La lumière que nous voyons des étoiles est-elle extrêmement ancienne?

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Notre étoile la plus proche, Proxima Centauri, se trouve à 4,243 années-lumière de la Terre.

Est-ce à dire que nous voyons tous les jours une lumière vieille de 4,243 ans?

— Giri
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Quelques points intéressants: Certaines entités sont à 4000-6000 années-lumière de distance, cela signifie que la lumière que nous voyons aujourd'hui a été formée alors que nous

— utilisions

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4000 années-lumière seraient pour la plupart encore dans notre galaxie, ce qui représente environ 100 000 années-lumière et une épaisseur de 3 000 à 6 000 années-lumière. La plupart des galaxies sont éloignées d'au moins des millions d'années-lumière.

— Arne

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Oui, la vitesse de la lumière dans le vide (ou c ) est de 299 792 458 m / s et une année-lumière est la distance parcourue par la lumière en une année julienne (365,25 jours), qui est de 9,4605284 × 10 ¹⁵ mètres. Étant donné que c est la vitesse maximale à laquelle toute l'énergie, la matière et les informations de l'Univers peuvent se déplacer, c'est la constante physique universelle sur laquelle se base l'année-lumière ( ly ) en tant qu'une des unités astronomiques de longueur.

Cela signifie que la lumière visible en tant que rayonnement électromagnétique ne peut pas voyager plus vite que c et en une année julienne, elle peut parcourir une distance maximale de

d = t * c

d est la distance en mètres

t temps en secondes

c la vitesse de la lumière dans le vide en mètres par seconde

Si nous calculons cette distance pour un objet éloigné de 4,243 ly , cela 4.243 * 365.25 * 86,400 s * 299,792,458 m * sˉ¹donne exactement ou 40.114.879.395.160.334,4 mètres (environ 40 billions de kilomètres ou 25 billions de miles).

C'est la distance parcourue par la lumière depuis sa dernière réflexion (ou dans notre cas émise, car Proxima Centauri est une étoile naine rouge ) la surface d'un objet céleste à 4.243 ans juliens plus tard visible à notre point d'observation, dans ce cas notre planète Terre d'où la distance à Proxima Centauri que vous avez cité a été mesurée.

Plus le télescope est puissant, plus on peut voir dans le passé car la lumière est beaucoup plus ancienne! Cela va de même quelle que soit la distance de l'objet que vous observez, mais l'astronomie est particulièrement soignée à cet égard et nous pouvons observer des objets si éloignés que nous les voyons à partir du moment où ils se formaient encore.

Pour plus d'informations sur d'autres unités utilisées pour mesurer des objets éloignés, vous pourriez être intéressé par la lecture de cette question sur le parsec.

— TildalWave
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Donc, quand nous regardons le ciel nocturne, nous regardons le passé. Disons que l'une des étoiles que nous voyons dans le ciel est devenue une supernova et n'est plus là et disons que cette supernova était `` petite '' et n'aurait pu être vue que si vous étiez littéralement à côté de l'étoile. Disons que cette étoile est à environ 4 milles. Donc dans 4 ans on ne verra plus l'étoile non?

— NuWin

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@NuWin Rien de tel qu'une supernova aussi petite. En quatre ans, vous verriez la supernova (après que la lumière a déjà voyagé pendant quatre ans du point de vue d'un observateur sur Terre) qui s'estomperait progressivement jusqu'à ce qu'elle ne soit plus visible à l'œil nu. De plus, tout le monde mourrait.

— Aurast

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Une réponse plus profonde est "oui et non". Dans le cadre de référence de la lumière elle-même, le voyage de Proxima à ici est instantané. Dans notre cadre de référence, cela prend quatre ans - tout cela est lié à la relativité et à la nature de l'espace-temps.

Mais dans le sens quotidien, nous regardons en effet dans le temps à la lumière des étoiles.

— adrianmcmenamin
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"Dans le cadre de référence de la lumière elle-même, le voyage de Proxima à ici est instantané." Pourriez-vous développer cela avec quelques explications, s'il vous plaît?

— vascowhite

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En règle générale, l'espace et le temps font partie d'un seul "espace-temps" et si un objet parcourt l'espace-temps à la vitesse de la lumière, il ne subit pas le temps. Cette en.wikipedia.org/wiki/World_line pourrait aider, bien que comme beaucoup d'articles de Wikipédia sur la science, elle ne prenne pas beaucoup de prisonniers quand il s'agit d'introduire un sujet.

— adrianmcmenamin

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Cela devient bizarre (dans un genre de relativité générale normale), quand vous pensez à la perspective du photon. Le photon est émis par l'étoile et reçu instantanément par votre œil. Dans un sens réel, ce photon n'aurait pas pu être émis à moins que "l'univers ne sache" (ou "ne structure" ... ") que votre œil serait là pour le regarder précisément au moment où vous l'avez regardé. Chaque photon doit avoir à la fois un début et une fin "déjà en place". Un univers avec une seule étoile ne pouvait donc pas émettre de photons car il n'y aurait rien pour les recevoir.

— CoolHandLouis

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En fait, la lumière qui nous frappe de Proxima Centauri n'a pas nécessairement 4,243 ans. Peut-être que certains des photons arrivant ici ont été créés dans la photosphère de Proxima. Mais certains d'entre eux auront été créés au centre de l'étoile, et ces photons peuvent mettre plusieurs années à arriver à la photosphère, où ils sont ensuite "émis".

Pour notre soleil, il est écrit (dans l'article de Wikipedia sur notre soleil ):

"Les rayons gamma (photons à haute énergie) libérés dans les réactions de fusion sont absorbés dans seulement quelques millimètres de plasma solaire, puis réémis à nouveau dans une direction aléatoire et à une énergie légèrement inférieure. Par conséquent, le rayonnement met beaucoup de temps à atteindre la surface du Soleil. Les estimations du temps de parcours des photons varient entre 10 000 et 170 000 ans. "

De même, de nombreux photons arrivant de Proxima peuvent avoir plusieurs dizaines de milliers d'années. Leur temps de voyage depuis la photosphère de Proxima n'est qu'une petite partie de leur voyage sur Terre.

— Cyberherbaliste
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Je pense que c'est utile et intéressant à mentionner (+1), mais ce type d'idéalisation de «marche aléatoire» me semble plus qu'un peu étrange et trompeur. Il est difficile de donner beaucoup de sens à l'affirmation selon laquelle tout photon près de la photosphère est en fait le "même" photon produit près du noyau dans un passé lointain, car le nombre de photons est drastiquement non conservé pendant le processus d'absorption / émission. D'un autre côté, puisque les photons sont identiques d'une manière plus forte que n'importe quel objet classique, la distinction entre "mêmes photons" et "photons différents" n'est pas très significative en premier lieu.

— Stan Liou

Oui, @StanLiou, c'est une bizarrerie, mais comme vous le dites, au moins un peu intéressant. Quant aux "mêmes" vs "différents" photons, eh bien, il y a beaucoup de mystères dans l'univers, et c'est l'un d'entre eux.

— Cyberherbalist

On pourrait également parler de photons de lumière qui ont voyagé des milliers d'années d'une autre étoile avant de toucher Proxima Centauri et qui ont ensuite été émis vers notre planète. Mais je ne pense pas que de tels méandres de photons avant l'émission vers la terre n'aient rien à voir avec l'OP.

— CoolHandLouis

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Non, je ne suis vraiment pas d'accord. Ces photons qui sont absorbés et réémis ne sont pas vraiment les mêmes photons. Ils ont des énergies différentes et une direction (aléatoire) différente. Vous pourriez dire que l'énergie émise par le noyau de l'étoile met 100 000 ans pour atteindre la photosphère, mais pas les photons.

— Dieudonné

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Incorrect. Les photons arrivant sur Terre sont émis (par définition) par la photosphère. Les photons émis dans le noyau sont des rayons X durs avec des trajets libres moyens d'un mm.

— Rob Jeffries

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Toute lumière que nous voyons vient du passé. La lumière d'une ampoule à 3 mètres de distance arrive 10 ns après avoir laissé l'ampoule dans l'œil. Pour les courtes distances, ce retard est négligeable (10 ns soit 10 milliardièmes de seconde), mais à l'échelle astronomique il devient significatif. La lumière du Soleil met 8 minutes et 20 secondes pour atteindre la Terre, donc quand nous voyons le Soleil, c'est le Soleil comme il y a 8 minutes. Si le soleil mourrait soudainement, nous ne le remarquerions pas pendant 8 minutes.

Il en va de même pour les autres étoiles de notre galaxie. La lumière d'une étoile à 4 années-lumière met 4 ans pour nous parvenir; c'est la définition d'une année-lumière.

On pourrait faire la comparaison suivante: supposons qu'il y ait une ville à 100 ans de voiture de chez vous. Cela signifie qu'il faut 100 ans à une voiture pour vous atteindre. Lorsqu'une voiture de cette ville vous parvient aujourd'hui, elle est partie en 1914. Ce ne sera pas une berline de 2010, mais une Ford T. À l'arrivée de la voiture, vous cherchez 100 ans dans le passé.

Cette exploration de l'histoire est très pratique pour les cosmologistes. Vous voulez savoir à quoi ressemblaient les galaxies il y a 13,5 milliards d'années, quand l'Univers était encore jeune? Eh bien, cherchez la lumière qui est en cours depuis ce temps. Il a quitté la galaxie à l'étude il y a 13,5 milliards d'années et vous montre à quoi ressemblait cette galaxie à l'époque. Il ne vous dit rien sur son état actuel. Il peut être entré en collision avec une autre galaxie ou absorbé par un trou noir. Il n'y a pas d'autre moyen de savoir que d'attendre 13,5 milliards d'années avant que la lumière émise ne nous atteigne.

Une autre chose intéressante à observer de ce passé lointain est le rayonnement de fond des micro-ondes cosmiques (CMB). C'est le rayonnement du Big Bang, qui est en cours depuis 13,8 milliards d'années. Bien sûr, aujourd'hui, le Big Bang est une histoire, mais grâce à la vitesse de la lumière "limitée", cette histoire est en cours pour nous.

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Entrez la relativité. Nous disons donc que la lumière de Proxima Centauri est en cours depuis 4,2 ans, mais uniquement de notre point de vue . À mesure que les objets approchent de la vitesse de la lumière, leur temps ralentit et, finalement, lorsque vous atteignez la vitesse de la lumière, le temps s'arrête complètement. Maintenant les photons voyagent à la vitesse de la lumière, donc pour eux le temps est à l'arrêt. Du point de vue du photon, il parcourt instantanément toute la distance entre Proxima Centauri et la Terre : il arrive sur Terre en même temps qu'il quitte Proxima Centauri! (Vous ne pouvez pas faire cela avec des objets qui ont une masse.)

— Stevenvh
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Il y a un peu trop de sophisme dans certaines des réponses à cette question. S'il est vrai qu'un photon ne subit pas le temps, l'OP posait des questions sur la lumière émise par Proxima Centuri telle qu'elle est observée depuis la Terre. Étant donné que PC est à 4 années-lumière, la lumière a mis 4 ans à nous atteindre - car ni nous ni le système Centuri ne voyageons les uns par rapport aux autres à des vitesses relativistes (proches de la vitesse de la lumière; quelque part, selon le contexte, entre ~ 5% de c et 20% de c est où nous commençons à parler des vitesses étant relativistes). Une partie de la lumière a été absorbée (par la poussière ou les ions) entre ici et ici et a probablement été réémise sous forme de lumière infrarouge, mais la majeure partie (la partie visible) a parcouru tout le chemin sans interruption, alors oui, elle a commencé son voyage 4 il y a des années. Mais notez que Proxima n'est pas visible à l'œil nu,

— Li Zhi
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Ironique que cette réponse commence par une plainte au sujet de la sophistique, et se termine par la sophistique;)

— GreenAsJade

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Voyager à une vitesse légère a des implications à la fois pour l'espace et le temps. En plus de l'absence d'expérience du temps, les photons ne perçoivent aucun espace dans le sens de leur déplacement. Ainsi, leur voyage spatial "instantané" couvre une distance nulle. En d'autres termes, chaque photon perçoit votre globe oculaire comme étant attaché à la photosphère d'Alpha Centauri, permettant ainsi un temps de trajet très court ...

— yaron
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