Lumina călătorește prin Univers fără a pierde energie. Dar cum?

Lumina călătorește prin Univers fără a pierde energie. „Telescoapele mele, montate pentru astrofotografie în curtea mea din San Diego, afectată de poluare luminoasă, erau îndreptate către o galaxie aflată la o distanță de neimaginat față de Pământ. Soția mea, Cristina, a venit chiar în clipa în care prima imagine spațială a apărut pe tableta mea”, își începe explicația Jarred Roberts, de la University of California, San Diego (SUA).

„Aceasta este Galaxia Vârtelniței (Pinwheel)”, i-a spus cercetătorul. Numele vine de la forma ei, doar că această roată conține aproximativ un trilion de stele. Lumina de la Galaxia Vârtelniței a călătorit 25 de milioane de ani prin Univers până să ajungă în telescop. Dar lumina nu obosește la un drum atât de lung? Care este modul în care lumina călătorește prin Univers?

• De ce creierul preferă să țină minte gândurile și experiențele negative?
• Cât de monogami sunt oamenii față de alte mamifere? Se pare că undeva între castori și…

Această întrebare a declanșat o conversație fascinantă despre natura luminii. De ce, totuși, lumina nu se epuizează și nu își pierde energia în timp? Roberts este astrofizician, iar unul dintre primele lucruri învățate a fost că lumina se comportă deseori în moduri care sfidează intuiția.

Ce este lumina?

Lumina este o radiație electromagnetică; practic, un val electric și un val magnetic împletite, care se propagă prin spațiu-timp. Nu are masă. Iar acest lucru este esențial, deoarece masa unui obiect, fie el un fir de praf sau o navă spațială, limitează viteza maximă cu care poate călători.

Însă, pentru că lumina nu are masă, ea poate atinge viteza maximă posibilă într-un vid: aproximativ 300.000 km pe secundă, sau aproape 10 trilioane de kilometri pe an. Nimic din Univers nu e mai rapid. Ca idee: într-o fracțiune de secundă, cât ne ia să clipim, un foton parcurge de peste două ori circumferința Pământului, explică omul de știință.

Chiar și așa, spațiul este imens. Lumina de la Soare, aflat la 150 de milioane de kilometri de Pământ, are nevoie de puțin peste opt minute ca să ajungă la noi. Cu alte cuvinte, lumina solară pe care o vedem este deja „veche” de opt minute, reamintește Science Alert.

Cea mai apropiată stea după Soare, Alpha Centauri, se află la aproximativ 41 de trilioane de kilometri distanță. Asta înseamnă că lumina sa ajunge la noi în puțin peste patru ani sau, așa cum se spune în astronomie, este la patru ani-lumină distanță.

Revenind la întrebarea de la început: de ce lumina călătorește prin Univers fără să își piardă energia pe parcurs?

Lumina călătorește prin Univers fără a pierde energie

De fapt, o parte din lumină pierde energie, de exemplu, atunci când se ciocnește de praf interstelar și este împrăștiată.

Dar majoritatea razelor de lumină călătoresc neîntrerupt, fără coliziuni. Iar asta se întâmplă pentru că spațiul este în mare parte gol. Când nimic nu îi stă în cale, lumina nu își pierde energia și își poate menține viteza de 300.000 km/s pentru totdeauna.

Iată un alt concept: imaginează-ți că ești astronaut pe Stația Spațială Internațională, care orbitează cu 27.000 km/h. În comparație cu unul de pe Pământ, ceasul tău va merge cu 0,01 secunde mai lent într-un an.

Acesta este un exemplu de dilatare a timpului: timpul curge diferit în funcție de condiții. Dacă te deplasezi foarte rapid sau ești aproape de un câmp gravitațional puternic, timpul pentru tine încetinește în comparație cu al unei persoane aflate în altă parte. Pe scurt: timpul este relativ.

Și cum lumina este intim legată de timp, imaginează-ți că ești un foton, o particulă fundamentală de lumină. Din perspectiva fotonului, timpul se oprește complet. Pentru el, nu trece nici măcar o fracțiune de secundă între momentul în care este emis de o stea și cel în care este absorbit de o cameră foto.

De ce? Pentru că, la viteza luminii, spațiul însuși se contractă în direcția de deplasare. Așadar, cu cât te miști mai repede, cu atât distanța dintre două puncte devine mai scurtă. Pentru foton, spațiul este „turtit”, iar călătoria este instantanee.

Așa că, revenind la imaginea Galaxiei Vârtelniței: din punctul de vedere al fotonului, el a fost emis de o stea și captat de cameră în același moment. Dar, din perspectiva noastră, călătoria a durat 25 de milioane de ani-lumină.

Vă recomandăm să citiți și:

Două exoplanete au fost descoperite în jurul unei stele asemănătoare Soarelui

Două găuri negre gigantice devorează stele la 600 de milioane de ani-lumină distanță

Un experiment ar putea clarifica originea metanului de pe Marte

Un astrofizician a descoperit un nou mod de măsurare pentru undele gravitaționale