¿La luz que vemos de las estrellas es extremadamente antigua?

Sí, la velocidad de la luz en el vacío (o c ) es 299.792.458 m/s y un año luz es la distancia que recorre la luz en un año juliano (365,25 días), lo que da como resultado 9,46073 × 10 ¹⁵ metros. El valor exacto es 9.460.730.472.580.800 metros.

Dado que c es la velocidad máxima a la que puede viajar toda la energía, la materia y la información del Universo, es la constante física universal en la que se basa el año luz ( ly ) como una de las unidades astronómicas de longitud.

Eso significa que la luz visible como radiación electromagnética no puede viajar más rápido que c y en un año juliano puede recorrer una distancia máxima de

d = t * c

des la distancia en metros

ttiempo en segundos

cla velocidad de la luz en el vacío en metros por segundo

Si calculamos esta distancia para un objeto distante de 4,243 ly , eso da como 4.243 * 365.25 * 86,400 s * 299,792,458 m * sˉ¹resultado exactamente 40 141 879 395 160 334,4 metros (aproximadamente 40 billones de kilómetros o 25 billones de millas).

Esa es la distancia que viajó la luz desde que se reflejó por última vez (o en nuestro caso se emitió desde, ya que Próxima Centauri es una estrella enana roja) la superficie de un objeto celeste para ser 4.243 años julianos más tarde visible en nuestro punto de observación, en este caso de nuestro planeta Tierra desde donde se midió la distancia a Proxima Centauri que citaste.

¡Cuanto más potente es el telescopio, más lejos en el pasado podemos ver porque la luz es mucho más antigua! Esto es lo mismo independientemente de la distancia del objeto que estés observando, pero la astronomía es particularmente ingeniosa en este sentido y podemos observar objetos que están tan distantes que los vemos desde el momento en que aún se estaban formando.

Para obtener más información sobre otras unidades utilizadas para medir objetos lejanos, es posible que le interese leer esta pregunta sobre el parsec.

Una respuesta más profunda es "sí y no". En el marco de referencia de la luz misma, el viaje desde Próxima hasta aquí es instantáneo. En nuestro marco de referencia, lleva cuatro años: todo esto está relacionado con la relatividad y la naturaleza del espacio-tiempo.

Pero en el sentido cotidiano, de hecho estamos mirando hacia atrás en el tiempo a la luz de las estrellas.

En realidad, la luz que nos llega desde Proxima Centauri no tiene necesariamente 4.243 años. Quizás algunos de los fotones que llegan aquí fueron creados en la fotosfera de Próxima. Pero algunos de ellos habrán sido creados en el centro de la estrella, y estos fotones pueden tardar muchos años en llegar a la fotosfera, donde luego son "emitidos".

Para nuestro sol, está escrito (en el artículo de Wikipedia sobre nuestro Sol ):

"Los rayos gamma (fotones de alta energía) liberados en las reacciones de fusión se absorben en solo unos pocos milímetros de plasma solar y luego se vuelven a emitir en una dirección aleatoria y con una energía ligeramente menor. Por lo tanto, la radiación tarda mucho tiempo en llegar. la superficie del Sol. Las estimaciones del tiempo de viaje de los fotones oscilan entre 10.000 y 170.000 años ” .

De manera similar, muchos de los fotones que llegan de Próxima pueden tener muchas decenas de miles de años. Su tiempo de viaje desde la fotosfera de Próxima es solo una pequeña parte de su viaje a la Tierra.

Toda la luz que vemos es del pasado. La luz de una bombilla a 3 metros de distancia llega 10 ns después de que dejó la bombilla en tu ojo. Para distancias cortas, este retraso es insignificante (10 ns son 10 mil millonésimas de segundo), pero a escala astronómica se vuelve significativo. La luz del Sol tarda 8 minutos y 20 segundos en llegar a la Tierra, por lo que cuando vemos el Sol es el Sol como era hace 8 minutos. Si el Sol muriera repentinamente, no nos daríamos cuenta durante 8 minutos.

Lo mismo ocurre con otras estrellas de nuestra Galaxia. La luz de una estrella a 4 años luz tarda 4 años en llegar hasta nosotros; es la definición de un año luz.

Se podría hacer la siguiente comparación: supongamos que hay un pueblo a 100 años-automóvil de donde vives. Eso significa que un automóvil tarda 100 años en llegar a usted. Cuando te llega un auto de esa ciudad hoy, se fue en 1914. No será un sedán de 2010, sino un Ford T. Cuando llega el auto, estás mirando 100 años atrás.

Esta mirada a la historia es muy conveniente para los cosmólogos. ¿Quieres saber cómo eran las galaxias hace 13.500 millones de años, cuando el Universo aún era joven? Bueno, busque la luz que ha estado en marcha durante ese tiempo. Dejó la galaxia bajo estudio hace 13.500 millones de años y te muestra cómo era esa galaxia en ese momento. No te dice nada sobre el estado actual de la misma. Puede haber chocado con otra galaxia o haber sido absorbida por un agujero negro. No hay forma de saberlo más que esperar otros 13.500 millones de años, hasta que la luz emitida ahora nos alcance.

Otra cosa interesante para observar desde ese lejano pasado es la radiación de fondo de microondas cósmica (CMB). Es la radiación del Big Bang, que ha estado en marcha durante 13.800 millones de años. Por supuesto, hoy en día el Big Bang es historia, pero gracias a la velocidad de la luz "limitada", esta historia continúa para nosotros.

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Introduzca la relatividad. Entonces decimos que la luz de Proxima Centauri ha estado en marcha durante 4,2 años, pero solo desde nuestro punto de vista . A medida que los objetos se acercan a la velocidad de la luz, su tiempo se ralentiza y, en última instancia, cuando alcanzas la velocidad de la luz, el tiempo se detiene por completo. Ahora los fotones viajan a la velocidad de la luz, por lo que para ellos el tiempo se detiene. Desde el punto de vista del fotón, recorre toda la distancia desde Próxima Centauri a la Tierra instantáneamente : ¡llega a la Tierra al mismo tiempo que sale de Próxima Centauri! (No puedes hacer esto con objetos que tienen masa).

Hay demasiado sofisma en algunas de las respuestas a esta pregunta. Si bien es cierto que un fotón no experimenta el tiempo, el OP preguntaba sobre la luz emitida por Proxima Centuri según se observa desde la Tierra. Dado que PC está a 4 años luz de distancia, la luz tardó 4 años en llegar a nosotros, ya que ni nosotros ni el sistema Centuri estamos viajando, en relación uno con el otro, a velocidades relativistas (cerca de la velocidad de la luz; en algún lugar, según el contexto, entre ~ 5% de c y 20% de c es donde empezamos a hablar de que las velocidades son relativistas). Parte de la luz fue absorbida (por polvo o iones) entre allá y aquí y probablemente se volvió a emitir como luz infrarroja, pero la mayor parte (la parte visible) viajó todo el camino sin interrupciones, así que sí, comenzó su viaje 4 hace años que. Pero tenga en cuenta que Proxima no es visible a simple vista,

Viajar a la velocidad de la luz tiene implicaciones tanto para el espacio como para el tiempo. Además de no experimentar el tiempo, los fotones no perciben el espacio en la dirección de su viaje. Por lo tanto, su viaje espacial "instantáneo" cubre una distancia cero. En otras palabras, cada fotón percibe que su globo ocular está unido a la fotosfera de Alpha Centauri, lo que permite un tiempo de viaje muy corto...