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?

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 9.4605284 × 10 ¹⁵ Metern entspricht. Da c die Geschwindigkeit , mit der maximal alle Energie, Materie und Information im Universum reisen kann, ist es die universelle physikalische Konstante , auf das das Lichtjahr ( ly ) als eine der astronomischen Längeneinheiten basiert.

Das bedeutet, dass sichtbares Licht als elektromagnetische Strahlung nicht schneller als c wandern kann und in einem julianischen Jahr eine maximale Entfernung von 1 km zurücklegen kann

d = t * c

d ist die Entfernung in Metern

t Zeit in Sekunden

c Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum in Metern pro Sekunde

Wenn wir diesen Abstand für ein 4,243 berechnen ly entferntes Objekt, kommt das heraus als 4.243 * 365.25 * 86,400 s * 299,792,458 m * sˉ¹oder genau 40,141,879,395,160,334.4 Meter (rund 40 Billionen Kilometer oder 25000000000000 Meilen).

Das ist die Entfernung, die das Licht zurückgelegt hat, seit es zuletzt von der Oberfläche eines Himmelsobjekts reflektiert wurde (oder in unserem Fall von dieser ausgestrahlt wurde, da Proxima Centauri ein roter Zwergstern ist), um 4,243 julianische Jahre später an unserem Beobachtungspunkt sichtbar zu sein Bei unserem Planeten Erde wurde die Entfernung zu Proxima Centauri, die Sie angegeben haben, gemessen.

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

Um weitere Informationen zu anderen Einheiten zu erhalten, die zum Messen weit entfernter Objekte verwendet werden, könnte es Sie interessieren, diese Frage im Parsec zu lesen .

Eine tiefere Antwort lautet "Ja und Nein". Im Bezugsrahmen des Lichts selbst ist die Reise von Proxima nach hier augenblicklich. In unserem Referenzrahmen dauert es vier Jahre - dies alles hängt mit der Relativität und der Natur der Raumzeit zusammen.

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

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. Einige von ihnen werden jedoch in der Mitte des Sterns erzeugt worden sein, und es kann viele Jahre dauern, bis diese Photonen auf der Photosphäre ankommen, wo sie dann "emittiert" werden.

Für unsere Sonne steht geschrieben (in Wikipedia's Artikel über unsere Sonne ):

"Die bei Fusionsreaktionen freigesetzten Gammastrahlen (hochenergetische Photonen) werden nur in wenigen Millimetern Solarplasma absorbiert und dann in zufälliger Richtung und mit etwas geringerer Energie wieder emittiert. Daher dauert es lange, bis die Strahlung erreicht ist die Oberfläche der Sonne. Schätzungen der Photonenlaufzeit liegen zwischen 10.000 und 170.000 Jahren. "

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

Alles Licht, das wir sehen, stammt aus der Vergangenheit. Das Licht einer Glühbirne in einem Abstand von 3 Metern tritt 10 ns nach dem Austreten der Glühbirne aus Ihrem Auge ein. Für kurze Entfernungen ist diese Verzögerung vernachlässigbar (10 ns sind 10 milliardstel Sekunden), aber im astronomischen Maßstab 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 vor 8 Minuten. Wenn die Sonne plötzlich sterben würde, würden wir es 8 Minuten lang nicht bemerken.

Gleiches gilt für andere Sterne in unserer Galaxie. Das Licht eines Sterns bei 4 Lichtjahren braucht 4 Jahre, um uns zu erreichen; Es ist die Definition eines Lichtjahres.

Man könnte den folgenden Vergleich ziehen: Angenommen, es gibt eine Stadt in 100 Autojahren Entfernung von Ihrem Wohnort . Das heißt, ein Auto braucht 100 Jahre, um Sie zu erreichen. Wenn ein Auto aus dieser Stadt Sie heute erreicht, ist es 1914 abgereist. Es wird keine 2010er Limousine sein, sondern ein Ford T. Als das Auto ankommt, sehen Sie 100 Jahre früher aus.

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

Eine andere interessante Sache, die man aus der Vergangenheit beobachten kann, ist die kosmische Mikrowellen-Hintergrundstrahlung (CMB). Es ist die Strahlung des Urknalls, die seit 13,8 Milliarden Jahren im Gange ist. Natürlich ist der Urknall heute Geschichte, aber dank der "begrenzten" Lichtgeschwindigkeit ist diese Geschichte für uns ununterbrochen im Gange.

edit
Relativität eingeben. Wir sagen also, dass das Licht von Proxima Centauri seit 4,2 Jahren unterwegs ist, aber nur aus unserer Sicht . Wenn sich Objekte der Lichtgeschwindigkeit nähern, verlangsamt sich ihre Zeit, und wenn Sie die Lichtgeschwindigkeit erreichen, stoppt die Zeit vollständig. Jetzt bewegen sich Photonen mit Lichtgeschwindigkeit, so dass für sie die Zeit stillsteht. Vom Standpunkt des Photons aus legt es die gesamte Distanz von Proxima Centauri zur Erde augenblicklich zurück : Es kommt auf der Erde an, während es Proxima Centauri verlässt! (Sie können dies nicht mit Objekten tun, die Masse haben.)

In einigen Antworten auf diese Frage steckt etwas zu viel Sophistik. Während es wahr ist, dass ein Photon keine Zeit erfährt, fragte das OP nach dem von der Erde beobachteten Licht, das von Proxima Centuri ausgestrahlt wird. Da der PC 4 Lichtjahre entfernt ist, hat das Licht 4 Jahre gebraucht, um uns zu erreichen - da weder wir noch das Centuri-System sich relativ zueinander mit relativistischen Geschwindigkeiten bewegen (nahe der Lichtgeschwindigkeit; je nach Kontext irgendwo zwischen ~ Bei 5% von c und 20% von c sprechen wir von relativistischen Geschwindigkeiten. Ein Teil des Lichts wurde zwischen dort und hier (durch Staub oder Ionen) absorbiert und wahrscheinlich als Infrarotlicht wieder emittiert, aber das meiste davon (der sichtbare Teil) wanderte ungestört den ganzen Weg, also hat es seine Reise angetreten 4 vor Jahren. Aber beachten Sie, dass Proxima mit dem bloßen Auge nicht sichtbar ist,

Reisen mit Lichtgeschwindigkeit hat Auswirkungen auf Raum und Zeit. Photonen nehmen nicht nur keine Zeiterfahrung, sondern auch keinen Raum in Fahrtrichtung wahr. Somit umfasst ihre "augenblickliche" Raumfahrt die Entfernung Null. Mit anderen Worten, jedes Photon nimmt wahr, dass Ihr Augapfel an die Photosphäre von Alpha Centauri gebunden ist, was eine sehr kurze Reisezeit ermöglicht ...