Чому космічний об’єкт може здаватися таким, що рухається швидше за світло?

Далекий об'єкт може здаватися таким, що рухається швидше за швидкість світла по нашій лінії видимості за умови, що він має деякий компонент руху у напрямку до нас і перпендикулярно до нашої лінії видимості. Чому?

В Каліфорнійському університеті в Ріверсайді пояснюють на прикладі.

Скажімо, 1 січня ви вимірюєте положення галактики X (див. малюнок). Через місяць ви вимірюєте його знову.  Припустивши, що ви знаєте її відстань від нас за якимось незалежним виміром, ви обчислюєте її лінійну швидкість і робите висновок, що вона рухається швидше за швидкість світла.

Що ви забули?

Припустимо, що 1 січня об'єкт перебував на відстані D км від нас, а між 1 січня та 1 лютого об'єкт (який насправді рухається під кутом 45 градусів до лінії видимосты) наблизився до нас на d км.  Ви припустили, що світло, яке ви виміряли 1 січня та 1 лютого, було випущено з різницею рівно в один місяць. Це не так. Перший промінь світла пройшов більшу відстань і був випущений за (1 + d/c) місяців до другого вимірювання, якщо ми вимірюємо c у км/місяць. Об'єкт пройшов цю кутову відстань за більший час, ніж ви думали. Дійсно, ми можемо обчислити, що якщо його реальна швидкість дорівнює v, то його уявна швидкість у даному випадку дорівнює v/[sqrt(2) - v/c], що може бути більшою за подвоєну швидкість світла без того, щоб v була більшою за c. Для галактик, що рухаються під більш гострим кутом до лінії видимості, уявна швидкість може бути набагато більшою.  Аналогічно, якщо об'єкт віддаляється від нас, уявна кутова швидкість буде занадто повільною, якщо не зробити поправку на цей ефект, який стає значним, коли об'єкт рухається вздовж лінії, близької до нашої лінії видимості.

Цей ефект, зокрема, спостерігався у джета, який був викинутий при злитті двох нейронних зірок з утворенням чорної діри — подія, відома GW170817. Хоча було виявлено, що джет рухався зі швидкістю, що у семеро перевищує швидкість світла, насправді він рухався на 99,97% швидкості світла.

на русском языке