Почему космический объект может казаться движущимся быстрее света?

Далекий объект может казаться движущимся быстрее скорости света по нашей линии видимости при условии, что он имеет некоторый компонент движения по направлению к нам и перпендикулярно нашей линии видимости. Почему?

В Калифорнийском университете в Риверсайде разъясняют на примере.

Скажем, 1 января вы измеряете положение галактики X (см. рисунок). Через месяц вы измеряете его снова. Предположив, что вы знаете ее расстояние от нас по какому-то независимому измерению, вы вычисляете ее линейную скорость и делаете вывод, что она двигается быстрее скорости света.

Что вы забыли?

Предположим, что 1 января объект находился на расстоянии D км от нас, а между 1 января и 1 февраля объект (на самом деле двигающийся под углом 45 градусов к линии видимости) приблизился к нам на d км. Вы предположили, что свет, измеренный 1 января и 1 февраля, был выпущен с разницей ровно в один месяц. Это не так. Первый луч света прошел большее расстояние и был выпущен за (1 + d/c) месяцев до второго измерения, если мы измеряем c в км/месяц. Объект прошел это угловое расстояние за большее время, чем вы думали. Действительно, мы можем вычислить, что если его реальная скорость равна v, то его мнимая скорость в данном случае равна v/[sqrt(2) - v/c], что может быть больше удвоенной скорости света без того, чтобы v была больше за c. Для галактик, двигающихся под более острым углом к линии видимости, кажущаяся скорость может быть гораздо больше. Аналогично, если объект удаляется от нас, кажущаяся угловая скорость будет слишком медленной, если не сделать поправку на этот эффект, который становится значительным, когда объект движется вдоль линии, близкой к нашей линии видимости.

Этот эффект, в частности, наблюдался у джета, выброшенного при слиянии двух нейронных звезд с образованием черной дыры — событие, известное GW170817. Хотя было обнаружено, что джет двигался со скоростью, что в семь раз превышает скорость света, на самом деле он двигался на 99,97% скорости света.

українською мовою