Meu telescópio, criado para a astrofotografia no meu quintal de San Diego, poluído, foi apontado para um galáxia impecável longe da Terra. Minha esposa, Cristina, subiu assim que a primeira foto espacial foi transmitida para o meu tablet. Ele brilhou na tela à nossa frente.
“Esse é o Galáxia do cata -vento“Eu disse. O nome é derivado de sua forma – embora este cata -vento contém cerca de um trilhão de estrelas.
A luz do Pinwheel viajou por 25 milhões de anos em todo o universo – cerca de 150 quintilhões de milhas – para chegar ao meu telescópio.
Minha esposa se perguntou: “A luz não se cansa durante uma viagem tão longa?”
Sua curiosidade desencadeou uma conversa instigante sobre a luz. Por fim, por que a luz não se desgasta e perde energia ao longo do tempo?
Vamos falar sobre luz
Eu sou um astrofísicoe uma das primeiras coisas que aprendi em meus estudos é como a luz geralmente se comporta de maneiras que desafiam nossas intuições.
A foto do autor da galáxia do cata -vento. Jarred Roberts
A luz é radiação eletromagnética: Basicamente, uma onda elétrica e uma onda magnética acoplada e viajando espaço-tempo. Isto não tem massa. Esse ponto é crítico porque a massa de um objeto, seja uma mancha de poeira ou uma nave espacial, limita a velocidade máxima que pode percorrer pelo espaço.
Mas como a luz não tem massa, é capaz de atingir o limite máximo de velocidade em um vácuo – cerca de 300.000 quilômetros por segundo, ou quase 6 trilhões de milhas por ano (9,6 trilhões de quilômetros). Nada viajar pelo espaço é mais rápido. Para colocar isso em perspectiva: no tempo que você leva para piscar os olhos, uma partícula de luz viaja pela circunferência da terra mais que duas vezes.
Por mais rápido que seja, o espaço é incrivelmente espalhado. Luz do sol, que é de 93 milhões de milhas (cerca de 150 milhões de quilômetros) da Terra, leva apenas Oito minutos para nos alcançar. Em outras palavras, a luz do sol que você vê tem oito minutos de idade.
Alpha Centauria estrela mais próxima para nós depois do sol fica a 26 trilhões de quilômetros de distância (cerca de 41 trilhões de quilômetros). Então, quando você o vê no céu noturno, sua luz tem pouco mais de quatro anos. Ou, como diz os astrônomos, é Quatro anos -luz de distância.
Com essas enormes distâncias em mente, considere a pergunta de Cristina: como a luz pode viajar pelo universo e não perder lentamente a energia?
Na verdade, alguma luz perde energia. Isso acontece quando Isso salta algocomo poeira interestelar e está espalhada.
Mas a maior parte da luz vai e vai, sem colidir com nada. Este é quase sempre o caso porque O espaço está quase vazio – nada. Portanto, não há nada no caminho.
Quando a luz viaja desimpedida, não perde energia. Pode sustentar essa velocidade de 186.000 milhas por segundo para sempre.
Está na hora
Aqui está outro conceito: imagine -se como astronauta a bordo da estação espacial internacional. Você está orbitando a cerca de 27.000 quilômetros por hora. Comparado com alguém na Terra, seu relógio de pulso marcará 0,01 segundos mais lento ao longo de um ano.
Esse é um exemplo de dilatação de tempo – tempo se movendo em velocidades diferentes sob diferentes condições. Se você estiver se movendo muito rápido ou perto de um grande campo gravitacional, seu relógio marcará mais lentamente do que alguém se movendo mais devagar que você, ou que está mais longe de um grande campo gravitacional. Para dizer sucintamente, O tempo é relativo.
Agora considere que a luz é inextricavelmente conectado ao tempo. Foto sentada em um fótonuma partícula fundamental de luz; Aqui, você experimentaria a dilatação máxima do tempo. Todo mundo na Terra te cronometrava na velocidade da luz, mas a partir do seu quadro de referência, o tempo parava completamente.
Isso ocorre porque os “relógios” que medem o tempo estão em dois lugares diferentes, passando por velocidades muito diferentes: o fóton se movendo na velocidade da luz e a velocidade comparativamente lenta da Terra ao redor do sol.
Além disso, quando você está viajando ou perto da velocidade da luz, a distância entre onde você está e para onde está indo fica mais curta. Ou seja, o próprio espaço se torna mais compacto na direção do movimento – para que, quanto mais rápido você puder ir, mais curta sua jornada. Em outras palavras, para o fóton, O espaço é esmagado.
O que nos leva de volta à minha foto da galáxia do cata -vento. Do ponto de vista do fóton, uma estrela dentro da galáxia a emitiu e, em seguida, um único pixel na minha câmera no quintal a absorveu, exatamente ao mesmo tempo. Como o espaço é esmagado, para o fóton, a jornada foi infinitamente rápida e infinitamente curta, uma pequena fração de segundo.
Mas, da nossa perspectiva na Terra, o fóton deixou a galáxia há 25 milhões de anos e viajou 25 milhões de anos -luz através do espaço até pousar em meu tablet no meu quintal.
E ali, em uma noite fria de primavera, sua imagem impressionante inspirou uma conversa deliciosa entre um cientista nerd e sua curiosa esposa.
Este artigo é republicado de A conversauma organização de notícias independente sem fins lucrativos, trazendo fatos e análises confiáveis para ajudá -lo a entender nosso mundo complexo. Foi escrito por: Jarred RobertsAssim, Universidade da Califórnia, San Diego
Leia mais:
Jarred Roberts recebe financiamento da NASA.