Кіріспе
Алыстағы астрономиялық нысандардың жарықтан жылдам қозғалысы
Астрономияда суперлюминалдық қозғалыс – кейбір радиогалактикаларда, BL Lac нысандарында, квазарларда, блазарларда және соңғы кезде микроквазарлар деп аталатын галактикалық көздерде байқалатын, жарық жылдамдығынан асып түсетін сияқты қозғалыс. Бұл нысандардан шығатын релятивистік ағындар бойымен жылжып бара жатқан энергия шоқтарының нақты қозғалысы жарық жылдамдығынан жоғары болып көрінеді. Осы көздердің барлығында жоғары жылдамдықпен заттарды шығаруға жауапты қара тесік бар деп саналады. Жарық эхосы да көзге көрінетін суперлюминалдық қозғалысты тудыруы мүмкін.
Түсіндірме
Супержарықтық қозғалыс – аспанда қозғалатын алыс объектілердің көрінетін жылдамдығы мен олардың көзінен өлшенген нақты жылдамдығының айырмашылығынан туындайтын, жалпы құбылыстың ерекше жағдайы. Мұндай объектілердің аспандағы қозғалысын бақылау кезінде, олардың жылдамдығын қашықтықты уақытқа бөлу арқылы шамамен есептеуге болады. Егер объектінің Жерден қашықтығы белгілі болса, оның бұрыштық жылдамдығын өлшеуге болады, ал жылдамдық мына формула арқылы есептелінеді: em = 1.5 мәтін = көрінетін жылдамдық = объектіге дейінгі қашықтық × бұрыштық жылдамдық. Бұл есептеу объектінің нақты жылдамдығын көрсетпейді, себебі ол жарық жылдамдығының шекті екенін ескермейді. Алыстағы объектілердің аспандағы қозғалысын өлшегенде, байқалған оқиға мен оның орын алуы арасында үлкен уақыт кешігуі болады, өйткені алыс объектінің жарығы бізге жеткенге дейін үлкен қашықтықты жүргеніне байланысты. Жоғарыдағы шамамен есептеудегі қате, объектінің жылдамдық компоненті Жерге бағытталған кезде туындайды, себебі объект Жерге жақындаған сайын уақыт кешігуі азаяды. Бұл көрінетін жылдамдықтың нақты жылдамдықтан жоғары екенін білдіреді. Егер объект Жерден алыстап бара жатса, жоғарыдағы есептеу нақты жылдамдықты төмендетеді. Бұл эффекттің өзі әдетте супержарықтық қозғалысты байқауға себеп болмайды. Бірақ, егер объектінің нақты жылдамдығы жарық жылдамдығына жақын болса, онда жоғарыда аталған эффектінің нәтижесінде көрінетін жылдамдық жарық жылдамдығынан асып түсуі мүмкін. Объектінің нақты жылдамдығы жарық жылдамдығына жақындаған сайын, эффект Жерге қарайғы жылдамдық компоненті артқанда күшейе түседі. Демек, көп жағдайда «супержарықтық» объектілер Жерге тікелей немесе жақын бағытта қозғалады. Алайда, мұндай жағдай міндетті емес, және супержарықтық қозғалысты Жерге қарай бағытталмаған, бірақ айтарлықтай жылдамдыққа ие объектілерде де байқауға болады. Супержарықтық қозғалыс көбінесе жұлдыздың немесе қара тесіктің ядросынан шығатын екі қарама-қарсы ағындарында байқалады. Бұл жағдайда, бір ағын Жерден алыстап, екіншісі Жерге қарай қозғалады. Егер екі көзде де Доплер эффектісі байқалса, жылдамдық пен қашықтықты басқа бақылауларға тәуелсіз анықтауға болады.
em = 1.5 | text = apparent speed = distance to object × angular speed. This calculation does not yield the actual speed of the object, as it fails to account for the fact that the speed of light is finite. When measuring the movement of distant objects across the sky, there is a large time delay between what has been observed and what has occurred, due to the large distance the light from the distant object has to travel to reach us. The error in the above naive calculation comes from the fact that when an object has a component of velocity directed towards the Earth, as the object moves closer to the Earth that time delay becomes smaller. This means that the apparent speed as calculated above is greater than the actual speed. Correspondingly, if the object is moving away from the Earth, the above calculation underestimates the actual speed. This effect in itself does not generally lead to superluminal motion being observed. But when the actual speed of the object is close to the speed of light, the apparent speed can be observed as greater than the speed of light, as a result of the above effect. As the actual speed of the object approaches the speed of light, the effect is most pronounced as the component of the velocity towards the Earth increases. This means that in most cases, 'superluminal' objects are travelling almost directly towards the Earth. However it is not strictly necessary for this to be the case, and superluminal motion can still be observed in objects with appreciable velocities not directed towards the Earth. Superluminal motion is most often observed in two opposing jets emanating from the core of a star or black hole. In this case, one jet is moving away from and one towards the Earth. If Doppler shifts are observed in both sources, the velocity and the distance can be determined independently of other observations.
Сигнал жылдамдығы
Модель толқынның сигналдық жылдамдығы c арқылы тасымалданатын ақпарат пен толқын фронтының орналасуының көрінетін өзгеру жылдамдығы туралы ақпарат арасындағы айырмашылықты анықтайды. Егер бақылаушының көру өрісі арқылы толқын жетекшісінде (шыны түтікшеде) қозғалатын жарық импульсі қарастырылса, импульс жетекші арқылы тек c жылдамдығымен ғана қозғала алады. Егер бұл импульс сондай-ақ бақылаушыға бағытталса, ол бұл толқын ақпаратын c жылдамдығымен қабылдайды. Егер толқын жетекшісі импульспен бір бағытта қозғалса, импульстен шығатын бүйірлік сәулелер арқылы бақылаушыға берілетін оның орны туралы ақпарат өзгереді. Ол орналасу өзгеруінің жылдамдығын есептегенде, қисық бетке түсетін көлеңке жиегі сияқты, c жылдамдығынан асып түсетін қозғалысқа ұқсайтын нәрсені көре алады. Бұл импульстен өзгеше ақпаратты қамтитын басқа сигнал және арнайы салыстырмалылық теориясының екінші постулатын бұзбайды. c барлық жергілікті өрістерде қатаң сақталады.