Cuando era un adolescente, era, por petición, lo sé, profundamente nerd. En una convención de ciencia ficción, compré un botón que decía: “186,282 millas/segundo: no solo una buena idea, es la ley”.
Se burlaba de un eslogan de límite de velocidad de la carretera desde el momento; La velocidad enumerada es la velocidad de la luz (perdóname, esto también fue mucho antes de que yo personalmente fuera métrico). La broma es que la velocidad de la luz realmente es una ley cósmica; A lo mejor de nuestro entendimiento, nada puede viajar más rápido que la luz.
Generaciones de Trek No obstante, esta restricción no es solo un límite de ingeniería, como la forma en que la velocidad del sonido solía ser imposible de pasar por los aviones (la frase “barrera de sonido” era popular en las películas de ciencia ficción cuando era niño). La velocidad de la luz es el máximo límite de velocidad física, un parámetro entretejido en la tela del universo mismo. Las reglas que rigen la forma en que se comporta el espacio, la forma en que se comporta el tiempo, dependen de que nada pueda llegar del punto A al punto B más rápido que un fotón. Es la ley.
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Así que puedes imaginar el desconcierto de los astrónomos en 1901 cuando vieron material en el espacio moviéndose más rápido que la luz,aparentemente.
Ese año, una estrella en la constelación de Perseo encendió brillantemente a la vista; Los astrónomos lo llamaron gk perse. Irónicamente, llamado Nova, Short para Nova Stella, o nueva estrella, en realidad es lo que ocurre cuando una estrella enana blanca muerta acumula suficiente materia en su superficie para que el material se fusione catastróficamente. Esto crea una explosión inmensamente poderosa que elimina la materia a velocidades muy altas.
El Nova se hizo muy brillante y fue observado por muchos astrónomos en ese momento. Uno, el investigador alemán Jacobus Kapteyn, notó que la estrella estaba rodeada de material brillante que parecía expandirse. ¡Mediendo esa expansión, descubrió que se movía más rápido que la luz!
Esto todavía pasaba unos años antes de que Albert Einstein publicaría su teoría especial de la relatividad, que estableció que nada puede viajar más rápido que la luz. Pero aun así, en ese momento, un movimiento tan rápido era inaudito. Kapteyn se dio cuenta rápidamente de que podría ser una ilusiónaunque. Estaba en lo correcto. Y, de hecho, los telescopios y cámaras mucho mejores de hoy comúnmente ven el movimiento aparentemente superluminal. ¿Pero cómo?
La analogía más simple es que muchos escolares comprenderán: si toma un par de tijeras abiertas y las cierras, la vanguardia donde se encuentran las dos cuchillas parece moverse muy rápidamente. Su velocidad depende de cuál sea el ángulo entre las cuchillas y qué tan rápido las cierras. Piénselo de esta manera: si las cuchillas son casi paralelas, ese punto puede moverse increíblemente rápidamente por las cuchillas a medida que se cierran. Si las cuchillas son exactamente paralelas, ¡el punto se moverá infinitamente rápido! Eso es ciertamente más rápido que la velocidad de la luz.
La solución a esta paradoja se encuentra en el hecho de que el punto en el que vemos que las cuchillas se cruzan no es algo físico; Es solo una ubicación en el espacio. Nada se mueve físicamente más rápido que la luz; Simplemente parece ser.
Lo que los astrónomos estaban viendo en esos primeros años del siglo XX fue un eco ligero: la luz de la Nova reflejaba el polvo interestelar interestelar interestelar. Como describí en una columna del universo anteriorEsto es muy parecido a un eco de sonido, ya que hay un retraso entre ver el evento y ver el eco. El volumen de espacio que podemos ver iluminado es, curiosamente, formado como un paraboloideuna forma de dedal, con el eje central que pasa a través de la línea de visión de la Tierra, el objeto iluminador y el vértice en el lado opuesto del objeto. Con el tiempo que el paraboloide se amplía, iluminando material a medida que pasa.
Ahora imagina un streamer de gas que es casi pero no exactamente Paralela a la superficie de ese paraboloide. La parte de ese streamer más cerca de la Nova se ilumina primero, pero la parte más lejos se ilumina bastante rápidamente después, similar a las cuchillas de tijeras casi paralelas. La ola de luz que vemos iluminar el streamer se moverá a lo largo de su longitud muy rápidamente, y si la geometría es así, lo veremos como si estuviera iluminando una ola de luz que se mueve más rápido que la luz. Cuanto más cerca sea el streamer de ser paralelo a la superficie del paraboloide, más rápida parece moverse la onda.
Como señalé en esa columna anterior, el material de forma fantástica alrededor del Star V838 Monocerotis estaba iluminado por el eco de la estrella. Este efecto también imitó el viaje más rápido que la luz.
También hay otra forma de obtener un movimiento superluminal aparente, y nuevamente la geometría y la velocidad finita de la luz son las teclas.
A fines de la década de 1960, los astrónomos comenzaron a hacer observaciones de alta resolución de galaxias distantes llamadas cuásares. Impulsado por la materia que cae en agujeros negros supermasivosestos objetos pueden volar manchas de gas lejos de la galaxia a velocidades que se acercan a las de la luz.
Si el material se dirige más o menos a la tierra, Tenemos una ilusión divertida. Digamos que una gota es repentinamente volada. Un año después, la luz que emitió cuando se formó está a un año ligero del agujero negro. Pero la mancha en sí está caliente sobre sus talones, moviéndose solo un poco más lento y aún emitiendo luz. Debido a ese movimiento, la luz que emite un año después podría ser detectada por nosotros solo unas pocas semanas después de la explosión inicial de luz; Es como si estuviéramos viendo que los eventos se desarrollan muchas veces su velocidad real, viendo imágenes aceleradas con el tiempo muy comprimido. Si el ángulo es correcto, vemos que la mancha se mueve en el cielo lejos del agujero negro mucho más rápido de lo que su movimiento real a través del espacio implicaría, y podría parecer viajar muchas veces la velocidad de la luz.
Este tipo de movimiento es común en las galaxias que lucen agujeros negros supermasivos centrales activos, como el de la cercana galaxia elíptica M87. Los astrónomos han medido el movimiento en la eyección de M87 tan rápido como seis veces la velocidad de la luzy todo es ilusorio.
En cierto modo, eso es una lástima. Desearía que el viaje superluminal por el espacio fuera realmente posible; Hay muchos fenómenos astronómicos que me gustaría ver en persona. Debido a eso, a veces parece que el cosmos nos está burlando de nosotros al parecer para violar la ley.
Pero al estudiar este fenómeno, podemos aprender más sobre el material que rodea eventos energéticos y agujeros negros, la forma en que se comporta y, en algunos casos, la forma en que se creó. Si vamos a antropomorfizar el cosmos, podemos decir que no nos está burlando de nosotros, nos está ayudando a aprender. Y como hemos descubierto, el universo no está violando la ley tanto como, bueno, pandeo él.