Мы видим свет далеких звезд. Которые давно погасли
Возможно, Вы когда-то слышали такое выражение: «Когда вы смотрите в небо, Вы смотрите в прошлое. Многие из тех звезд, которые мы видим на ночном небе, уже давно погасли». Эта глубокая философская мысль помогает людям справиться с осознанием того, что все в этом мире когда-нибудь заканчивается… Но оставим вопросы метафизики философам. И давайте разберемся. Есть ли в этом утверждении правда?
Свет — это очень быстрая штука. Но и звезды очень далеко
Свет движется в вакууме со скоростью почти 300 000 км/с. Но даже ближайшие к Солнцу звезды находятся очень далеко. И поэтому свет от них может путешествовать в космосе годами, прежде чем достигнет Солнечной системы. Ближайшая из звездных систем, Альфа Центавра, находится на расстоянии около 4,25 световых лет от Солнечной системы. А самая яркая звезда на нашем небе — Сириус на расстоянии 8,6 лет. Это означает, что если бы какой-то безумный генерал дал указание взорвать тысячу ядерных боеголовок на Сириусе, мы бы узнали об этом событии только через 8, 6 года спустя.
Одной из самых далеких звезд, которые можно увидеть невооруженным глазом, является Денеб. Она находится в созвездии Лебедь. И удалена от нас на расстояние почти в 3000 световых лет. Это означает, что когда Вы смотрите на эту звезду, свет, который Вы видите, начал свое путешествие к Земле в те времена, когда древний Рим только начинал обретать свое могущество. И его не было ни на одной карте. Человеку может показаться, что с тех пор прошло уже очень и очень много времени. Однако по отношению к среднему возрасту звезды, которой миллиарды лет, это мгновение. Так что если в районе Денеба не произошла какая-то колоссальная космическая катастрофа, она все еще находится на своем месте.
Некоторые из звезд, что Вы видите на небе, уже действительно погасли
Давайте вспомним про звезду, которая носит имя Бетельгейзе. Эта одна из тех звезд, которые могут взорваться в любой момент. Но поскольку до нее 650 световых лет, то если бы она взорвалась 200 лет назад, мы узнаем об этом только еще через 450. Еще в космосе можно увидеть невооруженным глазом несколько крупных галактик. Самой популярной из них является Андромеда. Она находится на расстоянии около двух с половиной миллионов световых лет от нас. И содержит от четырехсот миллиардов до 1 триллиона звезд. Конечно, некоторые из этих звезд уже погасли за последние два с половиной миллиона лет. Но большинство из них, вероятно, все еще на месте. И с ними вряд ли что-то произошло.
Таким образом становится ясно, что технически возможно, что когда Вы смотрите в небо и наблюдаете за конкретной звездой, Вы видите погасшую звезду. Однако почти все звезды, которые мы можем видеть с Земли, находятся в своей главной последовательности. И они будут оставаться активными в течение еще очень долгого времени.
А вот если посмотреть в телескоп…
Картина кардинально меняется, если для наблюдений использовать телескоп. С его помощью можно смотреть на гораздо большие расстояния. На миллиарды световых лет. Учитывая что у звезды, подобной Солнцу, продолжительность жизни составляет около 10 миллиардов лет, многие из звезд, которые мы наблюдаем в самых дальних галактиках, давно погасли. Но, как бы странно это не звучало, даже на таких расстояниях мы точно не можем сказать, что наблюдаем много уже закончивших свою жизнь звезд.
Интересно во еще что. В тех же самых далеких галактиках за время, пока их свет летит до нас, появилось много новых звезд. Которых мы пока просто не видим. А так же в этих галактиках много звезд, которые с вероятностью 100 процентов все еще живы. Причина? Самые маленькие звезды живут намного дольше, чем большие. Считается, что красные карлики живут от 200 миллиардов до десятков триллионов лет. То есть гораздо больше предполагаемой жизни Вселенной. И поэтому у них впереди еще очень много времени. И они никуда не денутся.
Видеть прошлое
Более того, Вы наверняка в курсе, что никогда не видите наше Солнце в реальном режиме времени. Если не в курсе, то знайте — Вы наблюдаете наше светило с восьмиминутной задержкой!
Представьте, что в космосе существует некая высокоразвитая внеземная цивилизация. Она настолько продвинута, что умеет наблюдать за планетами с тем же разрешением, что есть у наших спутников. Находящийся за 3000 световых лет гипотетический внеземной ученый сейчас увидел бы в свой телескоп первые шаги древнего Рима! Представьте, как бы он удивился, если бы узнал, что на самом деле вокруг этой планеты уже вовсю летают спутники. А былое величие римских правителей стерто в пыль прошедшими веками…
Источник
Скорость света конечна. И мы всегда видим прошлое
Как Вы наверное знаете, скорость света составляет 300 000 километров в секунду. Это в вакууме. В других средах он движется медленнее. Например через алмаз он движется в два с половиной раза медленнее. Так что свету, отраженному от всего, что нас окружает, требуется время, чтобы достичь наших глаз. Например для того, чтобы вы увидели этот текст, свету нужно преодолеть около 50 сантиметров. Это занимает 1,6 наносекунды. Или около одной миллиардной доли секунды. Таким образом, можно сказать, что это происходит почти мгновенно.
В нашей повседневной жизни все вокруг нас движется в таком вот наносекундном масштабе. Знаки на улицах, люди, которых мы видим, машины, которые мы видим в начале улицы… Во всех этих случаях нам нужен свет, чтобы мы могли видеть все это глазами. Таким образом, всегда существует небольшая задержка между реальным положением объекта и тем, что мы наблюдаем.
Например, свет от самолета, летящего на высоте 10 километров, путешествует до нас около 30 микросекунд. Международная космическая станция, высота орбиты которой около 400 км. находится не совсем там, где мы ее можем увидеть ночью.
Чем дальше, тем дольше
За пределами Земли есть планеты Солнечной системы. Из них Венера является ближайшей к нам. Свет от нее в среднем преодолевает около 42 миллионов километров. На этом расстоянии свет Венеры летит к нам 2 минуты и 20 секунд. Это время, необходимое для разогрева тарелки с едой в микроволновой печи. Марс, безусловно, один из самых интересных случаев. Но, как Вы уже поняли, эта тема ясна. Чем дальше объект, который мы видим, тем больше времени нужно свету, чтобы добраться до нас. Когда Вы видите Луну в небе, Вы на самом деле видите ее такой, какой она была чуть более секунды назад.
По причине задержки сигналов мы программируем свои автоматические зонды, которые отправляем в космос, заранее определенными алгоритмами посадки. Потому что это невозможно сделать в реальном времени.
Солнце всегда в прошлом
Как вы уже догадались, когда мы видим свет Солнца, на самом деле мы видим его в прошлом. Через 8 минут 18 секунд после того, как он покинул наше светило.
Это имеет положительное и отрицательное значение. Это как посмотреть. Если Солнце вдруг перестанет светить, еще целых 8 минут об этом никто не узнаете. Что же здесь хорошего, спросите Вы? Положительным моментом является то, что у нас будет еще 8 минут счастливого неведения, прежде чем мы поймем, что что-то произошло. Что-то в этом есть, правда?
Галактические расстояния
Самая близкая галактика к Млечному Пути (не считая спутниковых галактик) — Андромеда. Расстояние до нее 2,5 миллиона световых лет. Таким образом свет, который мы видим сегодня (кстати, это самый дальний объект, который мы можем увидеть невооруженным глазом), родился в звездах тогда, когда наши предки начали использовать первые простые инструменты.
Но мы можем пойти еще дальше. Галактика Мессье 100 находится на расстоянии около 55 миллионов световых лет от нас. Поэтому ее свет родился через 10 миллионов лет после исчезновения динозавров. Самая дальняя галактика, которую мы наблюдали во Вселенной, — это GN-z11. Она расположена в созвездии Большой Медведицы. Ее свет появился через 400 миллионов лет после Большого взрыва (13,4 миллиарда лет назад).
Из-за расширения Вселенной она находится на расстоянии 32 000 миллионов световых лет от Земли. Свет, который мы получили от этой галактики, улетел оттуда задолго до того, как появилась наша планета и наша Солнечная система. Тогда не существовало даже Млечного Пути!
Можно ли увидеть наcтоящее?
Поэтому, из-за того что свет имеет конечную скорость, мы можем видеть вещи только такими, какими они были в прошлом. Вы можете задаться вопросом — а есть ли способ увидеть что-то в настоящем, не дожидаясь, пока свет достигнет нас? Ответ — да … Просто нужно стать самим светом. Потому что если у вас есть масса, пусть маленькая, Вы никогда не достигнете 100% скорости света.
С точки зрения фотона, движущегося со скоростью света, расстояние и время не существуют вообще. Для него все происходит мгновенно. И поэтому он может путешествовать куда угодно, в любое время года, за ноль секунд. По сути, вся Вселенная для фотона является точкой. Конечно, это звучит довольно странно, но теория относительности позволяет такие штуки. Потому что объект, который движется со скоростью света, испытывает бесконечное расширение времени и бесконечное сжатие пространства.
Источник
Глядя на небо, мы видим прошлое?
Правда ли, что, глядя на звёздное небо, мы видим давнее прошлое космоса? Ведь если свет от звёзд преодолевает гигантские расстояния и доходит до нас, это занимает огромное количество лет. Возможно ли, что некоторые объекты, которые мы наблюдаем в телескоп или с помощью другой техники, уже не существуют?
Отвечает Андрей Бушунов, сотрудник лаборатории стабилизированных лазерных систем НОЦ «Фотоника и ИК-техника» МГТУ им. Н.Э. Баумана; работает по гранту РНФ:
Анастасия, это очень красивый вопрос, но ответ на него немного пугающий. Да, вы абсолютно правы: свет, идущий к нам от далёких миров, — это их прошлое. Причём очень далёкое — от ближайшей звезды (если не считать Солнца), альфы Центавра, свет идёт к нам 4,37 года. Это значит, что, если альфа Центавра вдруг погаснет, мы узнаем об этом только через четыре года с хвостиком.
Человечество наблюдает и более далёкие космические объекты, до которых десятки, сотни, тысячи, миллионы и миллиарды световых лет. Представьте, как восхитительно разглядывать звезду, которая горела сто миллиардов лет назад. Что с ней сейчас? Может, давно погасла. Да, такое может быть.
Но я не случайно остановился на «миллиардах». Дело в том, что пространство, в котором мы живём, Вселенная, не статично — оно как постоянно раздувающийся воздушный шар. И раздувается он всё быстрее и быстрее. Это приводит к печальному следствию: существует граница, называемая сферой Хаббла, свет от объектов за которой никогда не достигнет Земли, потому что мы удаляемся от них быстрее, чем распространяется свет. Нет, это не нарушает принцип относительности: никакая информация не может перемещаться в пространстве быстрее, чем само пространство расширяется. Из этого следует, что ни один человек никогда не увидит ничего, что находится от Земли на расстоянии большем, чем радиус сферы Хаббла. Сейчас, по грубым оценкам, он составляет порядка 14 миллиардов световых лет. Поэтому, если какая-то звезда погасла в более глубоком прошлом, мы этого никогда не узнаем.
Что ещё печальнее — поскольку расширение Вселенной необратимо и происходит с ускорением, то рано или поздно ночное небо станет чернильно-чёрным, без единой звёздочки. Хорошо, что это произойдёт, скорее всего, уже после того, как Солнце и все ближайшие звёзды погаснут. Иначе нам было бы очень одиноко.
Источник
Как далеко мы можем смотреть во времени?
Говорят, что мы живем в настоящем, но это не совсем так — наши чувства застряли в прошлом. После вспышки молнии проходят секунды, пока мы не услышим гул отдаленного грома. Мы слышим прошлое. Также мы можем и смотреть в прошлое. В то время как звук проходит около километра каждые три секунды, свет проходит 300 000 километров за одну секунду. Когда мы видим вспышку света в трех километрах от нас, мы видим что-то, что произошло одну сотую миллисекунды назад. Это совсем близкое прошлое.
Но когда мы смотрим на небо, мы можем заглянуть еще дальше. Мы можем увидеть секунды, минуты, часы и года, и даже сотни, тысячи и миллионы лет прошлого своими глазами. Глядя в телескоп, мы можем заглянуть еще дальше в прошлое, в самое начало существования нашей Вселенной.
Секунда назад во времени
Если вы действительно хотите оглянуться в прошлое на существенный промежуток времени, то придется выйти за рамки Земли: длина экватора нашей планеты составляет 40000 км, так что свет (или радиосигнал) обогнет его всего за 130 мс — наши органы чувств с трудом распознают такую небольшую задержку во времени.
Но у нас есть Луна — наш ближайший космический сосед, мир с долинами, морями и кратерами. Она находится на расстоянии около 380 000 км, поэтому свету требуется 1.3 секунды, чтобы добраться от нас до Луны. Мы видим спутник Земли не таким, каким он есть, а таким, каким он был почти полторы секунды назад.
Луна практически не сдвинется за это время для наблюдателя с Земли, но эта 1.3-секундная задержка ощутима, когда Центр управления полетами разговаривает с астронавтами на Луне. Радиоволны распространяются со скоростью света, поэтому сообщению от ЦУП требуется 1.3 секунды, чтобы добраться до Луны, и даже самый быстрый из ответов прилетит обратно еще за 1.3 секунды. В реальности в разговоре случаются задержки зачастую в 3-5 секунд, что хорошо ощутимо:
Минуты и часы в прошлое
Луна дает нам ощутить себя на несколько секунд в прошлом. А вот Солнце, находящееся на расстоянии около 150 миллионов километров, мы видим таким, каким оно было целых 8 минут назад. Так что когда вы любуетесь красивым закатом, знайте — на самом деле Солнце уже село.
Даже наши ближайшие планетарные соседи, Венера и Марс, находятся на расстоянии в десятки миллионов километров от нас, поэтому мы видим их такими, какими они были несколько минут назад. Когда Марс находится максимально близко к Земле, мы видим его таким, каким он был около трех минут назад, но в других случаях свету требуется до 20 минут, чтобы добраться от Марса до Земли.
Это создает некоторые проблемы, если вы с Земли управляете ровером на Марсе. Если последний едет со скоростью 1 км в час, то отставание из-за конечной скорости света означает, что ровер едет на 200 метров впереди того места, где вы его видите, и он может проехать еще 200 метров после того, как вы дадите ему команду ударить по тормозам.
Неудивительно, что марсианские роверы не бьют никаких рекордов скорости езды по бездорожью, путешествуя со скоростью всего лишь 5 см в секунду (0.18 км/ч), при этом ими управляют специально настроенные бортовые компьютеры, которые позволяют избежать столкновений и предотвратить повреждения колес (ибо до ближайшего шиномонтажа — десятки миллионов километров).
Давайте продвинемся еще немного дальше в космос. Находясь ближе всего к Земле, Сатурн все еще оказывается расположен на расстоянии более миллиарда километров, поэтому мы видим его таким, каким он был более часа назад.
Когда мир смотрел на погружение зонда Кассини в атмосферу Сатурна в 2017 году, мы принимали картинку от космического корабля, который уже был разрушен более часа назад.
Годы назад во времени
Ночное небо полно звезд, и эти звезды невероятно далеки. Расстояния в космосе измеряются в световых годах — это около 9 триллионов километров, именно столько пройдет свет за год.
Альфа Центавра, ближайшая звезда, видимая невооруженным глазом, находится на расстоянии в 270 000 раз больше, чем между Землей и Солнцем. Это 4 световых года, поэтому мы видим эту звезду такой, какой она была 4 года назад (так что да, центурианцы еще не знают, что вышел iPhone 7).
Но в космосе можно наблюдать и за куда более далеким прошлым. Так, Крабовидная туманность — это остаток от взрыва сверхновой, которую описали китайские и арабские астрономы в 1054 году. Расстояние до нее составляет порядка 6500 световых лет, то есть сам взрыв произошел в те времена, когда только-только стали образовываться первые древнеегипетские государства в долине Нила.
Но и это — не предел возможностей по заглядыванию в прошлое. Даже без телескопа мы можем видеть две близкие к нам галактики, Андромеды и Магеллановы Облака. Так, первая находится от нас на расстоянии порядка 2.5 миллионов лет назад — то есть мы ее видим ее в том виде, в котором она была на заре эволюции человечества, когда только-только появился вид Homo. Вторая же находится куда ближе — на расстоянии «всего» 160 000 световых лет: на Земле тогда царило глобальное оледенение, а в Африке жил последний общий предок всех Homo Sapiens по женской линии (так называемая «митохондриальная Ева»).
Миллиарды лет назад в прошлое
Увы — человеческий глаз не дает нам увидеть объекты, свет которых идет до нас такие огромные сроки. Но вот телескопы такую возможность дают. Взять, например, квазар 3C 273 — очень яркий объект, ярче отдельных галактик, питающийся от огромной черной дыры.
Но он все еще в 1000 раз тусклее, чем способен увидеть человеческий глаз, ибо до него целых 2.5 миллиарда лет назад. Тем не менее, вы можете его наблюдать в среднеуровневый любительский телескоп. Но что увидят гипотетические существа рядом с этим квазаром, если они прямо сейчас посмотрят на Землю? Она будет выглядеть совершенно иначе, никакой зелени — ведь 3 миллиарда лет назад тогда только-только появились первые одноклеточные организмы, способные к фотосинтезу. До появления первых зеленых растений остается еще больше двух миллиардов лет.
Огромные телескопы в различных обсерваториях способны заглядывать еще дальше в космос. И с их помощью можно увидеть, например, квазар APM 08279+5255, который даже в 1.5-метровом телескопе будет выглядеть тусклой точкой, ведь до него. 12 миллиардов световых лет.
Для сравнения, Земле всего 4.5 миллиарда лет, Солнцу — немногим больше. Так что если наблюдатель оттуда посмотрит на нашу Солнечную систему, то он увидит. ничего: до получения первого света от Солнца ему придется ждать еще более 7 миллиардов лет. Кроме этого, за это огромное время квазар вполне мог исчезнуть, но, увы, мы об этом не узнаем скорее всего никогда: через 12 миллиардов лет от Солнечной системы останется только тусклый белый карлик, Земля же испарится, будучи поглощенной Солнцем в моменты его расширения.
Поэтому, смотря на небо, помните, что вы видите не настоящее — вы видите прошлое. Без особых усилий вы можете смотреть на сотни и тысячи лет назад, а с помощью телескопов есть шанс увидеть даже ранние моменты развития нашей Вселенной миллиарды лет назад.
Источник