home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ NetNews Usenet Archive 1992 #27 / NN_1992_27.iso / spool / sci / space / 15984 < prev    next >
Encoding:
Text File  |  1992-11-17  |  6.2 KB  |  119 lines

  1. Newsgroups: sci.space
  2. Path: sparky!uunet!zaphod.mps.ohio-state.edu!saimiri.primate.wisc.edu!caen!sol.ctr.columbia.edu!ira.uka.de!ira.uka.de!news.belwue.de!eratu.rz.uni-konstanz.de!nyx.uni-konstanz.de!phfrom
  3. From: phfrom@nyx.uni-konstanz.de (Hartmut Frommert)
  4. Subject: Re: Two sticky questions on astrophysics
  5. Message-ID: <phfrom.388@nyx.uni-konstanz.de>
  6. Sender: usenet@eratu.rz.uni-konstanz.de
  7. Organization: Dept. of Physics, University of Constance
  8. References: <ednclark.721916494@kraken>
  9. Date: Tue, 17 Nov 1992 10:44:35 GMT
  10. Lines: 107
  11.  
  12. Although this belongs to sci.astro or sci.physics (but please don't 
  13. crosspost):
  14.  
  15. ednclark@kraken.itc.gu.edu.au (Jeffrey Clark) writes:
  16.  
  17. >1. Nothing can travel faster then the speed of light. Therefore
  18. >gravitational influence takes time to travel. 
  19.  
  20. Right. An approximate formula for the gravitational potential in the 
  21. linearized, Newtonian (weak field) limit of Einstein theory is
  22.  
  23.   U(r,t) = - G * \int d^3 r' (1/|r-r'|) \rho(r', t - |r-r'|/c)
  24.  
  25. ("retarded" potential)
  26.  
  27. >Therefore the influence of
  28. >objects on the other side of the galaxy are being felt in our solar system
  29. >as those far flung objects were some 80,000 years ago, yes? More to the
  30. >point the massive centre of our galaxy (possibly contains a mega-black hole)
  31. >will not influence us from it's current position for another 30,000 years.
  32.  
  33. But from the position where it was 30,000 years ago.
  34.  
  35. >Now this (according to my naive musings) should not present a problem if we
  36. >are orbiting the centre of our galaxy in a near perfect circular orbit, but
  37. >I would surmise that our solar system would have some eccentricity in it's
  38. >orbit. According to me the solar system is falling toward a non-existant
  39. >centre and has been doing this (as all galactic objects do) since the
  40. >beginning of galactic history.  Should this not cause orbital deviations
  41. >that are measurable? Can someone help me out here please am I missing some
  42. >obvious relativistic point?
  43.  
  44. Of course there are influences on the Sun's orbit around the galaxy. At
  45. least approximately (i.e. when General Relativity is strictly valid) the Sun
  46. (and with it the Solar System) is moving along a timelike "geodesic", i.e.
  47. the straightest possible line in curved spacetime, where the curvature of
  48. spacetime is caused by the massive bodies in it. 
  49.  
  50. So for now, you can imagine spacetime as a "deformable" substrate, where all 
  51. mass and energy cause thedeformation, i.e. curvature, at the place and time 
  52. (i.e. "event") they are.
  53. (BTW, this is exactly the physical contents of Einstein field equations.)
  54. The deformations then propagate with the velocity of light, i.e. spacetime 
  55. is no more a static background, but dynamically influenced by matter. On the
  56. other hand, matter is "bound" to spacetime, and a particle, or the Sun and 
  57. planets, trying to move as straight as possible, move along geodesics, i.e.
  58. are effected by the curvature of spacetime, at the place they are.
  59. (BTW, this is expressed in the equation of continuity for the energy momentum
  60. tensor in GR).
  61.  
  62. >2. An object is detected 15 billion light years away, pushing the beginning
  63. >of time to at least that many years ago. But surely it pushes that time to
  64. >double 15 billion years (ie 30 billion years). 
  65.  
  66. As nobody has rods to measure the actual distance of the object, one has to 
  67. derive the distance from other features. At that large distances you 
  68. mention, there are (at least to my knowledge) no "standard candles" 
  69. resolvable for telescopes. Instead of a real distance, only the redshift
  70. of the object is measured. According to Hubble's law of expansion, you may
  71. then calculate the corresponding distance, depending on the Hubble constant.
  72. Therefore you can only conclude that the object is seen at a time when the
  73. universe was, say, 10 % as large as now (it's rather complicated, indeed). 
  74. This may be 15 billion light years in one and 8 billion in another model.
  75. Thereby you can, of course, never conclude how old the universe is, from the
  76. distance of objects: The 15 billion years come from the theory of stellar 
  77. evolution (age of globular clusters in our Milky Way galaxy).
  78.  
  79. BTW: If we knew H_0  we could determine the approximate distance *today* 
  80.   from Hubble's law.
  81.  
  82. >Nothing can travel faster
  83. >than light. 
  84.  
  85. That is true only locally. But the object observed is (at least 
  86. approximately) at rest locally, i.e. moving at most with some % of light 
  87. velocity with respect to its own neighborhood. Only at the large distance 
  88. it *seems* to move nearly with v=c, because the universe expands. Therefore
  89. it is well possible that there are regions of the universe that seem to
  90. escape faster than light from us.
  91.  
  92. >The object that generated that radiation did so 15 billion years
  93. >ago from 15 billion light years away. But first we had to get 15 billion
  94. >light years away from this object. Both the object and the particles that we
  95. >consist of must have been together at the Big bang. In order for the light
  96. >to have taken 15 billion years to reach us, the object must have been 15
  97. >billion light years away from our current position 15 billion years ago. In
  98. >other words the earth and the object relative to each other must have been
  99. >travelling for some 15 billion years (at least) to get that far apart before
  100. >the light was emmitted from far-flung object. Once again am I missing some
  101. >obvious relativistic point or have I just doubled the age of the universe?
  102.  
  103. As above, all the events you describe are local, according to GR. The light
  104. was emitted by the object approx. 15 billion years ago. Then it was moving
  105. with v=c, getting redder and redder due to cosmic expansion, independent of 
  106. the emitter as well as the observer. At last, after traveling a long time 
  107. and distance, which is difficult to calculate exactly, it arrived at a 
  108. telescope, and we can calculate the distance, etc. from the redshift. That 
  109. we can observe the latter is only possible because the spectra of the 
  110. chemical elements are the same at the place and time of emision in the 
  111. distant object and in Earth based laboratories.
  112.  
  113. >[...] Depending on the answers I've got some other queries as well.
  114.  
  115. But please don't post them on sci.space.
  116.  Hartmut Frommert                 <phfrom@nyx.uni-konstanz.de>
  117.  Dept of Physics, Univ of Constance, P.O.Box 55 60, D-W-7750 Konstanz, Germany
  118.                                            -- Eat whale killers, not whales --
  119.