он достигает Земли в то же время, когда покидает Проксиму Центавра! (Вы не можете сделать это с объектами, имеющими массу.)

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

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

Путешествие со скоростью света влияет как на пространство, так и на время. Вдобавок к тому, что фотоны не ощущают времени, они не воспринимают пространство в направлении своего движения. Таким образом, их «мгновенное» космическое путешествие покрывает нулевое расстояние. Другими словами, каждый фотон воспринимает ваше глазное яблоко как прикрепленное к фотосфере Альфы Центавра, что обеспечивает очень короткое время в пути...

Так что... в системе отсчета фотон мгновенно никуда не делся. Еще вы говорите о фотонах и "их путешествиях" - но, видимо, никаких путешествий не было и быть не может НИКОГДА. Что значит «существовать» ровно 0 раз? Звучит так, будто вы говорите, что в системе отсчета фотонов фотоны не существуют.
Является ли свет, который мы видим от звезд, очень старым?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v