Tag Αρχεία: galaxy

Είναι Radio Πηγές και Gamma Ray Εκρήξεις Luminal Ομολογίες?

Το άρθρο αυτό δημοσιεύθηκε στο International Journal of Modern Physics D (IJMP–D) σε 2007. Σύντομα έγινε το Top Accessed άρθρο του περιοδικού από Ιαν 2008.

Αν και μπορεί να φαίνεται σαν ένα σκληρό πυρήνα του άρθρου φυσικής, είναι στην πραγματικότητα μια εφαρμογή από τη φιλοσοφική αντίληψη που διαπερνά αυτό το blog και το βιβλίο μου.

Αυτό το blog έκδοση περιέχει την περίληψη, εισαγωγή και τα συμπεράσματα. Το πλήρες κείμενο του άρθρου είναι διαθέσιμο σε μορφή αρχείου PDF.

Εφημερίδα αναφοράς: IJMP-D Πλήρης. 16, Μη. 6 (2007) pp. 983–1000.

.

Περίληψη

Η αποσκλήρυνση του λυκόφωτος GRB φέρει αξιοσημείωτες ομοιότητες με την εξέλιξη της συχνότητας σε μια ηχητική έκρηξη. Στο μπροστινό άκρο του κώνου ηχητική έκρηξη, η συχνότητα είναι άπειρη, πολύ σαν Burst Gamma Ray (GRB). Στο εσωτερικό του κώνου, η συχνότητα μειώνεται ταχέως σε INFRASONIC σειρές και η πηγή του ήχου εμφανίζεται σε δύο σημεία ταυτόχρονα, μιμούνται τα διπλά λοβούς πηγές radio. Παρά το γεγονός ότι ένας “αυλού” boom παραβιάζει το αναλλοίωτο Lorentz και ως εκ τούτου απαγορεύεται, είναι δελεαστικό να επεξεργαστεί τις λεπτομέρειες και τη σύγκρισή τους με τα υπάρχοντα δεδομένα. Αυτό πειρασμό ενισχύεται περαιτέρω από την παρατηρούμενη superluminality στα ουράνια αντικείμενα που συνδέονται με το ραδιόφωνο πηγές και μερικές GRBs. Σε αυτό το άρθρο, υπολογίζουμε τη χρονική και χωρική διακύμανση παρατηρείται συχνότητες από μια υποθετική έκρηξη του αυλού και παρουσιάζουν αξιοσημείωτη ομοιότητα μεταξύ τους υπολογισμούς μας και τις τρέχουσες παρατηρήσεις.

Εισαγωγή

Μια ηχητική έκρηξη δημιουργείται όταν ένα αντικείμενο που εκπέμπει ήχο περνά διαμέσου του μέσου γρηγορότερα από την ταχύτητα του ήχου στο εν λόγω μέσον. Καθώς το αντικείμενο διασχίζει το μέσον, ο ήχος που εκπέμπει δημιουργεί ένα κωνικό μέτωπο κύματος, όπως φαίνεται στο Σχήμα 1. Η συχνότητα του ήχου σε αυτό το μέτωπο κύματος είναι άπειρες λόγω της μετατόπισης Doppler. Η συχνότητα πίσω από το κωνικό μέτωπο κύματος μειώνεται δραματικά και σύντομα φτάνει το υποηχητικά φάσμα. Αυτή η εξέλιξη της συχνότητας είναι εντυπωσιακά παρόμοια με υστερόλαμπη εξέλιξη μιας έκρηξης ακτίνων γάμμα (GRB).

Sonic Boom
Εικόνα 1:. Η εξέλιξη συχνότητα των ηχητικών κυμάτων, ως αποτέλεσμα του φαινομένου Doppler σε υπερηχητική κίνηση. Το υπερηχητικό αντικείμενο S κινείται κατά μήκος του βέλους. Τα ηχητικά κύματα είναι «ανεστραμμένη» λόγω της κίνησης, έτσι ώστε τα κύματα που εκπέμπονται σε δύο διαφορετικά σημεία στη συγχώνευση τροχιά και να φτάσει τον παρατηρητή (σε O) συγχρόνως. Όταν το μέτωπο κύματος χτυπά τον παρατηρητή, η συχνότητα είναι άπειρο. Μετά από αυτό, η συχνότητα μειώνεται γρήγορα.

Gamma Ray Εκρήξεις είναι πολύ σύντομη, αλλά έντονες λάμψεις \gamma ακτίνες στον ουρανό, διαρκούν από μερικά χιλιοστά του δευτερολέπτου έως αρκετά λεπτά, και σήμερα πιστεύεται ότι προέρχονται από την κατακλυσμική αστρική καταρρέει. Οι σύντομες λάμψεις (η προτροπή των εκπομπών) ακολουθούνται από μια λάμψη προοδευτικά μαλακότερες ενέργειας. Έτσι, η αρχική \gamma Οι ακτίνες αντικαθίστανται αμέσως από ακτίνες Χ, φως και ακόμη και τα κύματα ραδιοσυχνοτήτων. Αυτό το μαλάκωμα του φάσματος έχει γίνει γνωστό εδώ και αρκετό καιρό, και περιγράφηκε για πρώτη φορά χρησιμοποιώντας ένα hypernova (βολίδα) μοντέλο. Σε αυτό το μοντέλο, ένα relativistically επέκταση βολίδα παράγει το \gamma εκπομπών, και το φάσμα μαλακώνει όπως η βολίδα κρυώσει. Το μοντέλο υπολογίζει την ενέργεια που απελευθερώνεται κατά την \gamma περιοχή ως 10^ {53}10^ {54} ERGs σε λίγα δευτερόλεπτα. Αυτή η ενέργεια εξόδου είναι παρόμοιο με περίπου 1000 φορές τη συνολική ενέργεια που απελευθερώνεται από τον ήλιο κατά τη διάρκεια της ζωής του.

Πιο πρόσφατα, ένας αντίστροφος αποσύνθεση της ενέργειας αιχμής με ποικίλες σταθερά χρόνου έχει χρησιμοποιηθεί για να ταιριάζει εμπειρικά την παρατηρούμενη χρονική εξέλιξη της ενέργειας αιχμής χρησιμοποιώντας ένα μοντέλο collapsar. Σύμφωνα με αυτό το μοντέλο, Οι GRBs παράγονται όταν η ενέργεια των εξαιρετικά σχετικιστικές ροές στην αστρική καταρρεύσεις διαχέονται, με τα προκύπτοντα πίδακες ακτινοβολίας γωνία σωστά σε σχέση με την ευθεία παρατήρησης. Το μοντέλο collapsar εκτιμά χαμηλότερη παραγωγή ενέργειας, επειδή η απελευθέρωση της ενέργειας δεν είναι ισοτροπική, αλλά συγκεντρώνονται κατά μήκος των πιδάκων. Ωστόσο,, το ποσοστό των collapsar γεγονότα πρέπει να διορθωθεί για το κλάσμα της στερεάς γωνίας εντός της οποίας οι πίδακες ακτινοβολίας μπορεί να εμφανιστεί ως GRBs. Οι GRBs παρατηρούνται περίπου στο ποσοστό του μία φορά την ημέρα. Έτσι, το αναμενόμενο ποσοστό των κατακλυσμικά γεγονότα τροφοδοτεί τις GRBs είναι της τάξης των 10^410^6 ανά ημέρα. Λόγω αυτής αντίστροφη σχέση μεταξύ του ρυθμού και την εκτιμώμενη παραγωγή ενέργειας, η συνολική ενέργεια που απελευθερώνεται ανά παρατηρούμενη GRB παραμένει η ίδια.

Αν σκεφτόμαστε μια GRB ως ένα αποτέλεσμα παρόμοιο με το Sonic Boom σε υπερηχητική κίνηση, η υποτιθέμενη υποχρέωση κατακλυσμική ενέργεια καθίσταται περιττή. Ένα άλλο χαρακτηριστικό της αντίληψης μας του υπερηχητικού αντικειμένου είναι ότι ακούμε την πηγή του ήχου σε δύο διαφορετικές τοποθεσίες, όπως το ίδιο χρονικό διάστημα, όπως απεικονίζεται στο Σχήμα 2. Αυτό το περίεργο φαινόμενο λαμβάνει χώρα, επειδή τα ηχητικά κύματα που εκπέμπονται σε δύο διαφορετικά σημεία στην τροχιά του υπερηχητικού αντικείμενο την επίτευξη του παρατηρητή κατά την ίδια χρονική στιγμή. Το τελικό αποτέλεσμα αυτής της επίδρασης είναι η αντίληψη ενός συμμετρικά υποχωρώντας ζευγάρι των πηγών ήχου, που, στον κόσμο αυλού, είναι μια καλή περιγραφή της συμμετρικής ραδιοφωνικών πηγών (Διπλή πηγή Radio συνδεδεμένων με Galactic Nucleus ή DRAGN).

superluminality
Εικόνα 2:. Το αντικείμενο που πετούν από να A μέσω και B σε μία σταθερή υπερηχητική ταχύτητα. Φανταστείτε ότι το αντικείμενο εκπέμπει ήχο κατά τη διάρκεια του ταξιδιού του. Ο ήχος που εκπέμπεται στο σημείο (το οποίο βρίσκεται κοντά στο σημείο του πλησιέστερη προσέγγιση B) φτάνει στον παρατηρητή στο O πριν ο ήχος εκπέμπεται νωρίτερα σε . Η στιγμή κατά την οποία ο ήχος σε προγενέστερο σημείο φτάνει στον παρατηρητή, ο ήχος που εκπέμπεται σε ένα πολύ μεταγενέστερο στάδιο A Επίσης, φτάνει O. Έτσι, ο ήχος που εκπέμπεται σε A και φτάνει στον παρατηρητή ταυτόχρονα, δίνοντας την εντύπωση ότι το αντικείμενο είναι σε αυτά τα δύο σημεία ταυτόχρονα. Με άλλα λόγια, ο παρατηρητής ακούει δύο αντικείμενα που κινούνται μακριά από μάλλον παρά ένα πραγματικό αντικείμενο.

Πηγές Radio είναι συνήθως συμμετρικές και φαίνεται συνδέονται με γαλαξιακούς πυρήνες, σήμερα θεωρούνται εκδηλώσεις των ανωμαλιών χώρου-χρόνου ή άστρα νετρονίων. Διαφορετικές κατηγορίες των εν λόγω αντικειμένων που σχετίζονται με ενεργούς γαλαξιακούς πυρήνες (AGN) βρέθηκαν τα τελευταία πενήντα χρόνια. Εικόνα 3 δείχνει το ραδιόφωνο γαλαξία Cygnus A, Ένα παράδειγμα μιας τέτοιας πηγής ραδιοφώνου και ένα από τα φωτεινότερα ραδιοφωνικών αντικείμενα. Πολλά από τα χαρακτηριστικά του είναι κοινά για τις περισσότερες εξωγαλαξιακής ραδιόφωνο πηγές: τα συμμετρικά διπλά λοβούς, μια ένδειξη ενός πυρήνα, η εμφάνιση των πίδακες τροφοδοτούν τους λοβούς και τα hotspots. Μερικοί ερευνητές έχουν αναφερθεί πιο λεπτομερείς κινηματικών χαρακτηριστικών, όπως είναι η σωστή κίνηση των hotspots σε λοβούς.

Συμμετρική ραδιόφωνο πηγές (γαλαξιακό ή εξωγαλαξιακής) και GRBs μπορεί να φαίνεται ότι είναι εντελώς ξεχωριστά φαινόμενα. Ωστόσο,, πυρήνες τους δείχνουν μια παρόμοια εξέλιξη στο χρόνο ενέργειας αιχμής, αλλά με πολύ διαφορετικές σταθερές χρόνου. Το φάσμα των GRBs εξελίσσονται ταχύτατα από \gamma περιοχή σε ένα οπτικό ή ακόμα και RF λυκόφως, παρόμοια με την φασματική εξέλιξη των hotspots μιας πηγής ραδιοφώνου καθώς κινούνται από τον πυρήνα στην λοβούς. Άλλες ομοιότητες έχουν αρχίσει να προσελκύουν την προσοχή τα τελευταία χρόνια.

Αυτό το άρθρο διερευνά τις ομοιότητες μεταξύ ενός υποθετικού “αυλού” έκρηξη και αυτά τα δύο αστροφυσικά φαινόμενα, αν μια τέτοια έκρηξη του αυλού απαγορεύεται από το αναλλοίωτο Lorentz. Θεραπεία GRB ως εκδήλωση μιας υποθετικής αυλού αποτελέσματα έκρηξη σε ένα μοντέλο που ενώνει τα δύο αυτά φαινόμενα και να κάνει λεπτομερείς προβλέψεις της κινηματικής τους.

CygA
Εικόνα 3:.Το ραδιόφωνο jet και λοβούς στο hyperluminous ραδιόφωνο γαλαξία Cygnus A. Τα hotspots σε δύο λοβούς, η περιοχή του πυρήνα και οι πίδακες είναι σαφώς ορατά. (Αναδημοσίευση από ευγένεια εικόνα του NRAO / AUI.)

Συμπεράσματα

Σε αυτό το άρθρο, κοιτάξαμε την χωρο-χρονική εξέλιξη ενός υπερηχητικού αντικειμένου (τόσο στη θέση του και η συχνότητα του ήχου που ακούμε). Δείξαμε ότι μοιάζει πολύ με GRBs και DRAGNs αν ήταν να επεκτείνει τους υπολογισμούς στο φως, αν και μια έκρηξη του αυλού θα απαιτούσε υπερφωτινές κίνηση και ως εκ τούτου απαγορεύεται.

Αυτή η δυσκολία παρά, παρουσιάσαμε ένα ενιαίο μοντέλο για Gamma Ray Εκρήξεις και jet όπως το ραδιόφωνο πηγές με βάση υπερφωτινές κίνηση χύδην. Δείξαμε ότι ένα ενιαίο υπερφωτινές αντικείμενο που πετούν οπτικό μας πεδίο θα εμφανιστεί σε μας ως συμμετρική διαχωρισμό των δύο αντικείμενα από ένα σταθερό πυρήνα. Χρησιμοποιώντας αυτό το γεγονός ως μοντέλο για συμμετρική πίδακες και GRBs, εξηγήσαμε κινηματικών χαρακτηριστικών τους, ποσοτικά. Ιδίως, δείξαμε ότι η γωνία διαχωρισμού των hotspots ήταν παραβολική εγκαίρως, και οι ερυθρές μετατοπίσεις των δύο ενεργά σημεία ήταν σχεδόν πανομοιότυπα μεταξύ τους. Ακόμη και το γεγονός ότι τα φάσματα των hotspots βρίσκονται στην περιοχή των ραδιοσυχνοτήτων εξηγείται υποθέτοντας hyperluminal κίνηση και την επακόλουθη μετατόπιση προς το ερυθρό του ακτινοβολία μέλανος σώματος ενός τυπικού αστέρι. Η χρονική εξέλιξη της ακτινοβολία μέλανος σώματος ενός υπερφωτινές αντικείμενο είναι απολύτως σύμφωνη με το μαλάκωμα των φασμάτων που παρατηρείται σε GRBs και ραδιόφωνο πηγές. Επιπλέον, μοντέλο μας εξηγεί γιατί υπάρχει σημαντική μπλε μετατόπιση στις βασικές περιοχές των ραδιοφωνικών πηγών, γιατί το ραδιόφωνο πηγές φαίνεται να συνδέονται με την οπτική γαλαξίες και γιατί GRBs εμφανίζονται σε τυχαία σημεία, χωρίς εκ των προτέρων ένδειξη για την επικείμενη εμφάνισή τους.

Αν δεν αντιμετωπιστούν τα ζητήματα ενεργήματα (η προέλευση των superluminality), μοντέλο μας παρουσιάζει μια ενδιαφέρουσα επιλογή με βάση το πώς θα αντιλαμβάνονται υποθετικό υπερφωτινές κίνηση. Παρουσιάσαμε μια σειρά από προβλέψεις και τα συνέκριναν με τα υπάρχοντα δεδομένα από DRAGNs και GRBs. Τα χαρακτηριστικά, όπως το μπλε του πυρήνα, συμμετρία των λοβών, η παροδική \gamma και X-Ray εκρήξεις, η εκτιμώμενη εξέλιξη των φασμάτων κατά μήκος του πίδακα όλες βρείτε φυσικά και απλές εξηγήσεις σε αυτό το μοντέλο, όπως αντιληπτικές συνέπειες. Ενθαρρυμένος από αυτήν την αρχική επιτυχία, μπορούμε να δεχτούμε το μοντέλο μας με βάση αυλού έκρηξη ως μοντέλο εργασίας για αυτούς αστροφυσικά φαινόμενα.

Έχει να τονιστεί ότι οι αντιληπτικές συνέπειες μπορεί να μεταμφιεστεί ως εμφανείς παραβιάσεις της παραδοσιακής φυσικής. Ένα παράδειγμα αυτού του αποτελέσματος είναι η φαινομενική κίνηση υπερφωτινές, που εξηγήθηκε και αναμενόμενη στο πλαίσιο της ειδικής θεωρίας της σχετικότητας, ακόμη και πριν από την ουσιαστική παρατηρήθηκε. Αν και η παρατήρηση της υπερφωτινές κίνηση ήταν το σημείο εκκίνησης πίσω από το έργο παρουσιάζεται σε αυτό το άρθρο, δεν είναι με κανένα τρόπο μια ένδειξη της ισχύος του μοντέλου μας. Η ομοιότητα μεταξύ ενός ηχητική έκρηξη και μια υποθετική έκρηξη του αυλού στην χωρο-χρονική και φασματική εξέλιξη παρουσιάζεται εδώ ως ένα περίεργο, αν και πιθανώς εσφαλμένες, θεμέλιο για το μοντέλο μας.

Μία κονσέρβα, Ωστόσο,, υποστηρίζουν ότι η ειδική θεωρία της σχετικότητας (SR) δεν ασχολείται με superluminality και, Ως εκ τούτου,, υπερφωτινές κίνησης και του αυλού φράγματα δεν είναι ασυμβίβαστη με την SR. Όπως αποδεικνύεται από τις δηλώσεις για το άνοιγμα του αρχικού εγγράφου του Αϊνστάιν, το κύριο κίνητρο για την SR είναι ένα covariant διατύπωση των εξισώσεων του Maxwell, η οποία απαιτεί ένα μετασχηματισμό συντεταγμένων παράγωγες βασίζεται εν μέρει στις χρόνου μετακίνησης φως (LTT) αποτελέσματα, και εν μέρει με την υπόθεση ότι το φως ταξιδεύει με την ίδια ταχύτητα σε σχέση με όλες αδρανειακών. Παρά την εξάρτηση από το LTT, τα αποτελέσματα LTT σήμερα υποτίθεται ότι ισχύουν για ένα χώρο-χρόνο που υπακούει SR. SR είναι ένα επαναπροσδιορισμό του χώρου και του χρόνου (ή, γενικότερα, πραγματικότητα) προκειμένου να φιλοξενήσει δύο βασικά αξιώματα του. Μπορεί να είναι ότι υπάρχει μια βαθύτερη δομή του χωροχρόνου, των οποίων SR είναι μόνο αντίληψη μας, φιλτράρεται μέσα από τα αποτελέσματα LTT. Με τη θεραπεία τους ως μια οπτική ψευδαίσθηση που πρέπει να εφαρμοστούν σε ένα χώρο-χρόνο που υπακούει SR, μπορεί να είναι διπλή καταμέτρηση τους. Μπορούμε να αποφύγουμε τη διπλή καταμέτρηση με την απεμπλοκή του συνδιακύμανση των εξισώσεων του Maxwell από την μετασχηματισμούς συντεταγμένων μέρος της SR. Η αντιμετώπιση των επιπτώσεων LTT ξεχωριστά (χωρίς να αποδίδουν τις συνέπειές τους για τη βασική φύση του χώρου και του χρόνου), μπορούμε να φιλοξενήσει superluminality και να αποκτήσουν κομψό εξηγήσεις των αστροφυσικά φαινόμενα που περιγράφονται σε αυτό το άρθρο. Ενιαία εξήγηση μας για GRBs και συμμετρική ραδιόφωνο πηγές, Ως εκ τούτου,, έχει επιπτώσεις όσον αφορά την επίτευξη ως βασική κατανόηση μας για τη φύση του χώρου και του χρόνου.


Φωτογραφία NASA Goddard Φωτογραφίες και βίντεο

The Big Bang Theory

I am a physicist, but I don’t quite understand the Big Bang theory. Let me tell you why.

The Big Bang theory says that the whole universe started from a “singularity” — a single point. The first question then is, a single point where? It is not a single point “in space” because the whole space was a single point. The Discovery channel would put it fancifully that “the whole universe could fit in the palm of your hand,” which of course it could not. Your palm would also be a little palm inside the little universe in that single point.

The second question is, if the whole universe was inside one point, what about all the points around it? Physicists would advise you not to ask such stupid questions. Να μην αισθάνονται άσχημα, they have asked me to shut up as well. Some of them may kindly explain that the other points may be parallel universes. Others may say that there are no “other” σημεία. They may point out (as Steven Weinberg does in The Dreams of a Final Theory) that there is nothing more to the north of the North Pole. I consider this analogy more of a semantic argument than a scientific one, but let’s buy this argument for now.

The next hurdle is that the singularity is in space-time — not merely in space. So before the Big Bang, there was no time. Λυπούμαστε, there was no “πριν!” This is a concept that my five year old son has problems with. Ξανά, the Big Bang cosmologist will point out that things do not necessarily have to continue backwards — you may think that whatever temperature something is at, you can always make it a little colder. But you cannot make it colder than absolute zero. Αληθής, αληθής; but is temperature the same as time? Temperature is a measure of hotness, which is an aggregate of molecular speeds. And speed is distance traveled in unit time. Time again. Hmmm….

I am sure it is my lack of imagination or incompleteness of training that is preventing me from understanding and accepting this Big Bang concept. But even after buying the space-time singularity concept, other difficulties persist.

Firstly, if the whole universe is at one point at one time, one would naively expect it to make a super-massive black hole from which not even light can escape. Clearly then, the whole universe couldn’t have banged out of that point. But I’m sure there is a perfectly logical explanation why it can, just that I don’t know it yet. May be some of my readers will point it out to me?

Δεύτερος, what’s with dark matter and dark energy? The Big Bang cosmology has to stretch itself a bit with the notion of dark energy to account for the large scale dynamics of the observed universe. Our universe is expanding (or so it appears) at an accelerating rate, which can only be accounted for by assuming that there is an invisible energy pushing the galaxies apart. Within the galaxies themselves, stars are moving around as though there is more mass than we can see. This is the so called dark matter. Although “dark” signifies invisible, για μένα, it sounds as though we are in the dark about what these beasts are!

The third trouble I have is the fact that the Big Bang cosmology violates special relativity (SR). This little concern of mine has been answered in many different ways:

  • One answer is that general relativity “trumps” SR — if there are conflicting predictions or directives from these two theories, I was advised to always trust GR.
  • Εκτός από, SR applies only to local motion, like spaceships whizzing past each other. Non-local events do not have to obey SR. This makes me wonder how events know whether they are local or not. Καλά, that was bit tongue in cheek. I can kind of buy this argument (based on curvature of space-time perhaps becoming significant at large distances), although the non-scientific nature of local-ness makes me uneasy. (During the inflationary phase in the Big Bang theory, were things local or non-local?)
  • Third answer: In the case of the Big Bang, the space itself is expanding, hence no violation of SR. SR applies to motion through space. (Wonder if I could’ve used that line when I got pulled over on I-81. “Officer, I wasn’t speeding. Just that the space in between was expanding a little too fast!”)

Speaking of space expanding, it is supposed to be expanding only in between galaxies, not within them, προφανώς. I’m sure there is a perfectly logical explanation why, probably related to the proximity of masses or whatnot, but I’m not well-versed enough to understand it. In physics, disagreement and skepticism are always due to ignorance. But it is true that I have no idea what they mean when they say the space itself is expanding. If I stood in a region where the space was expanding, would I become bigger and would galaxies look smaller to me?

Note that it is necessary for space to expand only between galaxies. If it expanded everywhere, from subatomic to galactic scales, it would look as though nothing changed. Hardly satisfying because the distant galaxies do look as though they are flying off at great speeds.

I guess the real question is, what exactly is the difference between space expanding between two galaxies and the two galaxies merely moving away from each other?

One concept that I find bizarre is that singularity doesn’t necessarily mean single point in space. It was pointed out to me that the Big Bang could have been a spread out affair — thinking otherwise was merely my misconception, because I got confused by the similarity between the words “singularity” and single.

People present the Big Bang theory in physics pretty much like Evolution in biology, implying the same level of infallibility. But I feel that it is disingenuous to do that. Για μένα, it looks as though the theory is so full of patchwork, such a mathematical collage to cook up something that is consistent with GR that it is hard to imagine that it corresponds to anything real (ignoring, for the moment, my favorite question — what is real?) But popular writers have embraced it. Για παράδειγμα, Ray Kurzweil and Richard Dawkins put it as a matter of fact in their books, lending it a credence that it perhaps doesn’t merit.

UniverseSize and Age

I posted this question that was bothering me when I read that they found a galaxy at about 13 billion light years away. My understanding of that statement is: At distance of 13 billion light years, there was a galaxy 13 billion years ago, so that we can see the light from it now. Wouldn’t that mean that the universe is at least 26 billion years old? It must have taken the galaxy about 13 billion years to reach where it appears to be, and the light from it must take another 13 billion years to reach us.

In answering my question, Martin and Swansont (who I assume are academic phycisists) point out my misconceptions and essentially ask me to learn more. All shall be answered when I’m assimilated, it would appear! 🙂

This debate is published as a prelude to my post on the Big Bang theory, coming up in a day or two.

Mowgli 03-26-2007 10:14 PM

UniverseSize and Age
I was reading a post in http://www.space.com/ stating that they found a galaxy at about 13 billion light years away. I am trying to figure out what that statement means. Για μένα, it means that 13 billion years ago, this galaxy was where we see it now. Isn’t that what 13b LY away means? Αν ναι, wouldn’t that mean that the universe has to be at least 26 billion years old? Εννοώ, the whole universe started from one singular point; how could this galaxy be where it was 13 billion years ago unless it had at least 13 billion years to get there? (Ignoring the inflationary phase for the moment…) I have heard people explain that the space itself is expanding. What the heck does that mean? Isn’t it just a fancier way of saying that the speed of light was smaller some time ago?
swansont 03-27-2007 09:10 AM

Quote:

Originally Posted by Mowgli
(Post 329204)
Εννοώ, the whole universe started from one singular point; how could this galaxy be where it was 13 billion years ago unless it had at least 13 billion years to get there? (Ignoring the inflationary phase for the moment…)

Ignoring all the rest, how would this mean the universe is 26 billion years old?

Quote:

Originally Posted by Mowgli
(Post 329204)
I have heard people explain that the space itself is expanding. What the heck does that mean? Isn’t it just a fancier way of saying that the speed of light was smaller some time ago?

The speed of light is an inherent part of atomic structure, in the fine structure constant (alpha). If c was changing, then the patterns of atomic spectra would have to change. There hasn’t been any confirmed data that shows that alpha has changed (there has been the occasional paper claiming it, but you need someone to repeat the measurements), and the rest is all consistent with no change.

Martin 03-27-2007 11:25 AM

To confirm or reinforce what swansont said, there are speculation and some fringe or nonstandard cosmologies that involve c changing over time (or alpha changing over time), but the changing constants thing just gets more and more ruled out.I’ve been watching for over 5 years and the more people look and study evidence the LESS likely it seems that there is any change. They rule it out more and more accurately with their data.So it is probably best to ignore the “varying speed of light” cosmologies until one is thoroughly familiar with standard mainstream cosmology.You have misconceptions Mowgli

  • General Relativity (η 1915 θεωρία) trumps Special Rel (1905)
  • They don’t actually contradict if you understand them correctly, because SR has only a very limited local applicability, like to the spaceship passing by:-)
  • Wherever GR and SR SEEM to contradict, believe GR. It is the more comprehensive theory.
  • GR does not have a speed limit on the rate that very great distances can increase. the only speed limit is on LOCAL stuff (you can’t catch up with and pass a photon)
  • So we can and DO observe stuff that is receding from us faster than c. (It’s far away, SR does not apply.)
  • This was explained in a Sci Am article I think last year
  • Google the author’s name Charles Lineweaver and Tamara Davis.
  • We know about plenty of stuff that is presently more than 14 billion LY away.
  • You need to learn some cosmology so you wont be confused by these things.
  • Also a “singularity” does not mean a single point. that is a popular mistake because the words SOUND the same.
  • A singularity can occur over an entire region, even an infinite region.

Also the “big bang” model doesn’t look like an explosion of matter whizzing away from some point. It shouldn’t be imagined like that. The best article explaining common mistakes people have is this Lineweaver and Davis thing in Sci Am. I think it was Jan or Feb 2005 but I could be a year off. Google it. Get it from your local library or find it online. Best advice I can give.

Mowgli 03-28-2007 01:30 AM

To swansont on why I thought 13 b LY implied an age of 26 b years:When you say that there is a galaxy at 13 b LY away, I understand it to mean that 13 billion years ago my time, the galaxy was at the point where I see it now (η οποία είναι 13 b LY away from me). Knowing that everything started from the same point, it must have taken the galaxy at least 13 b years to get where it was 13 b years ago. Έτσι 13+13. I’m sure I must be wrong.To Martin: You are right, I need to learn quite a bit more about cosmology. But a couple of things you mentioned surprise me — how do we observe stuff that is receding from as FTL? Εννοώ, wouldn’t the relativistic Doppler shift formula give imaginary 1 z? And the stuff beyond 14 b LY away – are they “outside” το σύμπαν?I will certainly look up and read the authors you mentioned. Ευχαριστώ.
swansont 03-28-2007 03:13 AM

Quote:

Originally Posted by Mowgli
(Post 329393)
To swansont on why I thought 13 b LY implied an age of 26 b years:When you say that there is a galaxy at 13 b LY away, I understand it to mean that 13 billion years ago my time, the galaxy was at the point where I see it now (η οποία είναι 13 b LY away from me). Knowing that everything started from the same point, it must have taken the galaxy at least 13 b years to get where it was 13 b years ago. Έτσι 13+13. I’m sure I must be wrong.

That would depend on how you do your calibration. Looking only at a Doppler shift and ignoring all the other factors, if you know that speed correlates with distance, you get a certain redshift and you would probably calibrate that to mean 13b LY if that was the actual distance. That light would be 13b years old.

But as Martin has pointed out, space is expanding; the cosmological redshift is different from the Doppler shift. Because the intervening space has expanded, AFAIK the light that gets to us from a galaxy 13b LY away is not as old, because it was closer when the light was emitted. I would think that all of this is taken into account in the measurements, so that when a distance is given to the galaxy, it’s the actual distance.

Martin 03-28-2007 08:54 AM

Quote:

Originally Posted by Mowgli
(Post 329393)
I will certainly look up and read the authors you mentioned.

This post has 5 ή 6 links to that Sci Am article by Lineweaver and Davis

http://scienceforums.net/forum/showt…965#post142965

It is post #65 on the Astronomy links sticky thread

It turns out the article was in the March 2005 issue.

I think it’s comparatively easy to read—well written. So it should help.

When you’ve read the Sci Am article, ask more questions—your questions might be fun to try and answer:-)