Uzaya bir ayna koyarak geçmişe bakabilir miyiz?

Bunu sadece ışığın ne kadar hızlı gittiğinden dolayı soruyorum. Soru başlıkta kalıyor. Bu neden ya da neden olmasın?

Bence soru, dünyaya bakan uzayda çok büyük bir aynanın konumlandırılmasıyla ilgili. Birkaç dakika ışık tutacak olsaydık , aynanın karşısında meydana gelen olaylar , dünyaya gelen olayın ilk ışığı üzerine aldığımız uyarı üzerine daha fazla hazırlık ile de novo gözden geçirilebilir .

Örneğin, M31'de çıkan bir süpernova, ışığının ilk geldiği anda gözlem altında olmayabilir ve bu nedenle ilk gözlemler kaybolabilir. Bununla birlikte, M31'e bakan bir aynayla önceden izlemeye değer bir şey olduğu konusunda uyarılmış olan bu aynayı olay gelişirken gözlemleyebiliriz.

İyi fikir! Ancak, beklenmedik olaylar için her zaman "ana" yıldız manzarasını izleyen birden fazla teleskopa sahip olmak çok daha ucuz olacaktır.

Evet, bir yere bakarken daima geçmişe bakıyoruz. Örneğin ayda bir ayna var. Bu aynaya lazer ışını gönderirken, yansıyan ışığı yaklaşık 2,5 saniye sonra tespit edebiliriz. Bu, lazer ateşlendiğinde geçmişe 2.5 saniye bakmak olarak yorumlanabilir. Ayrıntılar burada .

Phyiscs SE'ye bir süre önce benzer bir soruya verdiğim yanıta uyarlanmış bazı düşünceler. Geçmişi gözlemlemek için, uzayda uzak bir yerden bize geri yansıyan Dünya'dan gelen ışığı tespit etmeliyiz.

Dünya'nın ortalama albedo değeri yaklaşık 0,3'tür (yani üzerindeki ışık olayının yüzde 30'unu yansıtır). Herhangi bir anda Güneş'ten gelen radyasyon miktarı, bir yarımküreye entegre edilmiş güneş sabiti ( Wm - 2 ). Böylece Dünya'dan yansıyan toplam ışık yaklaşık L = 5 × 10 $F \sim 1.3 \times 10^3$$^{-2}$$L=5\times 10^{16}$ W'dir.

Dünya'dan gelen bu ışık güneş ışığıyla aynı spektruma sahipse ve en uygun şekilde yerleştirilmiş bir şeyden yansıtılırsa - yani tam aydınlatılmış yarımküreyi görür. kabaca, yansıtıcı bir cisim üzerindeki olay akısı $L/2\pi d^2$ (gökyüzünün bir yarım küreye kabaca dağılmış olduğu için).

Şimdi bazı farklı senaryoları araştırmalıyız.

1. Oldukça yansıtıcı bir mesafede büyük bir nesne var. Örnek olarak 1000 ışık yılı kullanacağım, bu da 2000 yılını Dünya'nın geçmişini görmemizi sağlayacak.

$2\pi$

$$f = \frac{L}{2\pi d^2} \frac{\pi r^2}{2\pi d^2} = \frac{L r^2}{4\pi d^4},$$ where $r$ is the radius of the thing doing the reflecting.

To turn a flux into an astronomical magnitude we note that the Sun has a visual magnitude of $-26.74$. The apparent magnitude of the reflected light will be given by

$$m = 2.5\log_{10} \left(\frac{F}{f}\right) -26.74 = 2.5 \log_{10} \left(\frac{4F \pi d^4}{L r^2}\right) -26.74$$

So let's put in some numbers. Assume $r=R_{\odot}$ (i.e. a reflector as big as the Sun) and let $d$ be 1000 light years. From this I calculate $m=85$.

To put this in context, the Hubble space telescope ultra deep field has a magnitude limit of around $m=30$ (http://arxiv.org/abs/1305.1931 ) and each 5 magnitudes on top of that corresponds to a factor of 100 decrease in brightness. So $m=85$ is about 22 orders of magnitude fainter than detectable by HST. What's worse, the reflector also scatters all the light from the rest of the universe, so picking out the signal from the earth will be utterly futile.

2. A big, flat mirror 1000 light years away.

How did it get there? Let's leave that aside. In this case we would just be looking at an image of the Earth as if it were 2000 light years away (assuming everything gets reflected). The flux received back at Earth in this case:

$$f = \frac{L}{2\pi [2d]^2}$$ with $d=1000$ light years, which will result in an apparent magnitude at the earth of $m=37$.

OK, this is more promising, but still 7 magnitudes below detection with the HST and perhaps 5 magnitudes fainter than might be detected with the James Webb Space Telescope if and when it does an ultra-deep field. It is unclear whether the sky will be actually full of optical sources at this level of faintness and so even higher spatial resolution than HST/JWST might be required to pick it out even if we had the sensitivity.

3. Just send a telescope to 1000 light years, observe the Earth, analyse the data and send the signal back to Earth.

Of course this doesn't help you see into the past because we would have to send the telescope there. But it could help those in the future see into their past.

Assuming this is technically feasible, the Earth will have a maximum brightness corresponding to $m \sim 35$ so something a lot better than JWST would be required and that ignores the problem of the brightness contrast with the Sun, which would be separated by only 0.03 arcseconds from the Earth at that distance.

Note also that these calculations are merely to detect the light from the whole Earth. To extract anything meaningful would mean collecting a spectrum at the very least! And all this is for only 2000 years into the past.

You always look into the past. If you look into mirror, you see yourself as you looked moment before. Specifically this is how long before, in seconds where $d$ is the distance to mirror in meters:

$$\frac{d*2}{300000}$$

If such mirror faced earth and was far enough, we would be able to see past indeed. Actually there's a tiny mirror facing Earth on Moon.

Also I can't believe nobody posted this one yet:

In fact, something like such a mirror do exist in the universe. Dust arround progenitor of SN 1572 still reflects light od the outburst. Spectral analysis of the light confirm that the supernova was of Ia type (the fact established long before from light curve of the supernova).

Tycho Brahe's 1572 supernova as a standard type Ia explosion revealed from its light echo spectrum

I've always wondered about this same question. In my opinion it could be possible, but I guess we would need a really powerful telescope to see proper images of the Earth through a distant mirror.

I can also imagine instead of sending a distant mirror sending a telescope facing the earth.