Un chorro con velocidad aparente 7 veces mayor que la velocidad de la luz

Dibujo20150528 comparison hst images of jet 3c 264 at 1994 and 2014 - nature com

Los agujeros negros supermasivos producen chorros ultrarrelativistas que se mueven a una velocidad aparente superlumínica. Se publica en Nature que el chorro de la galaxia 3C 264 tiene una velocidad aparente de (7,0 ± 0,8) c, donde c es la velocidad de la luz en el vacío. Estos chorros se detectan en muchas galaxias y cuando apuntan directamente hacia la Tierra, por un efecto relativista, muestran un movimiento aparente superlumínico.

Por un efecto relativista la intensidad de la emisión gamma y su variabilidad son mucho mayores cuando el emisor (las partículas del chorro) y la emisión (los rayos gamma que observamos) viajan hacia nosotros a una velocidad parecida. Este fenómeno no viola la teoría de la relatividad especial de Einstein, todo lo contrario, la confirma (pues este movimiento aparente es una predicción de dicha teoría).

El artículo es Eileen T. Meyer et al., “A kiloparsec-scale internal shock collision in the jet of a nearby radio galaxy,” Nature 521: 495-497, 28 May 2015, doi: 10.1038/nature14481.

Dibujo20150528 position versus time for knots b and c in jet 3c 264 - nature com

El chorro de la galaxia de radio cercana 3C 264 ha sido observado por el telescopio espacial Hubble en 1994, 1996, 2002 y 2014. El chorro está formado por varios grumos (knots) que se mueven a diferente velocidad aparente. En la imagen de 2014 se observa que dos de estos grumos han colapsado en uno más intenso. En concreto, un grumo más rápido y brillante con una velocidad aparente de (7,0 ± 0,8) veces la velocidad de la luz en el vacío (c), ha alcanzado a un grumo más lento y menos brillante que se mueve con una velocidad aparente de (1,8 ± 0,5) c. Un resultado fascinante.

Dibujo20150528 1994-2014 hubble images of jet 3c 264 - nature com

La radiogalaxia 3C 264 se encuentra a 91 Mpc (megapársec) de la Tierra. La última imagen ha sido observada por la cámara ACS (Advanced Camera for Surveys) del telescopio espacial Hubble (HST) en mayo de 2014. Comparando dicha imagen con las obtenidas por HST entre 1994 y 2002 se observa perfectamente el punto B se ha acercado rápidamente al punto C que se ha movido más despacio.

Dibujo20150528 summary knot positions and speeds - jet 3c 264 - nature com

Los interesados en la formulación matemática del movimiento superlimínico aparente (valor de βapp mayor de la unidad) en el marco de la teoría de la relatividad pueden consultar la wikipedia. Sobre todo los estudiantes de física disfrutarán de la sencillez del cálculo.


11 Comentarios

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Francisco R. Villatoro

Xareu, no es una “especie” de efecto Doppler. Se trata de un movimiento aparente porque se mueve la imagen del objeto en el cielo a una velocidad superlumínica, aunque el propio objeto se mueva a velocidad sublumínica (pero próxima a la de la luz). Para estudiar este movimiento aparente a escala cósmica hay que incluir el efecto Doppler (tanto de la fuente como del receptor), así como el efecto de la expansión de Hubble. En muchos casos este efecto Doppler actúa en dirección contraria al movimiento superlumínico aparente y hace que deje de ser superlumínico.

Compara http://en.wikipedia.org/wiki/Superluminal_motion con http://en.wikipedia.org/wiki/Doppler_effect para ver la gran diferencia entre ambos efectos relativistas.

Saludos
Francis

AlejandroAlejandro

Curioso si señor. Lo que más me llama la atención es como los humanos nos hemos apañado para medir movimientos propios en el espacio con tanta precisión. Viva la interferometría y viva Francis que se merece un monumento o un crowdfunding para un chalecito en la playa. (Por cierto la explicación matemática del fenómeno es supersencilla cosa rara por estos lares)

Andrés GuzmánAndrés Guzmán

En realidad la explicación tiene que ver más con la velocidad finita de la luz que con relatividad.

JavierJavier

Dónde puede leerse esa explicación matemática de que un emisor en movimiento alineado con el observador pueda observarse con velocidad aparente mayor a la de la luz?
A mí esto me parece magia potagia.

JavierJavier

Pues no lo entiendo. Aunque la velocidad del chorro al estar “alineada” con la línea de visión provoque que la distancia a recorrer por la luz emitida sea cada vez menor, evidentemente, porque según pasa el tiempo el emisor va acercándose, también la distancia de la proyección de la trayectoria se reduce. Me explico: si el chorro estuviese completamente colimado con nosotros, sus diferentes posiciones se verían exactamente alineadas, por lo que por muy seguidos que llegasen los pulsos, no observaríamos movimiento aparente alguno.

JavierJavier

Ya lo entiendo. En el caso de que el ángulo fuera nulo no aparece el efecto, que es un tema estríctamente geométrico sin necesidad de efecto relativista doppler ni nada por el estilo.

Cuando el coseno del ángulo que forma la trayectoria con nuestra línea de visión se parece a la relación v/c (velocidad del emisor/velocidad de la luz valor siempre menor que 1), se produce un efecto estrictamente geométrico que hace que la velocidad aparente (transversal) pueda ser mayor que la de la luz.

Para una velocidad de 0,9999c el ángulo de la trayectoria que hace la velocidad aparente máxima sería de 0,81º. Con esos valores, se podría observar una velocidad transversal (aparente) de 70,71 veces la original, que sería del orden de 70 veces la velocidad de la luz.

JavierJavier

Podría incluso obtenerse la pareja de valores v,teta que hacen este efecto máximo, sólo que escapa a mi paciencia ahora.

DomingoDomingo

Para estar seguros de la velocidad que se mide, tendríamos que tener en cuenta como van los relojes en las zonas del espacio por donde se mueve la luz cuya velocidad queremos medir.
Es decir, con qué segundo medimos la velocidad

flavioflavio

Los fenómenos superlumínicos se vienen observando desde hace bastante tiempo. Existen gran cantidad de galaxias “activas” que emiten estos chorros de materia con velocidades superiores a la de la luz, sin embargo los científicos no quieren ni verlos, ni mucho menos aceptarlos. Como estas velocidades contradicen la relatividad eisteniana han corrido desesperados a buscar una explicación trigonométrica que explique este fenómeno sin molestar a Einstein. La cosa anda mal…

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