Quando eu era adolescente, eu era – choque, eu sei – nerd e nerd. Em uma convenção de ficção científica, comprei um botão que dizia: “186.282 milhas/segundo: não apenas uma boa ideia, é a lei”.
Estava zombando de um slogan de limite de velocidade da rodovia a partir da época; A velocidade listada é a velocidade da luz (perdoe -me, isso também foi muito antes de eu pessoalmente ir métrica). A piada é que a velocidade da luz é realmente uma lei cósmica; Para o melhor de nossa compreensão, nada pode viajar mais rápido que a luz.
Gerações de Star Trek Não obstante, essa restrição não é apenas um limite de engenharia, como a velocidade do som costumava ser insuperável para os aviões (a frase “barreira de som” era popular nos filmes de ficção científica quando eu era criança). A velocidade da luz é o limite de velocidade física final, um parâmetro tecido no tecido do próprio universo. As regras que governam a maneira como o espaço se comporta, a maneira como o tempo se comporta, depende de nada capaz de ir do ponto A ao ponto B mais rápido que um fóton. É a lei.
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Assim, você pode imaginar o confuso de astrônomos em 1901, quando eles viram material no espaço se movendo mais rápido que a luz –aparentemente.
Naquele ano, uma estrela na constelação de Perseus brilhou brilhantemente à vista; Os astrônomos o apelidaram de Gk Persei. Ironicamente chamado de Nova – Short para Nova Stella, ou nova estrela – é realmente o que ocorre quando uma estrela anã branca morta se acumula suficiente em sua superfície para que o material funda catastroficamente. Isso cria uma explosão imensamente poderosa que explode a matéria em velocidades muito altas.
A Nova ficou muito brilhante e foi observada por muitos astrônomos na época. Primeiro, o pesquisador alemão Jacobus Kapteyn percebeu que a estrela estava cercada por material brilhante que parecia estar se expandindo. Medindo essa expansão, ele descobriu que estava se movendo mais rápido que a luz!
Isso ainda estava alguns anos antes de Albert Einstein publicar sua teoria especial da relatividade, que estabeleceu que nada pode viajar mais rápido que a luz. Mas mesmo assim, na época, esse movimento rápido era inédito. Kapteyn foi rápido em perceber que poderia ser uma ilusão. Ele estava correto. E, de fato, os telescópios e câmeras de hoje geralmente veem o movimento aparentemente superluminal. Mas como?
A analogia mais simples é uma de muitas conclusão entenderá: se você pegar uma tesoura aberta e fechar -as, a vanguarda onde as duas lâminas se encontram parece se mover muito rapidamente. Sua velocidade depende de qual é o ângulo entre as lâminas e a rapidez com que você os fecha. Pense desta maneira: se as lâminas são quase paralelas, esse ponto poderá se mover incrivelmente rapidamente pelos comprimentos das lâminas quando elas fecham. Se as lâminas forem exatamente paralelas, o ponto se moverá infinitamente rápido! Isso certamente é mais rápido que a velocidade da luz.
A solução para esse paradoxo está no fato de que o ponto em que vemos as lâminas se cruzando não é uma coisa física; É apenas um local no espaço. Nada está realmente se movendo fisicamente mais rápido que a luz; parece ser.
O que os astrônomos estavam vendo naqueles primeiros anos do século XX era um eco leve: a luz da Nova refletiu a poeira interestelar intermediária. Como descrevi em uma coluna anterior da universo, isso é muito parecido com um eco de som, pois há um atraso entre ver o evento e ver o eco. O volume de espaço que podemos ver iluminado é, estranhamente, em forma de parabolóide, uma forma de dedal, com o eixo central passando pela linha de visão da Terra, o objeto esclarecedor e o vértice no lado oposto do objeto. Com o tempo que o parabolóide se amplia, iluminando o material à medida que passa.
Agora imagine uma serpentina de gás que é quase apenas apenas NotQuite paralelo à superfície daquele parabolóide. A parte daquela serpentina mais próxima da Nova é iluminada primeiro, mas a parte mais distante é iluminada rapidamente depois – semelhante às lâminas das tesouras quase paralelas. A onda de luz que vemos iluminando a serpentina se moverá ao longo de seu comprimento muito rapidamente, e se a geometria for apenas assim, veremos parecendo como se estivesse sendo iluminada por uma onda de luz em movimento mais rápido do que luz. Quanto mais perto a serpentina estiver de ser paralela à superfície do parabolóide, mais rápida a onda parece se mover.
Como observei naquela coluna anterior, o material de formato fantástica ao redor da estrela V838 monocerotis foi iluminado pelo eco da luz da estrela. Esse efeito também imitou a viagem mais rápida do que a luz.
Há outra maneira de obter um movimento superluminal aparente também, e novamente a geometria e a velocidade finita da luz são as chaves.
No final dos anos 1960, os astrônomos começaram a fazer observações de alta resolução de galáxias distantes chamadas quasares. Alimentado pela matéria caindo em buracos negros supermassivos, esses objetos podem explodir bolhas de gás longe da galáxia a velocidades que se aproximam da luz.
Se o material é direcionado mais ou menos para a Terra, temos uma ilusão engraçada. Digamos que uma bolha é subitamente tocada. Um ano depois, a luz emitida quando formada está a um ano-luz do buraco negro. Mas a bolha em si está quente nos calcanhares, movendo -se apenas um pouco mais devagar e ainda emitindo luz. Devido a esse movimento, a luz que emite um ano depois pode ser detectada por nós apenas algumas semanas após a explosão inicial de luz; É como se estivéssemos vendo os eventos se desenrolarem em muitas vezes a velocidade real, assistindo imagens aceleradas com o tempo muito comprimido. Se o ângulo estiver certo, vemos que Blob se movendo no céu para longe do buraco negro muito mais rápido do que seu movimento real através do espaço implicaria, e poderia parecer estar viajando muitas vezes a velocidade da luz.
Esse tipo de movimento é comum em galáxias que ostentam buracos negros supermassivos e supermassivos ativos, como o da galáxia elíptica nas proximidades M87. Os astrônomos mediram o movimento nos ejetos do M87 tão rápido quanto seis vezes a velocidade da luz, e tudo é ilusório.
De certa forma, isso é muito ruim. Eu gostaria que viagens superluminais pelo espaço fossem realmente possíveis; Existem muitos fenômenos astronômicos que eu gostaria de ver pessoalmente. Por causa disso, às vezes parece que o Cosmos está nos zombando, parecendo infringir a lei.
Mas, estudando esse fenômeno, podemos aprender mais sobre o material em torno de eventos enérgicos e buracos negros, a maneira como ele se comporta e, em alguns casos, da maneira que foi criada. Se vamos antropomorfizar o cosmos, podemos dizer que isso não está nos provocando – está nos ajudando a aprender. E como descobrimos, o universo não está violando a lei como, bem, deformação isto.