Efecto hipotético del Sistema Solar/Orion Spur viajando cerca de la velocidad de la luz

Tenía la esperanza de que algún genio pudiera explicar lo que observaríamos en el universo que nos rodea en el siguiente escenario hipotético en el que la Tierra misma viajara a la velocidad de la luz o cerca de ella. Confío en que alguien pueda decirme que mi situación hipotética no puede existir, pero realmente no es el punto aquí, aunque no me importa que se demuestre que soy tonto.

Escenario: Supongamos que nuestro sistema solar, junto con el Orion Spur en el que reside, viaja casi a la velocidad de la luz mientras se prepara para fusionarse con el brazo de Perseo adyacente de nuestra galaxia (alrededor de 5.000-10.000 ly). ¿Cómo cambia eso la forma en que vemos el brazo de Perseo? ¿Qué vemos en cuanto al resto de la galaxia de la Vía Láctea? ¿Cómo cambia nuestra velocidad lo que vemos en galaxias distantes? O, en otras palabras, ¿la Vía Láctea en su conjunto parece moverse más rápido o más lento debido a nuestra velocidad? ¿Parece que otras galaxias se mueven más rápido o más lento que su movimiento real?

Espero que tenga sentido y espero que a alguien además de mí le resulte fascinante considerar el impacto de la velocidad de la luz en nuestra percepción.

EDIT1: Supongo que un componente de esta pregunta tiene que ver con los cambios al rojo y al azul, así como también cómo se vería afectada nuestra observación de la evolución estelar y la evolución galáctica. Por ejemplo, ¿parecerían las galaxias distantes estar evolucionando más rápido o más lento que lo real y si pensaríamos que se están acercando o alejando de nosotros, simplemente debido a nuestro propio movimiento cercano?

EDIT2: He reducido mis escenarios a solo uno, ya que todos los que respondieron me dicen constantemente que ese es mejor. Espero que el cambio ayude al diálogo. Mis disculpas como novato en este foro.

Estamos viajando arbitrariamente cerca de la velocidad de la luz en algunos marcos de inercia. Si desea preguntar sobre escenarios en los que estamos viajando cerca de la velocidad de la luz, debe especificar en relación con qué .
@G.Smith: Por supuesto que tiene razón, pero creo que es una apuesta justa que el OP efectivamente signifique "en relación con el CMB", incluso si no sabe que quiere decir eso (e incluso si no lo hace saber lo que significa).
@WillO Ah, sí. Esa sería una buena suposición para cualquiera que intente responder.
Evite hacer varias preguntas distintas a la vez, de lo contrario, su pregunta puede cerrarse por ser demasiado amplia.
Sé que hay muchas preguntas, pero realmente es un cuadro que espero pintar con mi pregunta. Quizás soy demasiado ignorante para formular una pregunta "concisa" adecuada. He leído los ejemplos de naves espaciales que muchos ofrecen, pero quiero entender esto en relación con las estrellas y la galaxia, donde grandes grupos de objetos se mueven juntos en relación con otros. Espero que las respuestas también pinten imágenes, y no necesariamente golpeen cada signo de interrogación único, aunque eso también es bienvenido.

Respuestas (2)

En muy muy breve: si el resto del Universo viaja a una velocidad cercana a la de la luz relativa a nosotros, todo sucederá más lento en el Universo, cada longitud (o distancia) en la dirección del movimiento se contraerá (pero no perpendicularmente a él, por lo tanto, una deformación), y las ondas electromagnéticas tendrán un gran desplazamiento Doppler. Todo será totalmente normal en el sistema solar, por supuesto, ya que la velocidad no es una cosa en sí misma sino que tiene un significado relativo.

Esto solo aborda el escenario 1. Si nuestra galaxia estuviera girando como el límite exterior viaja a una velocidad cercana a c en un marco que tiene su origen en el centro galáctico y los ejes no giran en relación con la distribución promedio de materia en el Universo, primero Se necesitan bastantes fuerzas para evitar que se disloque, y luego se podrían detectar algunos efectos en nuestro marco si esas fuerzas no fueran una interacción gravitacional.

Entonces, ¿estás diciendo que cuanto más rápido viajamos, o cuanto más nos acercamos a la velocidad de la luz, más lento parece viajar todo lo que nos rodea? Como menciona que las ondas electromagnéticas se desplazan por dopler, ¿es esto una referencia a ciertos objetos que se ven desplazados hacia el rojo o hacia el azul?
" cuanto más nos acercamos a la velocidad de la luz, más lento parece viajar todo lo que nos rodea?* - No. Por ejemplo, si nos movemos a 0.9 C en relación con el universo (por ejemplo, en relación con CMB o con estrellas distantes), entonces veríamos todo lo que nos rodea viajando a 0.9 C . Sin embargo, todos los demás movimientos nos parecerían más lentos. Por ejemplo, veríamos a la Tierra girando más lentamente alrededor del Sol. " Como usted menciona que las ondas electromagnéticas se desplazan Dopler, ¿es esto una referencia a ciertos objetos que se ven desplazados hacia el rojo o hacia el azul? " - Correcto. Desplazamiento hacia el azul de frente y desplazamiento hacia el rojo por detrás.
@safesphere No. Si todo el sistema solar viajara a una velocidad relativista en relación con el CMB, definitivamente no veríamos nada cambiado en el sistema solar. Este es el principio mismo de la relatividad.
@Thomas No, los objetos tendrían su velocidad, no puedes decir que cuanto más rápido van, más lento van, no funcionaría. Cuanto más rápido van, más lento se ralentiza cada proceso que ocurre en ellos.
@Thomas otra cosa: para comprender mejor la relatividad, le sugiero que deje de usar el verbo "aparecer" y comience a usar "ser". Las cosas no parecen ser más lentas en CMB desde nuestra perspectiva y más lentas para nosotros desde la perspectiva de CMB. Lo son, en la medida en que un físico puede abordar la "realidad". Para la parte metafísica de esto, me temo que tienes que preguntarlo en otro foro. :) :) :)
@ Matt Correcto. Quise decir, si viajamos en una nave espacial. Olvidé que el OP quiere que viaje todo el Sistema Solar. Entonces veríamos planetas girando más lentamente alrededor de sus estrellas anfitrionas en otros sistemas estelares, obviamente no en el que viajamos.
@safesphere Así que estamos de acuerdo. :) La pregunta original es realmente larga y tiene varios escenarios, lo que no es muy fácil de manejar.
@Matt Sí +1. El segundo escenario OP de una galaxia que gira cerca de la velocidad de la luz no es realista (a menos que el espacio gire mágicamente a sí mismo physics.stackexchange.com/questions/362097/… ). Un mejor ejemplo sería el Superman parado en una estrella de neutrones que gira cerca de la velocidad de la luz. ¿Qué vería en el cielo?
@safesphere ¡Esa sí que sería una pregunta interesante! :)
@safesphere He reducido mi pregunta a un solo escenario. Esperemos que sea útil para la discusión. Gracias por tu contribución.
@Matt Ahora, con este escenario simplificado, ¿está diciendo que mirando todos los demás brazos de la galaxia, además de Orion Spur, sus planetas parecerían girar más lento, mientras que los planetas dentro de Orion Spur parecerían tener una rotación natural? ¿El ligero elemento angular de esta rotación tiene algún efecto? En realidad, la Vía Láctea es tan grande que nuestro elemento angular sería bastante pequeño.
@Thomas sí, en este (extraño) escenario, veríamos todo lo que está fuera de nuestro brazo más lento. La parte rotacional no cambia nada en este bit, solo la velocidad instantánea se tiene en cuenta en la transformada de Lorentz.
@Tomás. De hecho, nos estamos moviendo en relación con el universo, pero no tan rápido (aproximadamente al 0,1% de la velocidad de la luz. Busque en la web "CMB Dipole".

Los objetos masivos no pueden viajar a la velocidad de la luz, así que supondré que estás preguntando sobre velocidades cercanas a c. Y asumiré que todo esto es relativo al CMB.

Abordaré el escenario 1, porque hay demasiadas preguntas en una sola.

A medida que nuestro sistema solar viaja cerca de la velocidad c en relación con el CMB, el tiempo en el resto del universo parecerá acelerarse (en relación con nosotros). Ahora bien, si usted tiene un reloj aquí en la tierra, todavía parecerá funcionar normalmente.

Es cuando tratas de comparar este reloj con otro reloj en otro lugar (fuera del sistema solar) en el universo, que verás que nuestro reloj funciona mucho más lento. De hecho, a medida que se acerca arbitrariamente a la velocidad de la luz, es posible que nuestro reloj nunca marque durante los 13.800 millones de años desde que existió nuestro universo (suponiendo que el reloj siempre existió).

Lamentablemente, esto está mal. El resto del Universo irá a una velocidad cercana a c con respecto a nosotros, por lo tanto, todos los relojes del Universo funcionarán más lento que el nuestro.
@ Matt, mis preguntas se refieren a nuestra velocidad cercana a c, pero sus comentarios se refieren a la velocidad cercana a c de otros marcos. ¿Está diciendo que no importa quién se mueve a estas velocidades cercanas a c, sino sólo su movimiento relativo entre sí? ¿Cómo afecta eso a un cuerpo cuyo movimiento es radial, como la posible rotación de la galaxia?
La perspectiva de @Thomas Matt crea lo que se llama la paradoja del gemelo SR. La velocidad es simétricamente relativa. Aunque, en su caso, nuestro sistema solar se está moviendo cerca de la velocidad c en relación con el CMB. Por lo tanto, estaba tratando de crear un marco en el que pudiéramos medir sus relojes aquí en el sistema solar en relación con el CMB (como el marco de referencia universal). Solo estaba diciendo que sus relojes aquí en el sistema solar marcarán más lentamente en comparación con los relojes que se mueven junto con el CMB, y sugerí que esto debería tratarse como el resto del universo (que se mueve junto con el CMB en este caso ).
@Thomas Matt no respondió a su comentario probablemente porque no recibió una notificación. Ya que puso un espacio entre @ y su nombre de usuario, el sistema asume que no se dirige a nadie mientras que "Matt" es parte de su mensaje, pero no la dirección. No debe haber espacios en la dirección @, incluso si el nombre de usuario contiene espacios.
@Thomas "¿ Está diciendo que no importa quién se mueve a estas velocidades cercanas a c, solo su movimiento relativo entre sí? " - Correcto, sin embargo, esto se aplica solo a un movimiento lineal, pero no a la rotación.
@Thomas No estoy diciendo que no importa quién se está moviendo realmente, afirmo que no existe tal cosa como moverse realmente. :)
@ÁrpádSzendrei Veo tu punto, pero no puedes dejar que OP piense que el marco de CMB es absoluto. Los observadores del CMB verían que nuestros relojes funcionan más lento, y nosotros veríamos que los relojes del CMB funcionan más lento, esto es, en mi humilde opinión, un punto que Thomas se perdió y que podría ayudarlo a comprender mejor qué es la relatividad.
@Matt Esto del reloj es un poco misterioso para mí. En el escenario clásico, twin1 corre hacia el espacio y regresa unos años más tarde para encontrar a su hermano, twin2 es un anciano. Por lo tanto, si los dos tuvieran telescopios de alta potencia, ¿no vería el gemelo1 en el espacio a su gemelo2 terrestre con una velocidad de reloj muy rápida, quemando esos años hacia su vejez? ¿Mientras que el gemelo2 en la tierra vería a su gemelo espacial1 caminando por su nave en cámara lenta y sin envejecer?
@Thomas No. Ambos verían que el otro reloj avanza más lento. De lo contrario, un marco inercial sería diferente de otro y el principio de relatividad no se cumpliría. La explicación es sumamente sencilla de dar con un pequeño dibujo, pero con palabras aquí, no quedaría muy claro.
@Thomas OK, encontré la imagen que quería dibujar para ti, en un video. Este es el enlace con una etiqueta de tiempo exactamente en el momento en que aparece: youtu.be/-NN_m2yKAAk?t=99 . Debe aclarar su mente sobre cómo la situación puede ser simétrica (lo cual no es posible si mantiene el tiempo absoluto, la simultaneidad y todas esas cosas, por supuesto).
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