Là ánh sáng chúng ta nhìn thấy từ những ngôi sao cực kỳ cũ?

Ngôi sao gần nhất của chúng ta Proxima Centauri cách Trái đất 4.243 năm ánh sáng.

Điều đó có nghĩa là chúng ta đang nhìn thấy ánh sáng 4.243 tuổi mỗi ngày?

Đúng, tốc độ ánh sáng trong chân không (hoặc c ) là 299.792.458 m / s và một năm ánh sáng là quãng đường ánh sáng đi được trong một năm Julian (365,25 ngày), đi ra là 9,4605284 × 10 ¹⁵ mét. Vì c là tốc độ tối đa mà tất cả năng lượng, vật chất và thông tin trong Vũ trụ có thể truyền đi, nên đó là hằng số vật lý phổ quát mà năm ánh sáng ( ly ) là một trong những đơn vị chiều dài của thiên văn.

Điều đó có nghĩa là ánh sáng khả kiến như một bức xạ điện từ không thể truyền đi nhanh hơn c và trong một năm Julian nó có thể đi qua một khoảng cách tối đa là

d = t * c

d là khoảng cách tính bằng mét

t thời gian tính bằng giây

c tốc độ ánh sáng trong chân không tính bằng mét trên giây

Nếu chúng ta tính toán khoảng cách này trong một 4,243 ly đối tượng ở xa, mà đi ra như 4.243 * 365.25 * 86,400 s * 299,792,458 m * sˉ¹hoặc chính xác 40,141,879,395,160,334.4 mét (khoảng 40 nghìn tỷ km hoặc 25 nghìn tỷ dặm).

Đó là khoảng cách ánh sáng truyền đi kể từ lần phản xạ cuối cùng (hoặc trong trường hợp của chúng ta phát ra từ đó, vì Proxima Centauri là một ngôi sao lùn đỏ ) bề mặt của một thiên thể là 4.243 Julian năm sau có thể nhìn thấy tại điểm quan sát của chúng ta, trong đó trường hợp hành tinh Trái đất của chúng ta từ đó đo khoảng cách đến Proxima Centauri mà bạn đã trích dẫn.

Kính viễn vọng càng mạnh, chúng ta càng nhìn thấy quá khứ vì ánh sáng đã già hơn rất nhiều! Điều này diễn ra giống nhau bất kể khoảng cách của vật thể bạn quan sát, nhưng thiên văn học đặc biệt gọn gàng trong vấn đề này và chúng ta có thể quan sát các vật thể ở rất xa mà chúng ta nhìn thấy chúng từ khi chúng vẫn còn hình thành.

Để đọc thêm về các đơn vị khác được sử dụng để đo các đối tượng ở xa, bạn có thể quan tâm đến việc đọc câu hỏi này trên Parsec.

Một câu trả lời sâu sắc hơn là "có và không". Trong khung tham chiếu của chính ánh sáng, hành trình từ Proxima đến đây là tức thời. Trong khung tham chiếu của chúng tôi phải mất bốn năm - tất cả đều bị ràng buộc trong tính tương đối và bản chất của không thời gian.

Nhưng theo nghĩa hàng ngày, chúng ta thực sự đang nhìn lại thời gian dưới ánh sáng từ các vì sao.

Trên thực tế, ánh sáng chiếu vào chúng ta từ Proxima Centauri không nhất thiết phải là 4.243 tuổi. Có lẽ một số photon tới đây đã được tạo ra trong ảnh của Proxima. Nhưng một số trong số chúng sẽ được tạo ra ở trung tâm của ngôi sao và những photon này có thể mất nhiều năm để đến được bầu trời, nơi chúng được "phát ra".

Đối với mặt trời của chúng tôi, nó được viết (trong bài viết của Wikipedia về Mặt trời của chúng ta ):

"Các tia gamma (photon năng lượng cao) được giải phóng trong các phản ứng nhiệt hạch chỉ được hấp thụ trong một vài milimét plasma mặt trời và sau đó phát xạ lại theo hướng ngẫu nhiên và ở mức năng lượng thấp hơn một chút. Do đó, phải mất một thời gian dài để bức xạ đạt được. bề mặt của mặt trời. Ước tính khoảng thời gian di chuyển của photon trong khoảng từ 10.000 đến 170.000 năm. "

Tương tự, nhiều photon đến từ Proxima có thể có hàng chục nghìn năm tuổi. Thời gian du hành của họ từ không gian của Proxima chỉ là một phần nhỏ trong hành trình đến Trái đất của họ.

Tất cả ánh sáng chúng ta thấy là từ quá khứ. Ánh sáng từ một bóng đèn ở khoảng cách 3 mét đến 10 ns sau khi nó rời khỏi bóng đèn trong mắt bạn. Đối với khoảng cách ngắn, độ trễ này không đáng kể (10 ns là 10 phần tỷ giây), nhưng ở quy mô thiên văn, nó trở nên đáng kể. Ánh sáng từ Mặt trời mất 8 phút và 20 giây để đến Trái đất, vì vậy khi chúng ta nhìn thấy Mặt trời, đó là Mặt trời giống như 8 phút trước. Nếu Mặt trời đột ngột chết, chúng ta sẽ không chú ý trong 8 phút.

Điều tương tự cũng xảy ra với các ngôi sao khác trong Thiên hà của chúng ta. Ánh sáng từ một ngôi sao ở 4 năm ánh sáng phải mất 4 năm để đến với chúng ta; đó là định nghĩa của một năm ánh sáng.

Người ta có thể so sánh như sau: giả sử có một thị trấn với 100 năm xe hơi cách nơi bạn sống . Điều đó có nghĩa là phải mất một chiếc xe 100 năm để đến với bạn. Khi một chiếc ô tô từ thị trấn đó đến tay bạn ngày hôm nay, nó đã rời đi vào năm 1914. Nó sẽ không phải là một chiếc xe 2010, mà là một chiếc Ford T. Khi chiếc xe xuất hiện, bạn đã nhìn 100 năm trước.

Điều này nhìn vào lịch sử là rất thuận tiện cho các nhà vũ trụ học. Bạn muốn biết những thiên hà trông như thế nào 13,5 tỷ năm trước, khi Vũ trụ vẫn còn trẻ? Chà, tìm kiếm ánh sáng đang được tiến hành trong thời gian đó. Nó rời khỏi thiên hà đang nghiên cứu 13,5 tỷ năm trước và cho bạn thấy thiên hà đó trông như thế nào vào thời điểm đó. Nó không cho bạn biết bất cứ điều gì về tình trạng hiện tại của nó. Nó có thể đã va chạm với một thiên hà khác hoặc bị lỗ đen hấp thụ. Không có cách nào khác ngoài việc chờ đợi 13,5 tỷ năm nữa, cho đến khi ánh sáng phát ra bây giờ sẽ đến với chúng ta.

Một điều thú vị khác để quan sát từ quá khứ đó là Bức xạ nền vi sóng vũ trụ (CMB). Đó là bức xạ từ Vụ nổ lớn, đã được tiến hành trong 13,8 tỷ năm. Tất nhiên ngày nay Big Bang là lịch sử, nhưng nhờ tốc độ ánh sáng "có giới hạn", lịch sử này đang tiếp tục được tiến hành với chúng tôi.

chỉnh sửa
Nhập tương đối. Vì vậy, chúng tôi nói rằng ánh sáng từ Proxima Centauri đã được tiến hành trong 4.2 năm, nhưng chỉ theo quan điểm của chúng tôi . Khi các vật thể đến gần tốc độ ánh sáng, thời gian của chúng chậm lại, và cuối cùng khi bạn đạt đến tốc độ ánh sáng, thời gian sẽ dừng hẳn. Bây giờ các photon truyền đi với tốc độ ánh sáng, vì vậy đối với chúng thời gian đứng yên. Từ quan điểm của photon, nó di chuyển toàn bộ khoảng cách từ Proxima Centauri đến Trái đất ngay lập tức : nó đến Trái đất cùng lúc nó rời Proxima Centauri! (Bạn không thể làm điều này với các đối tượng có khối lượng.)

Có một chút quá nhiều ngụy biện trong một số câu trả lời cho câu hỏi này. Mặc dù đúng là một photon không trải qua thời gian, OP đã hỏi về ánh sáng phát ra từ Proxima Centuri khi quan sát từ Trái đất. Vì PC cách chúng ta 4 năm ánh sáng, ánh sáng phải mất 4 năm để đến với chúng ta - vì cả chúng ta và hệ thống Centuri đều không di chuyển, tương đối với nhau, ở tốc độ tương đối (gần tốc độ ánh sáng; ở đâu đó, tùy thuộc vào bối cảnh, giữa ~ 5% của c và 20% của c là nơi chúng ta bắt đầu nói về tốc độ tương đối tính). Một phần ánh sáng bị hấp thụ (bởi bụi hoặc ion) giữa đó và ở đây và có lẽ được phát lại dưới dạng ánh sáng hồng ngoại, nhưng phần lớn (phần có thể nhìn thấy) đi suốt quãng đường không bị gián đoạn, vì vậy, nó đã bắt đầu hành trình 4 những năm trước Nhưng lưu ý rằng Proxima không thể nhìn thấy bằng mắt thường,

Du hành ở tốc độ ánh sáng có ý nghĩa đối với cả không gian và thời gian. Ngoài việc không có kinh nghiệm về thời gian, các photon cảm nhận không có không gian theo hướng di chuyển của chúng. Do đó, du hành không gian "tức thời" của họ bao gồm khoảng cách bằng không. Nói cách khác, mỗi photon cảm nhận nhãn cầu của bạn được gắn vào không gian quang ảnh của Alpha Centauri, do đó cho phép thời gian di chuyển rất ngắn ...