Hoelang doet het licht van de zon erover, om een stelsel dat wij nu zien met 50% roodverschuiving in te halen?

Martin , 66 jaar
24 oktober 2019

Onze zon zendt licht uit met de lichtsnelheid en komt onderweg ook andere lichtstralen tegen, van stelsels die een bepaalde snelheid ten opzichte van onze zon hebben, kan het dan zijn dat in dezelfde ruimte er lichtstralen zijn die elkaar kunnen inhalen, omdat zij een verschillende snelheid van de bron hebben?

Antwoord

Beste Martin,

Nee, dit kan niet: de speciale relativiteitstheorie van Albert Einstein leert ons dat de lichtsnelheid altijd dezelfde is, ongeacht de snelheid van de waarnemer. Stel dat er een waarnemer zou zijn die zich op een planeet bevindt in het stelsel dat wij met 50% roodverschuiving waarnemen. Dan zou die waarnemer, volgens Einstein, nog altijd dezelfde lichtsnelheid waarnemen voor het licht dat de bron verlaat als wij zouden waarnemen (voor datzelfde licht) hier op aarde. De relatieve snelheid tussen ons en de bron heeft dus geen impact op de lichtsnelheid van licht dat ons bereikt en lichtstralen van onze zon zullen dit licht nooit inhalen.

De relatieve snelheid heeft wel een impact op de golflengte van het licht dat we waarnemen: deze ondervindt een Dopplershift, net zoals dat het geval is voor bijvoorbeeld de geluidsgolven van een ziekenwagen die aan een zekere snelheid passeert. Voor die ziekenwagen heeft dat als gevolg dat geluidsgolven die naar ons toe bewegen een kortere golflengte hebben en dus hoger klinken dan ze zijn, terwijl geluidsgolven die van ons weg bewegen net een langere golflengte hebben en lager klinken. Op het moment dat de ziekenwagen je voorbij rijdt hoor je dus een merkbare verandering van hoge naar lage tonen. Door de uitdijing van het heelal bewegen verre sterrenstelsels altijd van ons weg, waardoor het licht dat we waarnemen altijd een langere golflengte heeft, wat roder licht betekent. Vandaar dat we spreken van roodverschuiving. Omdat de relatieve snelheid en dus de roodverschuiving voor verre sterrenstelsels op dezelfde afstand van ons heel gelijkaardig zijn, wordt roodverschuiving in kosmologie vaak gebruikt om afstanden uit te drukken.

Om terug te komen op je vraag: een stelsel dat wij zien met 50% roodverschuiving heeft dus een redelijk verandering in golflengte ondergaan door de relatieve snelheid tussen ons en dit stelsel, maar de snelheid van dit licht is nog altijd dezelfde.

Reacties op dit antwoord

  • 08/11/2019 - Martin  (vraagsteller)

    Wat ik belangrijk vind is dat het licht van zo'n ver stelsel wat met de lichtsnelheid van dat stelsel af komt en die snelheid aanhoud als het bij ons komt en dan ten opzichte van ons de halve lichtsnelheid heeft en dus gewoon zijn lichtsnelheid behoud waar het mee uitgezonden werd en als dat een 50% roodverschuiving heeft, bij ons aankomt ten opzichte van ons met de halve lichtsnelheid en daardoor maar de helft van de golfjes aflevert in de tijd, als dat zo is, dan zou dat bij een verduistering door de maan nog een seconden in het maanvlak zichtbaar moeten zijn, omdat dat verre licht er 2 seconden over doet om deze afstand te overbruggen en vraag ik me af of dat wel eens is gecontroleerd en als dat niet zo is zou dat dan niet mooi zijn als controle op deze theorie. of heb ik het ergens mis met deze veronderstelling?

  • 13/11/2019 - Bert (wetenschapper)

    Beste Martin, Je neemt aan dat licht van een ver stelsel maar de halve lichtsnelheid heeft ten opzicht van ons. Dit is wat je intuïtief zou verwachten, maar is desalniettemin fout: volgens de speciale relativiteitstheorie van Einstein heeft licht in vacuum ALTIJD dezelfde snelheid, ongeacht ten opzichte van welke waarnemer je het bekijkt. De reden hiervoor is dat afstanden en tijdsintervallen die wij meten in een stelsel dat beweegt ten opzichte van ons niet dezelfde afstanden en tijdsintervallen zijn die een persoon die zich in dat stelsel bevindt zou meten: de afstanden die we meten zijn korter en de tijdsintervallen die we meten langer. Deze effecten zijn heel klein (en dus bijna onmerkbaar) voor lage relatieve snelheden (de snelheden waaraan onze intuïtie gewend is), maar worden heel belangrijk voor hoge relatieve snelheden die een fractie van de lichtsnelheid bedragen. Deze theorie is sinds 1905 veelvuldig getest en dit effect is ook heel belangrijk. GPS-systemen bijvoorbeeld vereisen een tijdsprecisie van enkele tientallen nanoseconden om nauwkeurig onze positie te kunnen bepalen. Dit is kleiner dan de typische tijdsverlenging die je verwacht voor de snelheid waarmee GPS-satellieten bewegen. Mochten we dit effect dus niet in rekening brengen, dan zouden onze GPS-systemen waardeloos zijn. Wat het specifieke experiment dat je voorstelt betreft: ik denk niet dat dit ooit getest is. Sterrenstelsels op hoge roodverschuiving zijn heel moeilijk waar te nemen omdat ze zo vaag zijn en dus hebben we heel krachtige telescopen nodig om ze te zien. Deze krachtige telescopen hebben heel geavanceerde optische systemen die een minimum aan licht maximaal proberen opvangen. Maar zelfs dan zijn vaak uren belichtingstijd nodig om een goede waarneming te krijgen. Dit alles samen leidt tot twee concrete problemen met je voorgestelde experiment. Ten eerste: als er inderdaad nog "traag" licht zou zijn dat ons bereikt als de zon al verduisterd is, dan zou dit waarschijnlijk niet genoeg licht zijn om waar te nemen. Ten tweede: het is een vreselijk slecht idee om een krachtige telescoop op de zon te richten, aangezien het zonlicht dat door het optische systeem van de telescoop geconcentreerd wordt tot gigantisch hoge temperaturen zal leiden in de telescoop. Met andere woorden: je kan de telescopen niet klaar zetten om deze waarnemingen te doen terwijl de zon nog niet verduisterd is, omdat ze dan gewoon kapot zouden gaan. Dus je moet ze heel snel opstellen terwijl de zonsverduistering gaande is, dan hopen dat je genoeg "traag" licht kan opvangen en ze dan snel terug van de zon afwenden.

  • 14/11/2019 - Martin  (vraagsteller)

    Beste Bert vandenbroucke, Als wij een stelsel kunnen waarnemen, met 50 % roodverschuiving, dan kan men ons van af dat stelsel ook waarnemen en zal het licht wat onze zon uit zend ook dat stelsel bereiken, wat meneer Einstein ook mag beweren

Enkel de vraagsteller en de wetenschapper kunnen reageren op een antwoord.

Zoek andere vragen

© 2008-2019
Ik heb een vraag wordt gecoördineerd door het
Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen