Galaxien bewegen sich mit Lichtgeschwindigkeit
Zeit wird nur benötigt, damit nicht alles gleichzeitig passiert.
- Albert Einstein
Wir kennen die Anzahl der Galaxien in unserem expandierenden Universum (mindestens 100 Milliarden), aber nicht weniger interessante Frage ist, mit welcher Geschwindigkeit sie sich bewegen können. Da sich das Universum ausdehnt, ist die Fluchtgeschwindigkeit umso größer, je weiter die Galaxie von uns entfernt ist.
Da sich auch die Expansion beschleunigt, fliegen Galaxien mit der Zeit immer schneller weg. Daher ist es nicht überraschend, dass das Licht entweichender Galaxien in den roten Teil des Spektrums verschoben wird.
Und daran ist nichts Seltsames. Wenn sich ein Objekt in Ihre Richtung bewegt und Licht aussendet, zieht sich seine Welle zusammen und das Licht erscheint blauer. Wenn sich das Objekt von Ihnen entfernt, nimmt die Wellenlänge zu und das Licht erscheint roter. Und je schneller sich die Lichtquelle bewegt, desto stärker ist die Wellenlängenverschiebung.
Aber denken Sie darüber nach - wenn sich ein Objekt immer schneller von Ihnen entfernt, werden wir dann nicht irgendwann Objekte sehen, die sich der Lichtgeschwindigkeit nähern?
Wie Sie wissen, passieren bei Annäherung an die Lichtgeschwindigkeit viele Dinge: und hier sind die beiden kontraintuitivsten Phänomene, die mit der speziellen Relativitätstheorie zusammenhängen.
Wenn Sie sich in Ruhe befinden und sich das Objekt mit einer im Vergleich zum Licht signifikanten Geschwindigkeit relativ zu Ihnen bewegt, werden Sie zwei sehr merkwürdige Effekte bemerken: Seine Länge nimmt in Bewegungsrichtung ab und die Zeit verlangsamt sich. Und natürlich werden Sie sofort an der Frage interessiert sein - werden diese Effekte in fernen Galaxien beobachtet?
Es ist unmöglich, die Längenreduzierung zu messen, da wir nur Längen in der Richtung senkrecht zur Sichtlinie messen können und die Ausdehnung parallel dazu erfolgt. Was ist mit Zeitdilatation? Ist es da oder nicht? Lassen Sie uns darüber nachdenken, was wir aufgrund der Vorhersagen der Theorie erwarten können.
Die untersuchte Galaxie bewegt sich nicht mit relativistischen Geschwindigkeiten relativ zu Objekten, die sich in ihrer lokalen Raumzeit befinden. Es gibt eine Erweiterung des Raumes zwischen uns und der fernen Galaxie. Es ist diese Ausdehnung, die die Wellenlängen der Photonen erhöht, wodurch das Licht röter aussieht.
Aber als das Licht emittiert wurde, war die Zeit von Spitze zu Spitze jeder Welle viel kürzer als die Zeit, die Sie beobachten können, wenn diese Spitzen Sie erreichen. Obwohl sich die beobachtete Galaxie physikalisch nicht mit relativistischen Geschwindigkeiten bewegt, sollten Sie eine Zeitdilatation sehen. Kannst du das also tun? Wonach wirst du suchen?
Beispielsweise ist bekannt, dass sich Spiralgalaxien drehen. Sie können fragen, ob es möglich ist, eine Verlangsamung ihrer Rotation zu sehen. Leider war in der Vergangenheit die Beziehung zwischen der Helligkeit einer Galaxie und ihrer Rotationsgeschwindigkeit in der Vergangenheit nicht dieselbe wie heute, da sich Spiralgalaxien im Laufe der Zeit entwickeln .
Sie können sich für eine Quasarbeobachtung entscheiden, da es sich um sehr helle Objekte handelt, die in großen Entfernungen deutlich sichtbar sind . Die Umgebung, in der sie sich befinden, und die Quellen variabler Eigenschaften (z. B. Gravitationsmikrolinsen ) unterscheiden sich jedoch in entfernten Quasaren und solchen, die näher bei uns liegen.Mehr ein Kandidat - ein Gammastrahlenausbrüchekönnen sie in großer Entfernung gesehen werden. Wir möchten jedoch eine sehr gut untersuchte Klasse von Objekten mit unveränderten Zeiteigenschaften, die mit einer starken Rotverschiebung beobachtet werden können. Wenn wir ihre Zeitdilatation messen können, ist dies der letzte Test der Theorie!
Typ Ia Supernova ! Diese Objekte haben eine sehr gut untersuchte Zeitachse, nach der sie heller werden, ausgeblendet werden und verschwinden.
Wenn wir also eine entfernte Supernova mit einer starken Rotverschiebung finden, sollte ihre Lichtkurve entlang der Zeitskala verlängert werden. Was passiert in der Realität? Gibt es solche Supernovae?
Wenn Sie wollen - ob Sie es glauben oder nicht -, aber es gab viele davon! Die erste - eine Supernova, die sich mit einer Geschwindigkeit von fast 50% der Lichtgeschwindigkeit von uns entfernt - erschien 1996! Dann noch eine und noch eine, und heute haben wir eine ganze Menge von ihnen , und wir sehen definitiv eine Zeitdilatation in diesen fernen Galaxien!
Die rote Linie ist die Vorhersage ohne Verzögerung, die blaue - mit Verzögerung. Das passiert also tatsächlich!Was überrascht, ist, dass wenn es in einer solchen Galaxie einen Beobachter mit einem sehr starken Teleskop gibt, der uns sehen kann, wir für ihn bereits langsam erscheinen, während sie sich mit einer für sie normalen Geschwindigkeit bewegen!
Wenn Sie also sehr entfernte Objekte beobachten, sehen Sie sie nicht nur in der Vergangenheit, seit Milliarden von Jahren entfernt, sondern auch in Zeitlupe! Und während Sie darüber nachdenken, wissen Sie, dass jemand in den Milliarden von Lichtjahren von uns sehen kann, wie Sie viel länger darüber nachdenken!Source: https://habr.com/ru/post/de399605/
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