Ist das Licht, das wir von Sternen sehen, extrem alt?

Unser nächster Stern Proxima Centauri ist 4,243 Lichtjahre von der Erde entfernt.

Bedeutet das, dass wir jeden Tag Licht sehen, das 4,243 Jahre alt ist?

Einige interessante Punkte: Einige Wesenheiten sind 4000-6000 Lichtjahre entfernt, das heißt, das Licht, das wir heute von ihnen sehen, entstand, als wir hier auf der Erde noch Steinwerkzeuge benutzten
4000 Lichtjahre wären größtenteils noch in unserer Galaxie, die ungefähr 100.000 Lichtjahre breit und 3000-6000 Lichtjahre dick ist. Die meisten Galaxien sind mindestens Millionen Lichtjahre entfernt.

Antworten (6)

Ja, die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum (oder c ) beträgt 299.792.458 m/s und ein Lichtjahr ist die Entfernung, die das Licht in einem Julianischen Jahr (365,25 Tage) zurücklegt, was 9,46073 × 10 15 Meter entspricht. Der genaue Wert beträgt 9.460.730.472.580.800 Meter.

Da c die maximale Geschwindigkeit ist, mit der sich alle Energie, Materie und Informationen im Universum bewegen können, ist es die universelle physikalische Konstante, auf der das Lichtjahr ( ly ) als eine der astronomischen Längeneinheiten basiert.

Das bedeutet, dass sichtbares Licht als elektromagnetische Strahlung nicht schneller als c reisen kann und in einem Julianischen Jahr eine maximale Entfernung von

d = t * c

dist die Entfernung in Metern

tZeit in Sekunden

cdie Lichtgeschwindigkeit im Vakuum in Metern pro Sekunde

Wenn wir diese Entfernung für ein 4,243 ly entferntes Objekt berechnen, ergibt das 4.243 * 365.25 * 86,400 s * 299,792,458 m * sˉ¹40.141.879.395.160.334,4 Meter oder genau 40.141.879.395.160.334,4 Meter (ungefähr 40 Billionen Kilometer oder 25 Billionen Meilen).

Das ist die Entfernung, die das Licht zurückgelegt hat, seit es zuletzt von der Oberfläche eines Himmelsobjekts reflektiert (oder in unserem Fall emittiert wurde, da Proxima Centauri ein roter Zwergstern ist) und 4,243 Julian Jahre später an unserem Beobachtungspunkt sichtbar war Fall unser Planet Erde, von wo aus die von Ihnen zitierte Entfernung zu Proxima Centauri gemessen wurde.

Je stärker das Teleskop, desto weiter in die Vergangenheit können wir sehen, denn das Licht ist viel älter! Dies gilt unabhängig von der Entfernung des beobachteten Objekts, aber die Astronomie ist in dieser Hinsicht besonders fein und wir können Objekte beobachten, die so weit entfernt sind, dass wir sie aus der Zeit sehen, als sie noch entstanden sind.

Für weitere Informationen zu anderen Einheiten, die zum Messen weit entfernter Objekte verwendet werden, möchten Sie möglicherweise diese Frage zum Parsec lesen .

Wenn wir also in den Nachthimmel schauen, blicken wir in die Vergangenheit. Nehmen wir an, einer der Sterne, die wir am Himmel sehen, wurde zu einer Supernova und ist nicht mehr da, und sagen wir, diese Supernova war „klein“ und hätte nur gesehen werden können, wenn Sie buchstäblich neben dem Stern wären. Nehmen wir an, dieser Stern ist etwa 4 Lj entfernt. Also in 4 Jahren werden wir den Stern nicht mehr sehen oder?
@NuWin So etwas wie eine so kleine Supernova gibt es nicht. In vier Jahren würden Sie die Supernova sehen (nachdem das Licht aus der Perspektive eines Beobachters auf der Erde bereits vier Jahre unterwegs war), die allmählich verblassen würde, bis sie mit bloßem Auge nicht mehr sichtbar ist. Außerdem würden alle sterben.

Eine tiefere Antwort ist "ja und nein". Im Bezugsrahmen des Lichts selbst ist die Reise von Proxima bis hierher augenblicklich. In unserem Bezugsrahmen dauert es vier Jahre – das hängt alles mit der Relativitätstheorie und der Natur der Raumzeit zusammen.

Aber im alltäglichen Sinne blicken wir in der Tat auf das Licht der Sterne zurück.

"Im Bezugsrahmen des Lichts selbst ist die Reise von Proxima bis hierher augenblicklich." Könnten Sie das bitte mit einer Erklärung erweitern?
Im Allgemeinen sind Raum und Zeit Teil einer einzigen "Raumzeit", und wenn ein Objekt mit Lichtgeschwindigkeit durch die Raumzeit reist, erfährt es keine Zeit. Diese en.wikipedia.org/wiki/World_line könnte helfen, obwohl sie wie viele Wikipedia-Artikel über Wissenschaft nicht viele Gefangene macht, wenn es darum geht, ein Thema einzuführen.
Es wird seltsam (in einer Art Summtrommel der allgemeinen Relativitätstheorie), wenn Sie an die Perspektive des Photons denken. Das Photon wird vom Stern emittiert und sofort von Ihrem Auge empfangen. In Wirklichkeit hätte dieses Photon nicht emittiert werden können, wenn „das Universum nicht gewusst“ (oder „solch strukturiert …“ hätte), dass Ihr Auge genau in dem Moment da sein würde, in dem Sie es angeschaut haben. Jedes Photon muss sowohl einen Anfang als auch ein Ende „bereits vorhanden“ haben. Ein Universum mit nur einem einzigen Stern könnte also keine Photonen aussenden, weil es nichts gäbe, um sie zu empfangen.

Tatsächlich ist das Licht, das uns von Proxima Centauri trifft, nicht unbedingt 4.243 Jahre alt. Vielleicht wurden einige der hier ankommenden Photonen in der Photosphäre von Proxima erzeugt. Aber einige von ihnen werden im Zentrum des Sterns erzeugt worden sein, und diese Photonen können viele Jahre brauchen, um die Photosphäre zu erreichen, wo sie dann "emittiert" werden.

Für unsere Sonne steht geschrieben (im Wikipedia-Artikel über unsere Sonne ):

„Die bei Fusionsreaktionen freigesetzten Gammastrahlen (hochenergetische Photonen) werden in nur wenigen Millimetern Sonnenplasma absorbiert und dann in zufälliger Richtung und mit etwas geringerer Energie wieder emittiert. Daher dauert es lange, bis die Strahlung ankommt der Sonnenoberfläche. Schätzungen der Photonenlaufzeit liegen zwischen 10.000 und 170.000 Jahren. “

In ähnlicher Weise können viele der von Proxima eintreffenden Photonen viele Zehntausend Jahre alt sein. Ihre Reisezeit von Proximas Photosphäre ist nur ein kleiner Teil ihrer Reise zur Erde.

Ich denke, das ist nützlich und interessant zu erwähnen (+1), aber diese Art von „Random-Walk“-Idealisierung kommt mir mehr als ein wenig seltsam und irreführend vor. Die Behauptung, dass jedes Photon in der Nähe der Photosphäre tatsächlich das „gleiche“ Photon ist, das in einer fernen Vergangenheit in der Nähe des Kerns erzeugt wurde, ist schwer nachvollziehbar, da die Photonenzahl während des Absorptions-/Emissionsprozesses drastisch nicht erhalten bleibt. Auf der anderen Seite ist die Unterscheidung zwischen "gleichen Photonen" und "unterschiedlichen Photonen" von vornherein nicht sehr aussagekräftig, da Photonen stärker identisch sind als alle klassischen Objekte.
Ja, @StanLiou, das ist eine Macke, aber wie du sagst, zumindest ein bisschen interessant. Was "gleiche" vs. "unterschiedliche" Photonen betrifft, nun, es gibt viele Geheimnisse im Universum, und dies ist eines davon.
Man könnte auch über Lichtphotonen sprechen, die Tausende von Jahren von einem anderen Stern gereist sind, bevor sie auf Proxima Centauri trafen und anschließend in Richtung unseres Planeten emittiert wurden. Aber ich glaube nicht, dass ein solches Mäandern von Photonen vor der Emission zur Erde irgendetwas mit dem OP zu tun hat.
Nein, ich bin wirklich nicht einverstanden. Diese Photonen, die absorbiert und wieder emittiert werden, sind nicht wirklich die gleichen Photonen. Sie haben unterschiedliche Energien und eine unterschiedliche (zufällige) Richtung. Man könnte sagen, dass die Energie, die vom Kern des Sterns emittiert wird, 100.000 Jahre braucht, um in die Photosphäre zu gelangen, aber nicht die Photonen.
Falsch. Die auf der Erde ankommenden Photonen werden (per Definition) von der Photosphäre emittiert. Die im Kern emittierten Photonen sind harte Röntgenstrahlen mit mittleren freien Weglängen von einem mm.

Alles Licht, das wir sehen, stammt aus der Vergangenheit. Das Licht einer Glühbirne in 3 Meter Entfernung trifft 10 ns nachdem es die Glühbirne verlassen hat in Ihrem Auge ein. Für kurze Entfernungen ist diese Verzögerung vernachlässigbar (10 ns sind 10 Milliardstel Sekunden), aber auf astronomischer Ebene wird sie signifikant. Licht von der Sonne braucht 8 Minuten und 20 Sekunden, um die Erde zu erreichen. Wenn wir also die Sonne sehen, ist es die Sonne, wie sie es vor 8 Minuten war. Wenn die Sonne plötzlich sterben würde, würden wir es 8 Minuten lang nicht bemerken.

Dasselbe gilt für andere Sterne in unserer Galaxis. Das Licht eines 4 Lichtjahre entfernten Sterns braucht 4 Jahre, um uns zu erreichen; es ist die Definition eines Lichtjahres.

Man könnte folgenden Vergleich anstellen: Angenommen, es gibt eine Stadt, die 100 Autojahre von Ihrem Wohnort entfernt liegt. Das bedeutet, dass ein Auto 100 Jahre braucht, um Sie zu erreichen. Wenn Sie heute ein Auto aus dieser Stadt erreicht, ist es 1914 abgereist. Es wird keine Limousine von 2010 sein, sondern ein Ford T. Wenn das Auto ankommt, blicken Sie 100 Jahre in die Vergangenheit.

Dieser Blick in die Geschichte ist für Kosmologen sehr praktisch. Sie möchten wissen, wie Galaxien vor 13,5 Milliarden Jahren aussahen, als das Universum noch jung war? Nun, suchen Sie nach Licht, das für diese Zeit unterwegs war. Es verließ die untersuchte Galaxie vor 13,5 Milliarden Jahren und zeigt Ihnen, wie diese Galaxie damals aussah. Sie sagt nichts über den aktuellen Stand aus. Es könnte mit einer anderen Galaxie kollidiert oder von einem Schwarzen Loch absorbiert worden sein. Es gibt keine andere Möglichkeit, dies zu wissen, als weitere 13,5 Milliarden Jahre zu warten, bis das jetzt ausgestrahlte Licht uns erreicht.

Eine weitere interessante Beobachtung aus dieser fernen Vergangenheit ist die kosmische Mikrowellen-Hintergrundstrahlung (CMB). Es ist die Strahlung des Urknalls, der seit 13,8 Milliarden Jahren im Gange ist. Natürlich ist heute der Urknall Geschichte, aber dank der "begrenzten" Lichtgeschwindigkeit ist diese Geschichte ständig auf uns zugekommen.

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Geben Sie die Relativitätstheorie ein. Wir sagen also, das Licht von Proxima Centauri ist seit 4,2 Jahren unterwegs, aber nur aus unserer Sicht . Wenn sich Objekte der Lichtgeschwindigkeit nähern, verlangsamt sich ihre Zeit, und schließlich würde die Zeit vollständig anhalten, wenn Sie Lichtgeschwindigkeit erreichen würden. Nun reisen Photonen mit Lichtgeschwindigkeit, für sie steht also die Zeit still. Aus der Sicht des Photons legt es die gesamte Strecke von Proxima Centauri zur Erde augenblicklich zurück: es kommt zur selben Zeit auf der Erde an, zu der es Proxima Centauri verlässt! (Bei Objekten mit Masse ist dies nicht möglich.)

In einigen Antworten auf diese Frage steckt ein bisschen zu viel Spitzfindigkeit. Es stimmt zwar, dass ein Photon keine Zeit erfährt, aber das OP fragte nach Licht, das von Proxima Centuri emittiert wird, wie es von der Erde aus beobachtet wird. Da PC 4 Lichtjahre entfernt ist, brauchte das Licht 4 Jahre, um uns zu erreichen - da weder wir noch das Centuri-System relativ zueinander mit relativistischer Geschwindigkeit reisen (fast Lichtgeschwindigkeit; irgendwo, je nach Kontext, zwischen ~ Bei 5 % von c und 20 % von c fangen wir an, davon zu sprechen, dass die Geschwindigkeiten relativistisch sind). Ein Teil des Lichts wurde zwischen dort und hier absorbiert (durch Staub oder Ionen) und wahrscheinlich als Infrarotlicht wieder emittiert, aber das meiste davon (der sichtbare Teil) hat den ganzen Weg ununterbrochen zurückgelegt, also ja, es hat seine Reise begonnen 4 vor Jahren. Beachten Sie jedoch, dass Proxima mit bloßem Auge nicht sichtbar ist.

Ironischerweise beginnt diese Antwort mit einer Beschwerde über Sophistik und endet mit Sophistik;)

Das Reisen mit Lichtgeschwindigkeit hat Auswirkungen auf Raum und Zeit. Photonen nehmen nicht nur keine Zeit, sondern auch keinen Raum in ihrer Reiserichtung wahr. Ihre "sofortige" Raumfahrt überwindet somit die Null-Distanz. Mit anderen Worten, jedes Photon nimmt wahr, dass Ihr Augapfel mit der Photosphäre von Alpha Centauri verbunden ist, was eine sehr kurze Reisezeit ermöglicht ...

Also ... im Bezugsrahmen des Photons ging es augenblicklich nirgendwo hin. Du sprichst jedoch von Photonen und "ihrem Reisen" - aber anscheinend gab es kein Reisen und kann NIEMALS ein Reisen sein. Was bedeutet es, genau 0 Mal zu „existieren“? Es hört sich so an, als würden Sie sagen, im Bezugsrahmen von Photonen existieren Photonen nicht.
Ist das Licht, das wir von Sternen sehen, extrem alt?
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