¿Qué es lo más rápido que se ha medido (o puede) viajar una galaxia u otro cuerpo?

velocidades del Hubble

El Universo se expande y aleja las galaxias unas de otras con una velocidad relativa proporcional a la distancia que las separa. Esta es la ley de Hubble, y si el Universo es infinitamente grande, no hay límite para la rapidez con la que dos galaxias pueden alejarse una de la otra. En nuestro Universo observable, la galaxia más distante observada (GN-z11; Oesch et al. 2016 ) se aleja de la Vía Láctea a más del doble de la velocidad de la luz ($c\simeq300\,000\,\mathrm{km}\,\mathrm{s}^{-1}$).

Velocidades peculiares

Sin embargo, este no es un movimiento a través del espacio , que parece ser lo que está preguntando. Nada es capaz de viajar por el espacio más rápido que la velocidad de la luz.

Las galaxias generalmente se mueven a través del espacio con velocidades del orden de unos pocos$100\,\mathrm{km}\,\mathrm{s}^{-1}$; en cúmulos masivos, pueden adquirir velocidades de unos pocos$1000\,\mathrm{km}\,\mathrm{s}^{-1}$(por ejemplo, Karachentsev et al. 2006 ). Estas llamadas velocidades peculiares son wrt. al marco "global", es decir, el marco en el que permanece inmóvil un observador que sigue la expansión cósmica. Este es también el marco en el que el fondo cósmico de microondas es (estadísticamente) el mismo en todas las direcciones.$^\dagger$

Los agujeros negros, las estrellas, los planetas y las nubes de gas se mueven en el marco de referencia de sus galaxias con velocidades características del orden de$100\,\mathrm{km}\,\mathrm{s}^{-1}$, por lo que normalmente será más pequeño que el de su galaxia anfitriona, si la galaxia se encuentra en un gran cúmulo.

Cuando los cuerpos celestes masivos como las estrellas de neutrones o los agujeros negros se fusionan, alcanzan velocidades del orden de la mitad de la velocidad de la luz, como se analiza más adelante en la respuesta de Rob Jeffries. Esto es medido en el marco del centro de masa.

Velocidades de partículas

EDITAR: Lo siguiente se escribió antes de que se cambiara la pregunta para enfatizar los cuerpos celestes : se encuentran velocidades mucho más altas para partículas pequeñas como los rayos cósmicos; estas son partículas masivas aceleradas a energías extremas, por ejemplo, por explosiones de supernovas. El poseedor del récord de tales partículas sigue siendo (creo) la llamada partícula Oh-My-God que viajó a$0.9999999999999999999999951c$(en el marco de la Tierra), mucho más rápido que las velocidades alcanzadas en el Gran Colisionador de Hadrones.

$^\dagger$_{Por supuesto, siempre puede definir un marco que se mueva casi con la velocidad de la luz, de modo que todos los objetos adquieran esa velocidad "artificialmente", pero entonces el Universo ya no es isotrópico.}

Si estamos hablando de cuerpos celestes significativos, serán las velocidades relativas de un par de agujeros negros que se fusionan.

La velocidad relativa típica debida a la velocidad orbital de los componentes del agujero negro justo antes de la fusión es mayor que la mitad de la velocidad de la luz.

Nada se acerca a eso en una escala galáctica. Las velocidades peculiares típicas de las galaxias en un cúmulo son de unos pocos cientos a unos pocos miles de km/s.

El siguiente gráfico muestra las velocidades relativas inferidas (abajo) de la fusión de agujeros negros a partir de la primera detección de ondas gravitacionales LIGO.