¿Cuál es el objeto que se mueve más rápido en el universo?

La respuesta a esto es sorprendente:

Estamos.

Y muchas (si no todas) otras galaxias.

Y se mueven más rápido que la luz.

Mira, el universo se está expandiendo, a un ritmo acelerado . El tejido del propio espacio-tiempo se estira, de modo que las galaxias parecen alejarse unas de otras. Lo interesante es que la relatividad no prohíbe que estos se alejen más rápido que la luz. Si bien el espacio local es plano y se debe mantener la velocidad local de la luz, no es necesario que esto se cumpla a escala global, por lo que es posible tener marcos que se alejen entre sí más rápido que$c$. De hecho, hay algunas galaxias que se alejan de nosotros más rápido que la luz ( la única razón por la que las vemos es porque solían estar más cerca y moviéndose a una velocidad más lenta ). Cualquier par de galaxias que estén a 4200 Mpc de distancia entre sí (es decir, con un corrimiento al rojo de 1,4), se están alejando entre sí más rápido que la luz en los marcos de cada uno (números robados de la página vinculada).

Dado que la única forma consistente de hablar sobre el movimiento es relativa, se puede decir que nos estamos alejando de otras galaxias más rápido que la luz, ya que lo contrario también es cierto. Esto puede poner a las galaxias en el cubo de los objetos que se mueven más rápido en el universo. En cuanto a cuál es la más rápida, no lo sé, tendríamos que encontrar un par de galaxias que estén más alejadas (distancia medida en el marco de la galaxia, por supuesto), pero dado que el universo es probablemente más de lo que observamos ¹ , no podemos identificar el par de galaxias para las que esto es cierto.

Para aquellos que piensan que es hacer trampa ² para cortocircuitar la pregunta con la expansión espacial, hay otros objetos que van más rápido que la luz (aunque no son los objetos más rápidos del universo), y estos se pueden encontrar en buen 'ol Tierra.

electrones :

En las piscinas de enfriamiento del reactor nuclear ³ , tenemos un fenómeno conocido como radiación Cerenkov . Básicamente, las partículas beta emitidas se mueven más rápido que la velocidad de la luz en el agua. Esto crea un efecto de origen similar al del estampido sónico, donde una fuerte luz emana del medio.

¿Que qué? ¿Crees que estoy haciendo trampa de nuevo ² al poner todo lo relativo a la velocidad de la luz en un medio?

Bien, bien. Aquí hay algunos objetos rápidos que no requieren expansión espacial para ser rápidos, ni implican ningún truco de semántica donde no se menciona el medio en el que se están midiendo. Muchos ya han sido mencionados por astromax.

• Taquiones : Son partículas que van más rápido que$c$— esto no viola la relatividad siempre y cuando nunca desaceleren a velocidades sublumínicas. Sin embargo, no hay mucha (¿alguna?) evidencia experimental para esto. Sin embargo, muchos modelos BSM predicen su existencia. Así que todavía hay algunas trampas aquí, en materia bradiónica:

• Gluones : Estos no tienen masa, y aunque no ocurren libremente (excepto posiblemente en bolas de pegamento , aunque probablemente tengan masa) viajan a $c$. Pero estos no pueden moverse a ninguna otra velocidad, así que, de nuevo, esto es un poco engañoso. Sobre la materia fermiónica:

• Neutrinos : ahora estos son candidatos viables. Se sabe que el neutrino electrónico tiene muy, muy poca masa (tenemos un límite superior para él, que da ), y como resultado puede alcanzar fácilmente velocidades muy altas. Póngalo en un campo gravitatorio, y va aún más rápido. Sin embargo, si desea objetos macroscópicos:

• Cosas que giran en espiral alrededor de agujeros negros giratorios : los agujeros negros tienen un fuerte campo gravitacional y, cuando giran, pueden impartir un momento angular (mucho) a objetos cercanos como discos de acreción. Los objetos cercanos a un agujero negro se aceleran a velocidades bastante altas. De hecho, si un objeto está dentro de la ergosfera , se mueve más rápido que la luz desde el punto de vista de ciertos marcos de referencia.
• Cosas que caen en agujeros negros : desde el marco lejano, un objeto acelera y se acerca a la velocidad de la luz cuando se acerca al horizonte de un agujero negro. Velocidades arbitrariamente grandes limitadas por$c$se puede conseguir aquí.
• Chorros de plasma de agujeros negros : los chorros que salen de los agujeros negros pueden ser bastante rápidos entre sí.

^{1. Debido a la expansión cósmica, puede haber galaxias que ya no sean visibles para nosotros. Es posible que algunas galaxias nunca hayan sido visibles para nosotros, si comenzamos a observar desde que comenzaron a formarse las galaxias.}

^{2. Yo, por mi parte, estoy de acuerdo contigo.}

^{3. Y otros lugares donde se emiten partículas masivas muy rápido en un medio}

También hay otra partícula mediadora que se mueve a la velocidad de la luz distinta del fotón. Este es el gluón , que es la partícula de intercambio de la fuerza fuerte. Lo extraño del gluón es que nunca se ve solo (es decir, fuera de las colecciones de otros gluones).

Además, aunque los neutrinos tienen masa, son partículas neutras. La razón por la que menciono esto es porque en las explosiones de supernovas , los neutrinos pueden llegar antes que los fotones en algunas circunstancias: no interactúan con las partículas cargadas. Además, debido a que son partículas que interactúan débilmente, atraviesan cantidades considerables de masa (es decir, polvo y gas) antes de que se produzca una interacción. Lo que esto significa es que si pudieras detectar los neutrinos provenientes de una supernova, podría darte una advertencia temprana de que los fotones pronto los seguirían. Esto le daría tiempo para medir su curva de luz (consulte: SNEWS: The SuperNova Early Warning System ).

Hay un montón de objetos que se mueven rápidamente en la astrofísica.

Un buen lugar donde uno puede moverse relativistamente es cerca del horizonte de eventos de un agujero negro. Una simple estimación newtoniana ilustra el punto. El agujero negro tiene toda su masa.$M$oculto bajo un horizonte de sucesos del radio de orden$r_{g}=\dfrac{2GM}{c^2}$. Un objeto que se mueve circularmente en el campo gravitacional de un agujero negro en el radio$\alpha r_{g}$, dónde$\alpha>1$, tendría velocidad orbital newtoniana$v$igual a$v=\sqrt{\dfrac{GM}{\alpha r_g}}=\dfrac{c}{\sqrt{2\alpha}}$.

Esta es una estimación cualitativa de la escala de velocidad. De la relatividad general no hay órbitas circulares estables en$\alpha<3$, pero cualquier cuerpo tendrá una aceleración adicional al inspirar en el agujero negro. Para agregar un poco de complejidad, cuando uno comienza a pensar en términos de relatividad general, uno tiene que preguntarse qué queremos decir realmente con la velocidad de los objetos y sobre este tipo de preguntas.

Sin embargo, la conclusión anterior es correcta: en el campo de los agujeros negros, los objetos intactos pueden obtener velocidades relativistas, que son comparables a la velocidad de la luz .

Hay muchos ejemplos físicos de tales sistemas: agujeros negros que se fusionan binarios, agujeros negros que se fusionan con estrellas de neutrones, agujeros negros supermasivos y enanas blancas, etc. componentes sean expulsados ​​y floten libremente. Que yo sepa, no se conocen cuerpos astrofísicos relativistas que floten libremente, pero algunos de ellos probablemente se produzcan a partir de piezas de material expulsadas a velocidades levemente relativistas durante las fusiones que involucran agujeros negros.

Otra rara posibilidad es tener un sistema binario compacto en el campo de un agujero negro supermasivo, que está siendo interrumpido debido a la interacción con él. Sin embargo, la probabilidad de que ocurra una interrupción de este tipo cuando el binario compacto está a punto de fusionarse es muy baja.

Otra clase omnipresente de objetos son los chorros relativistas, que son corrientes de plasma ultrarrelativistas, producidas principalmente cuando se produce alguna acumulación en un agujero negro. Las partículas en tales chorros se mueven a velocidades altamente relativistas, aunque la naturaleza exacta de la formación del chorro aún no se comprende por completo. Finalmente, hay muchas partículas relativistas presentes en el fondo, como partículas de rayos cósmicos y neutrinos.

Una última cosa a mencionar serían los plasmas que están a temperaturas relativistas (del orden$10^9 K$), y que por lo tanto contienen partículas (principalmente, electrones) que se mueven relativistamente. Es raro que los plasmas alcancen temperaturas tan altas, pero definitivamente es posible durante el colapso del núcleo de una supernova.

Finalmente, en etapas suficientemente tempranas del Big Bang, ¡absolutamente todo en el Universo se movía relativistamente!

Editar : algunas cosas más que me vinieron a la mente después: 1) Los haces de partículas hechos por el hombre en los aceleradores de partículas son objetos relativistas, macroscópicos, pero no astrofísicos. 2) Si existe vida inteligente en el Universo, también podría haber producido objetos relativistas de escala macroscópica, pero nuevamente probablemente no astrofísica (como las naves espaciales).

5/2013 estaba pensando:

Si uno busca en Google la pregunta, obtiene respuestas de la tierra: guepardo, automóviles, aviones. Quería saber en el universo. Estaba pensando en el "experimento mental" de una escalera que se mueve a la velocidad de la luz y se contrae lo suficiente como para caber en un garaje demasiado pequeño. Razoné que si NO hay macro masa (como una escalera) en el universo que se acerque a la velocidad de la luz, ¿cuál es el punto del experimento mental de la escalera?

Luego leí acerca de qué tan rápido está girando NGC 1365: "girando tan rápido que su superficie viaja casi a la velocidad de la luz". Comunicado de prensa: 2013-07, 2/27/13 01:00:00 p. m. EST

Generalmente se lee que se necesitaría energía infinita para mover la masa a la velocidad de la luz. He razonado que esta es la razón por la que uno generalmente escucha sobre partículas sin masa que se mueven a la velocidad de la luz (fotones y?). Pero ahora tenemos a NGC 1365 girando casi a la velocidad de la luz, con sus dos números de masa y giro. No estoy seguro de qué es "casi", digamos 90% o ?

Aunque estamos hablando de la velocidad de giro, sin embargo, a 2 millones de millas de diámetro, este agujero negro NGC 1365 con masa es seguramente la masa de velocidad más rápida que conocemos en el universo, ¿verdad?

Razono: el artículo dice "Imagine una esfera de más de 2 millones de millas de ancho"; esta descripción es su diámetro, D = 2,000,000 millas o 3,218,688 km.

La circunferencia de este objeto es Pi x D = 3,14 x 3.281.688 km = 10.106.680,32 km.

La pregunta interesante es cómo es un objeto que se encuentra en la tangente a la circunferencia ["circunferencia" significa "Órbita circular estable más interna", en el punto en común con la línea y la Órbita circular estable más interna]. ¿Pierdo la noción si esto aumenta la precisión frente a la precisión? Con un objeto de 2,000,000 millas de diámetro, ¿un "punto" en su órbita circular estable más interna es igual a un camión, un automóvil pequeño, un refrigerador, un libro, una canica, una molécula o un átomo?

Cualquiera que sea el tamaño de la masa en este punto, la tangente a la órbita circular estable más interna describe una asíntota con una longitud "macro". El movimiento de la masa a lo largo de esta asíntota explica su velocidad, en línea recta. Por lo tanto, esta tiene que ser la masa de mayor velocidad, en línea recta, no angular, que conocemos en el universo. ¿¿¿CORRECTO??? ¿La velocidad angular frente a la línea recta importa (tiene efecto) en un objeto grande? Estamos en un planeta que gira y no notamos su velocidad.

gracias, jmc

Se supone que las estrellas de hipervelocidad más rápidas van a unos 900 km/s 2 millones de mph https://www.space.com/19748-hypervelocity-stars-milky-way.html

Los cuásares son un ejemplo obvio de materia con una velocidad cercana a la velocidad de la luz.

Cuando la materia acelerada en el haz se acerca a la velocidad de la luz, los chorros astrofísicos se convierten en chorros relativistas, ya que muestran efectos de la relatividad especial.

https://en.wikipedia.org/wiki/Astrophysical_jet

S62 es, según Wikipedia, la estrella detectada hasta ahora más cercana que orbita el agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia, Sagitario A* :

En el acercamiento más cercano, su velocidad es de aproximadamente 0.10c (10% de la velocidad de la luz), por lo que ~ 30 km / s

Artículo de Arxiv: S62 en una órbita de 9,9 años alrededor de SgrA*

Creo que hubo un ejem EXPERIMENTO REAL HECHO ejem donde dos electrones fueron disparados en la dirección exactamente opuesta y la carga negativa cambió a positiva y el mismo cambio ocurrió al mismo tiempo en el otro electrón.

Este experimento, si es válido y verdadero, significaría que algo está viajando más rápido que la velocidad de la luz.