Het heelal is een extreem grote plaats. Terwijl astronomen door de eeuwen heen verder de ruimte in keken, en dieper in het verleden, begonnen ze te begrijpen hoe klein en onbeduidend onze planeet en onze soort in vergelijking lijken. Tegelijkertijd leidden voortdurende onderzoeken naar elektromagnetisme en verre sterren ertoe dat wetenschappers leidden wat de lichtsnelheid is - en dat dit de hoogste snelheid is die kan worden verkregen.
Als zodanig hebben astronomen de afstand die licht binnen een jaar aflegt (oftewel een lichtjaar) gebruikt om afstanden op de interstellaire en intergalactische schaal te meten. Maar hoe ver reist licht in een jaar? In feite beweegt het met een snelheid van 299.792.458 meter per seconde (1080 miljoen km / uur; 671 miljoen mph), wat neerkomt op ongeveer 9.460,5 miljard km (5.878,5 miljard mijl) per jaar.
De snelheid van het licht:
Het berekenen van de lichtsnelheid is al eeuwenlang een bezigheid van wetenschappers. En vóór de 17e eeuw was er onenigheid over de vraag of de lichtsnelheid eindig was of onmiddellijk van de ene plek naar de andere ging. In 1676 legde de Deense astronoom Ole Romer het argument vast toen zijn waarnemingen van de schijnbare beweging van Jupiters maan Io onthulden dat de lichtsnelheid eindig was.
Uit zijn observaties berekende de beroemde Nederlandse astronoom Christiaan Huygens de lichtsnelheid op 220.000 km / s (136.701 mi / s). In de loop van het nest van twee eeuwen werd de lichtsnelheid steeds verder verfijnd, wat schattingen opleverde die varieerden van ongeveer 299.000 tot 315.000 km / s (185.790 tot 195.732 mijl / s).
Dit werd gevolgd door James Clerk Maxwell, die in 1865 voorstelde dat licht een elektromagnetische golf was. In zijn theorie van elektromagnetisme werd de lichtsnelheid voorgesteld als c. En toen, in 1905, stelde Albert Einstein zijn theorie van speciale relativiteit voor, die veronderstelde dat de snelheid van het licht (c) constant was, ongeacht het traagheidsreferentiekader van de waarnemer of de beweging van de lichtbron.
In 1975, na eeuwen van verfijnde metingen, werd de lichtsnelheid in een vacuüm berekend op 299.792.458 meter per seconde. Lopend onderzoek toonde ook aan dat licht op verschillende golflengten reist en bestaat uit subatomaire deeltjes die bekend staan als fotonen, die geen massa hebben en zich gedragen als zowel deeltjes als golven.
Lichtjaar:
Zoals reeds opgemerkt, betekent de lichtsnelheid (uitgedrukt in meters per seconde) dat licht in één jaar een afstand van 9.460.528.000.000 km (of 5.878.499.817.000 mijl) aflegt. Deze afstand staat bekend als een "lichtjaar" en wordt gebruikt om objecten in het heelal te meten die zich op een aanzienlijke afstand van ons bevinden.
Zo staat de ster die zich het dichtst bij de aarde bevindt (Proxima Centauri) op ongeveer 4,22 lichtjaar afstand. Het centrum van het Melkwegstelsel is 26.000 lichtjaar verwijderd, terwijl het dichtstbijzijnde grote sterrenstelsel (Andromeda) 2,5 miljoen lichtjaar verwijderd is. Tot op heden is de kandidaat voor het verste sterrenstelsel van de aarde MACS0647-JD, dat zich op ongeveer 13,3 miljard lichtjaar afstand bevindt.
En de kosmische microgolfachtergrond, de relikwie-straling waarvan wordt aangenomen dat die over is van de oerknal, bevindt zich op ongeveer 13,8 miljard lichtjaar afstand. De ontdekking van deze straling versterkte niet alleen de oerknaltheorie, maar gaf astronomen ook een nauwkeurige beoordeling van de leeftijd van het heelal. Dit brengt een ander belangrijk punt naar voren over het meten van kosmische afstanden in lichtjaren, namelijk het feit dat ruimte en tijd met elkaar verweven zijn.
Zie je, wanneer we het licht van een ver verwijderd object zien, kijken we eigenlijk terug in de tijd. Als we het licht van een ster op 400 lichtjaar afstand zien, zien we eigenlijk licht dat 400 jaar geleden door de ster werd uitgezonden. Daarom zien we de ster zoals hij er 400 jaar geleden uitzag, niet zoals hij er vandaag uitziet. Als gevolg hiervan is het miljarden lichtjaren terug te kijken naar objecten die miljarden lichtjaren van de aarde verwijderd zijn.
Ja, licht reist met een extreem hoge snelheid. Maar gezien de enorme omvang en schaal van het heelal, kan het nog steeds miljarden jaren duren vanaf bepaalde punten in het heelal om ons hier op aarde te bereiken. Daarom is het zo nuttig voor wetenschappers om te weten hoe lang het duurt voordat licht een jaar reist. Het stelt ons niet alleen in staat de schaal van het heelal te begrijpen, het stelt ons ook in staat het proces van kosmische evolutie in kaart te brengen.
We hebben hier bij Space Magazine veel artikelen geschreven over de lichtsnelheid. Hier is hoe ver een lichtjaar is? Wat is de snelheid van het licht? Hoeveel dingen is er in een lichtjaar? Hoe reist licht? En hoe ver kun je kijken in het universum?
Wilt u meer informatie over lichtjaren? Hier is een artikel over lichtjaren voor HowStuffWorks, en hier is een antwoord van PhysLink.
We hebben ook een aflevering van Astronomy Cast over dit onderwerp opgenomen. Luister hier, Aflevering 10: Afstand meten in het heelal.
Bronnen:
- NASA - Hoe snel is de lichtsnelheid?
- NASA: Starchild - Wat is een lichtjaar en hoe wordt het gemeten?
- Wikipedia - Speed of Light
- UCR - Hoe wordt de lichtsnelheid gemeten?
