Muitas pessoas não entendem o que é um “ano-luz”. Embora pareça uma medida de tempo, porque inclui o ano, na verdade é uma distância. Em certo sentido, é uma distância expressa em termos de velocidade da luz, então você também pode ter outras medidas, como um dia-luz ou até mesmo um segundo-luz. No entanto, isso é apenas parte da história, porque as distâncias em uma escala cósmica são complicadas pela expansão da estrutura do espaço-tempo. Calcular um ano-luz é fácil, basta multiplicar a velocidade da luz pelo número de segundos em um ano, mas calcular distâncias cosmológicas não é tão fácil. O redshift do objeto é a coisa mais fácil de definir objetivamente, mas existem outros conceitos, como a distância comovente, que também podem ser úteis.
TL; DR (muito longo; Não li)
Encontre a distância em termos de luz usando a fórmula:
deu = ct
Ondecé a velocidade da luz,deu é a distância, eté o período de tempo. Por um ano luz:
Ano-luz = velocidade da luz × número de segundos em um ano
As distâncias cosmológicas podem ser encontradas usando uma calculadora cosmológica e o desvio para o vermelho do objeto em questão.
Como calcular um ano-luz ou outra distância-luz
Calcule um ano-luz usando a fórmula simples:
\ text {ano-luz} = \ text {velocidade da luz} \ times \ text {número de segundos em um ano}
A velocidade da luz geralmente recebe o símboloc, e se você multiplicar por qualquer período de tempo (t), você obterá essa "distância da luz" (deu) fora do cálculo. Então você pode escrever:
d_L = ct
A velocidade da luz é de aproximadamente 2,998 × 108 m / s, então um ano-luz é:
\ text {ano-luz} = (2,998 \ vezes 10 ^ 8 \ texto {m / s}) \ frac {365,25 \ texto {dias}} {\ texto {ano}} \ frac {24 \ texto { hrs}} {\ text {day}} \ frac {60 \ text {min}} {\ text {hr}} \ frac {60 \ text {s}} {\ text {min}} = 9,46 \ times10 ^ { 15} \ text { m}
Esse cálculo usou 365,25 dias por ano para contabilizar os anos bissextos. Da mesma forma, um dia-luz é:
\ text {dia claro} = (2,998 \ vezes 10 ^ 8 \ texto {m / s}) \ frac {24 \ texto {horas}} {\ texto {dia}} \ frac {60 \ texto {min}} { \ text {hr}} \ frac {60 \ text {s}} {\ text {min}} = 2,59 \ times10 ^ {13} \ text {m}
Distâncias cosmológicas e desvio para o vermelho
As distâncias em uma escala cosmológica são complicadas porque toda a estrutura do espaço-tempo está em constante expansão. Então, por exemplo, se um sinal de luz de uma galáxia distante vem em nossa direção, ele se move na velocidade da luz e provavelmente leva centenas de milhões de anos para completar a jornada. Durante esse tempo, o próprio espaço se expandiu e, portanto, a distância é ainda maior do que seria no início da viagem. Isso torna muito difícil definir o que realmentemeiosdizer que algo viajou uma certa distância no espaço. A distância "comovente" se expande junto com o espaço, então é responsável por este problema, mas ainda não é certo para todos os efeitos
A medida mais objetiva de distância no espaço é o "desvio para o vermelho". Isso mede o quanto a onda de luz tem “Esticado” (movendo-o para mais perto da extremidade vermelha do espectro) por causa da expansão do espaço durante sua jornada. Se viajar mais longe, terá mudado mais o comprimento de onda da luz.
Redshift (z) é definido como:
z = \ frac {\ lambda_ {obs} - \ lambda_ {resto}} {\ lambda_ {resto}}
Ondeλé o símbolo para comprimento de onda e os subscritos “obs” e “resto” significam o comprimento de onda que você observa e o comprimento de onda no referencial onde foi emitida, respectivamente. Você pode encontrar o comprimento de onda quando foi emitido com base em valores padrão obtidos em um laboratório porque diferentes substâncias absorvem e emitem luz em partes específicas do espectro.
Encontrando a distância cosmológica
Encontrar distâncias cosmológicas é bastante desafiador. Embora você possa calculá-lo, a melhor abordagem é usar uma calculadora cosmológica com alguns parâmetros padrão já inseridos. Insira o redshift do objeto para o qual deseja encontrar a distância, usando os parâmetros sugeridos pelo calculadora, e ele retornará muitas medidas de distância, incluindo a distância comovente e a viagem leve Tempo. Você pode multiplicar o tempo de viagem da luz (convertido em segundos, como na primeira seção) pela velocidade da luz para encontrar a distância percorrida pela própria luz.