Qual è l'oggetto che si muove più velocemente nell'universo?

Sappiamo che nulla può avere velocità adeguate superiori alla velocità della luce nel vuoto. Ma ci sono oggetti nello spazio che si avvicinano ad esso? Qualche cometa o altri oggetti lanciati dalla gravità o dalle esplosioni di supernova che sono state lanciate a velocità incredibili?

La risposta a questa è sorprendente:

Noi siamo.

E molte (se non tutte) altre galassie.

E si muovono più velocemente della luce.

Vedi, l'universo si sta espandendo, a un ritmo accelerato . Il tessuto dello spaziotempo stesso si allunga, in modo che le galassie sembrino allontanarsi l'una dall'altra. La cosa interessante è che la relatività non proibisce loro di allontanarsi più velocemente della luce. Mentre lo spazio locale è piatto e la velocità della luce locale deve essere sostenuta, ciò non deve essere mantenuto su scala globale, quindi è possibile avere frame che si allontanano l'uno dall'altro più velocemente di . In effetti, ci sono alcune galassie che si stanno allontanando da noi più velocemente della luce ( l'unica ragione per cui le vediamo è che erano più vicine e si muovevano a una velocità più bassa$c$). Qualsiasi coppia di galassie distanti 4200 Mpc l'una dall'altra (ovvero, con uno spostamento verso il rosso di 1,4), si allontanano l'una dall'altra più velocemente della luce nei rispettivi frame (numeri rubati dalla pagina collegata).

Poiché l'unico modo coerente di parlare di movimento è relativo, si può dire che ci stiamo allontanando dalle altre galassie più velocemente della luce, poiché è vero anche il contrario. Questo può mettere le galassie nel secchio degli oggetti più veloci in movimento nell'universo. Per quanto riguarda quale è il più veloce, non lo so, dovremmo trovare una coppia di galassie che sono le più distanti (distanza misurata nel frame della galassia, ovviamente), ma poiché l'universo è probabilmente più di quello che osserviamo ¹ , non possiamo individuare la coppia di galassie per le quali questo è vero.

Per coloro che pensano che sia barare ² per cortocircuitare la domanda con l'espansione dello spazio, ci sono altri oggetti che vanno più veloci della luce (non sono però gli oggetti più veloci nell'universo), e questi possono essere trovati su buoni Terra.

Elettroni :

Nelle piscine di raffreddamento del reattore nucleare ³ , abbiamo un fenomeno noto come radiazione di Cerenkov . Fondamentalmente, le particelle beta emesse si muovono più velocemente della velocità della luce nell'acqua. Questo crea un effetto di origine simile al boom sonico, in cui una forte luce emana dal mezzo.

Che cosa? Pensi che sto barando di nuovo ² mettendo tutto in relazione alla velocità della luce in un mezzo?

Va bene, va bene. Ecco alcuni oggetti veloci che non richiedono l'espansione dello spazio per essere veloci, né comportano alcun inganno della semantica in cui non viene menzionato il mezzo in cui vengono misurati. Molti sono già stati citati da astromax.

• $c$

• $c$

• Neutrini : ora questi sono candidati validi. È noto che il neutrino elettronico ha una massa molto, molto ridotta (ne abbiamo un limite superiore, che dà), e di conseguenza può facilmente raggiungere velocità molto elevate. Mettilo in un campo gravitazionale e va ancora più veloce. Se vuoi oggetti macroscopici, tuttavia:

• Roba a spirale attorno ai buchi neri rotanti: i buchi neri hanno un forte campo gravitazionale e, quando ruotano, possono impartire un momento angolare (molto) ad oggetti vicini come i dischi di accrescimento. Gli oggetti vicini a un buco nero vengono accelerati a velocità piuttosto elevate. In effetti, se un oggetto si trova all'interno dell'ergosfera , si muove più velocemente della luce dal punto di vista di alcuni quadri di riferimento.
• $c$
• Getti al plasma con buco nero : i getti che vengono lanciati fuori dai buchi neri possono diventare piuttosto veloci l'uno rispetto all'altro.

^{1. A causa dell'espansione cosmica, possono esserci galassie che non ci sono più visibili. Alcune galassie potrebbero non essere mai state visibili a noi, se iniziamo a guardare da quando le galassie hanno iniziato a formarsi.}

^{2. Sono d'accordo con te.}

^{3. E in altri luoghi in cui si emettono particelle di massa molto velocemente in un mezzo}

C'è anche un'altra particella mediatore che si muove alla velocità della luce diversa dal fotone. Questo è il gluone , che è la particella di scambio per la forza forte. La cosa strana del gluone è che non è mai visto da solo (cioè al di fuori delle raccolte di altri gluoni).

Inoltre, sebbene neutrini fare infatti hanno massa, sono particelle neutre. Il motivo per cui lo sto sollevando è perché nelle supernovae i neutrini possono arrivare prima dei fotoni in alcune circostanze - non interagiscono con le particelle cariche. Inoltre, poiché sono particelle che interagiscono debolmente, attraversano notevoli quantità di massa (vale a dire polvere e gas) prima che possa verificarsi un'interazione. Ciò significa che se si rilevassero i neutrini provenienti da una supernova, si potrebbe potenzialmente avvertire in anticipo che i fotoni sarebbero presto seguiti. Questo ti darebbe il tempo di misurare la sua curva di luce (vedi: SNEWS: il sistema di allarme rapido SuperNova ).

Ci sono molti oggetti in rapido movimento in astrofisica.

$M$$r_{g}=\dfrac{2GM}{c^2}$$\alpha r_{g}$$\alpha>1$$v$$v=\sqrt{\dfrac{GM}{\alpha r_g}}=\dfrac{c}{\sqrt{2\alpha}}$

$\alpha<3$

Tuttavia, la conclusione di cui sopra è corretta: nel campo dei buchi neri gli oggetti intatti possono ottenere velocità relativistiche, che sono paragonabili alla velocità della luce .

Esistono molti esempi fisici di tali sistemi: buchi neri meging binari, buchi neri che si fondono con stelle di neutroni, buchi neri supermassicci e nane bianche, ecc. Mentre tutti questi sistemi sono guidati verso un'eventuale fusione a velocità relativistiche, è difficile per nessuno dei loro componenti per essere espulsi e diventare free floating. Per quanto ne sappia, non esistono corpi astrofisici relativistici liberi fluttuanti, ma alcuni di essi sono probabilmente probabilmente prodotti dai pezzi di materiale espulsi a velocità leggermente relativistica durante le fusioni che coinvolgono buchi neri.

Un'altra possibilità rara è quella di avere un sistema binario compatto nel campo di un buco nero supermassiccio, che viene interrotto a causa dell'interazione con esso. Tuttavia, la probabilità che si verifichi una tale interruzione quando il binario compatto sta per fondersi è sempre più bassa.

Un'altra onnipresente classe di oggetti sono i getti relativistici, che sono flussi ultrarelativistici di plasma, prodotti principalmente quando si sta verificando un accrescimento su un buco nero. Le particelle in tali getti si muovono a velocità altamente relativiche, sebbene l'esatta natura della formazione del getto non sia ancora completamente compresa. Infine, ci sono molte particelle relativistiche presenti sullo sfondo, come particelle di raggi cosmici e neutrini.

$10^9 K$

Finalmente, nelle fasi sufficientemente precoci del Big Bang, assolutamente tutto nell'Universo si muoveva relativisticamente!

Modifica : Alcune altre cose che mi sono venute in mente in seguito: 1) I raggi di particelle artificiali negli acceleratori di particelle sono oggetti relativistici, macroscopici, ma non astrofisici. 2) Se esiste una vita intelligente nell'Universo, potrebbe anche aver prodotto oggetti relativistici di scala macroscopica, ma probabilmente non astrofisica (come i veicoli spaziali).

5/2013 Stavo pensando:

Se uno cerca su Google la domanda: si ottiene risposta sulla terra: ghepardo, automobili, aeroplani. Volevo sapere nell'universo. Stavo pensando all '"esperimento mentale" di una scala che si muoveva alla velocità della luce che si contrae abbastanza da entrare in un garage troppo piccolo. Ho pensato che se non vi è NESSUNA macro massa (come una scala) nell'universo che si avvicina alla velocità della luce, qual è il punto dell'esperimento di pensiero sulla scala?

Poi ho letto della velocità con cui NGC 1365 sta ruotando: "gira così velocemente che la sua superficie viaggia quasi alla velocità della luce". Comunicato stampa: 2013-07, 27/02/13 01:00:00 PM EST

Si legge generalmente che ci vorrebbe energia infinita per spostare la massa alla velocità della luce. Ho pensato che questo è il motivo per cui generalmente si sente parlare di particelle senza massa che si muovono alla velocità della luce (fotoni e?). Ma ora abbiamo NGC 1365 che gira quasi alla velocità della luce, con i suoi due numeri di massa e rotazione. Non sono sicuro di cosa sia "quasi" - diciamo il 90% o?

Anche se stiamo parlando della velocità di rotazione, tuttavia a 2 milioni di miglia di larghezza, questo buco nero NGC 1365 con massa è sicuramente la massa più veloce che conosciamo nell'universo, giusto?

Motivo: l'articolo dice "Immagina una sfera di oltre 2 milioni di miglia" - questa descrizione è il suo diametro, D = 2.000.000 di miglia o 3.218.688 km.

La circonferenza di questo oggetto è Pi x D = 3,14 x 3.281.688 km = 10.106.680,32 km.

La domanda interessante è com'è per un oggetto che si trova sulla tangente alla circonferenza ["circonferenza" significa "Orbita circolare interna più interna", nel punto in comune con la linea e l'orbita circolare interna più interna]. Perdo la traccia se questo aumenta la precisione rispetto alla precisione? Con un oggetto di oltre 2.000.000 di miglia, un "punto" sull'orbita circolare più interna è uguale a un camion semi, una piccola macchina, un frigorifero, un libro, marmo, molecola o atomo ???

Qualunque sia la dimensione della massa a questo punto, la tangente all'Orbita Circolare Stabile più interna descrive un asintoto con una lunghezza "macro". Il movimento della massa lungo questo asintoto spiega la sua velocità, linea retta. Quindi questa deve essere la massima velocità, linea retta, non angolare, massa che conosciamo nell'universo. DESTRA??? Accelera la materia angolare rispetto alla retta (ha effetto) in un oggetto di grandi dimensioni. Siamo su un pianeta che gira e non ci accorgiamo della sua velocità.

grazie, JMc

Le stelle più veloci dell'ipervelocità dovrebbero percorrere circa 900 km / s 2 milioni di mph https://www.space.com/19748-hypervelocity-stars-milky-way.html

I quasar sono un ovvio esempio di materia con velocità della velocità della luce vicina.

Quando la materia accelerata nel raggio si avvicina alla velocità della luce, i getti astrofisici diventano getti relativistici mentre mostrano effetti della relatività speciale.

https://en.wikipedia.org/wiki/Astrophysical_jet