¿Cómo se verían realmente las estrellas, si pudieras viajar casi a la velocidad de la luz?

Creo que quieres decir, ¿cómo sería el mundo exterior si pudieras viajar casi a la velocidad de la luz?

Prepárate para ser decepcionado. Disculpas a todos los fanáticos de Star Wars y Star Trek y lectores de SF en todas partes.

Esta idea de un campo estelar rayado puede ser incorrecta, ya que Hollywood se ha olvidado del CMB.

En cambio, esta imagen a continuación es aparentemente correcta:

¿No es mucho, después de todo el esfuerzo de llegar casi a la velocidad de la luz?

Fuente de la imagen y extractos de Mirando por la ventana a la velocidad de la luz

Un grupo de estudiantes de física de la Universidad de Leicester descubrió que, suponiendo que una nave pudiera viajar casi a la velocidad de la luz, una tripulación vería un orbe gigante y borroso en la distancia.

Para su estudio, los estudiantes asumieron que el Halcón Milenario (sí, esta fue la redacción utilizada en el estudio) viaja al 99,99995 por ciento de la velocidad de la luz (c) mientras pasa velozmente por la Tierra hacia el Sol (a una distancia de 1 ES). Obviamente, de acuerdo con las leyes establecidas por Albert Einstein, ya diferencia de algunas interpretaciones de ciencia ficción del viaje espacial más rápido que la luz (es decir, "hiperespacio"), los estudiantes no podían asumir un valor mayor que c.

El grupo de investigación descubrió que, a medida que te acercas a la velocidad de la luz, la radiación cósmica de fondo domina la vista.

La radiación electromagnética, incluida la luz visible, que se mueve rápidamente hacia la tripulación crearía un efecto Doppler blueshift. Este efecto, dicen los investigadores, acortaría la longitud de onda de la radiación electromagnética.

Desde la perspectiva de la tripulación, la mayor frecuencia de la luz de las estrellas vecinas transformaría el espectro previamente visible en el rango de rayos X, lo que haría que estas estrellas fueran invisibles para el ojo humano. También se descubrió que la presión de los rayos X reduciría la velocidad de las naves espaciales.

Quiero incluir 4 puntos posiblemente sobresalientes hechos por Rob Jeffries con respecto a la imagen de arriba y mi respuesta:

1. ¿Cuál se supone que es la escala angular de esta imagen? Para desplazar al azul el fondo de microondas para que se vea azul/blanco se necesita un desplazamiento al rojo de un factor$>2000$, que es precisamente lo que produce la velocidad citada. Esto corresponde a un factor de Lorentz de$\gamma=1000$. Entonces, ¿la "mancha" no sería en realidad un pequeño punto de extensión angular?$\sim \gamma^{-1} = 0.06$grados

2. La supuesta imagen no tiene escala angular o de intensidad, por lo que no se puede determinar si es correcta. Sostengo que a esta velocidad, la "mancha" que se muestra debería ser en realidad un pequeño punto de una fracción de grado de ancho, por lo que lo que se muestra es bastante engañoso (y no aparece en los documentos reales a los que se hace referencia).

3. Las colisiones con el polvo espacial destruirían su nave a estos valores de$\gamma$ (a menos que pueda construirlo para resistir impactos equivalentes a toneladas de TNT de granos de polvo de masa  $10^{−7}\,$gramo. Más detalles en arxiv.org/pdf/1503.05845.pdf .

4. Una respuesta completa debería, al menos, incluir alguna mención de la aberración relativista.

Basado en la aberración relativista - Wikipedia

Este efecto no depende de la distancia real entre el observador y la fuente de radiación.

Supongamos que estamos en el marco de los observadores. Para ellos, la fuente viaja en un ángulo$\theta _{s}$con velocidad$v$, relativo a un vector dibujado desde la fuente (en el momento en que se emitió la luz) hasta los observadores en la nave espacial.

La ecuación que se aplica para describir la aberración de la fuente de luz es

Se produce un haz relativista: los rayos de luz que se emiten desde la fuente hacia el observador se inclinan hacia la dirección del movimiento de la fuente (en relación con el observador), forman efectivamente un cono, en la dirección del movimiento de la nave espacial. La luz recibida por un objeto en movimiento (por ejemplo, la vista desde una nave espacial muy rápida) también parece concentrada en su dirección de movimiento.

Una consecuencia de esto es que normalmente se espera que un observador delantero intercepte una mayor proporción de la luz del objeto que uno trasero; esta concentración de luz en la dirección de avance del objeto se denomina "efecto reflector".

En términos simples, todo el universo está lleno de microondas débiles. Estas microondas son en realidad energía emitida en el momento del Big Bang . Esto se conoce como el fondo cósmico de microondas .

Ahora bien, si viajas casi a la velocidad de la luz, según el efecto Doppler , la frecuencia de estas ondas aumenta y cae bajo el espectro de luz visible.

Puede calcular el cambio de frecuencia exacto aquí .

Entonces, todo el universo frente a ti se iluminará y solo podrás ver una luz brillante como @count_to_10 mencionada en la segunda imagen.

Durante este tiempo, la luz de las estrellas se transforma del espectro visible hacia rayos gamma de mayor frecuencia. Por lo tanto, es posible que las estrellas ya no sean visibles en un universo lleno de luz brillante.

Esta es una adición a la respuesta de count_to_10. Me gustaría proporcionar algo de visualización en lugar de molestarlo con las matemáticas.

Si viaja cerca de la velocidad de la luz, no verá la estrella corriendo hacia usted, sino que parecerá que la estrella se aleja de usted a medida que acelera porque su campo de visión aumentaría. Para que puedas ver las cosas detrás de ti, aquí la explicación . Toda la luz que te llegue se desplazaría hacia el azul como se muestra en la imagen en la respuesta de count_to_10.

Es el CMB el que se desplaza al azul al espectro visible.

Entonces, amigo mío, si eres fanático de Star Wars, lo siento, no es realista, ya que la tripulación del Halcón Milenario vería uno como esta imagen de arriba. Desde la perspectiva de Han, Luke y Leia, la longitud de onda de la luz de las estrellas vecinas disminuiría y pasaría del espectro visible al rango de rayos X, lo que haría que estas estrellas fueran invisibles para el ojo humano.

Este video muestra una simulación real.

Fuente útil:

1. http://io9.gizmodo.com/5976041/así es como se vería realmente viajar a la velocidad de la luz
2. http://www.fourmilab.ch/cship/aberración.html