בעולם היומיומי, כפי שהחושים שלנו קולטים אותו, נראה שהאור עובר ממקום למקום ברגע. למעשה, מהירות האור אינה אין-סופית, והאור אינו "קופץ" ברגע מנורת התקרה לשולחן ומשם לעין. אנחנו תופסים את האור כנע מיידית כי מהירותו גבוהה כמעט מעבר לדמיון: האור נע במהירות של 300,000 ק"מ בשנייה, שמסומנת c. לפי הקשר מהירות × זמן = מרחק, אפשר לחלק כל מרחק במספר הזה כדי לחשב כמה זמן לוקח לאור לעבור אותו. כך, למשל, האור מגיע מהשמש לכדור הארץ בתוך 1.5 × 108 / (3 × 105) = 500 שניות – קצת יותר מ-8 דקות. כדי לצאת ממערכת השמש (עד פלוטו, במרחק 39.4 יחידות אסטרונומיות) לוקח לאור זמן ארוך פי 40 בערך – כחמש שעות וחצי.
מהירות האור היא תכונה מובנית של היקום שלנו. כל הראיות עד היום מראות שהאור נע תמיד במהירות הזאת, שהיא קבועה, ושכל הצופים מודדים אותה מהירות. הממדים העצומים של היקום, יחד עם מהירות האור הסופית (אם כי הגבוהה), פירושם שכשאנחנו מביטים החוצה לחלל, אנחנו מביטים אחורה בזמן. אור רחוק הוא אור ישן.
חמש השעות שלוקח לאור לחצות את מערכת השמש עשויות להיראות זמן קצר למרחק גדול כל כך, אבל צריך לחשוב על קנה המידה. המרחקים בתוך מערכת השמש גדולים בעינינו, אבל הם מתגמדים לעומת המרחקים בין הכוכבים. כשמדובר באזורים גדולים יותר של שביל החלב, יחידת מרחק טבעית היא המרחק שהאור עובר בשנה אחת – שנת אור. קל לחשב את גודל היחידה הזאת, כשזוכרים שמרחק הוא מהירות כפול זמן:
Dly = vt = c × 1 year = 3 × 105 × (3,600 × 24 × 365) ≈ 9.5 × 1012 km
המרחק האופייני בין כוכבים בסביבת השמש הוא כמה שנות אור, ושנת אור אחת היא כמעט 10 טריליון קילומטרים! יחידת המרחק הבסיסית שמוגדרת בגאומטריה היא הפרסק, ששווה ל-3.1 × 1013 ק"מ (פרטים נוספים בסעיף על פרלקסה). מבחינה גאומטרית, פרסק אחד הוא הגובה של משולש ישר-זווית שזווית הקודקוד שלו היא שנייה קשת אחת, ובסיסו יחידה אסטרונומית אחת. בין היחידות יש יחס מספרי קטן: Dly = 3.26 Dpc. לכן, כדי להמיר בקירוב פרסקים לשנות אור, כופלים ב-3.3.
ברשימה הבאה מופיעים המרחקים לכמה עצמים בשביל החלב ומחוצה לו, גם בפרסקים וגם בזמן מעבר האור בשנים (שהוא גם המרחק בשנות אור, או 3.3 כפול המרחק בפרסקים). כדי להבין עד כמה אנחנו מבודדים בחלל, זכרו שהאור הוא הדבר המהיר ביותר שאנו מכירים. החלליות המהירות ביותר אינן מגיעות אפילו ל-1% ממהירות האור, ולכן צריך לכפול את זמני מעבר האור ברשימה לפחות פי 100 כדי להעריך כמה זמן היה לוקח לשלוח, בטכנולוגיה של היום, חללית דרך שביל החלב אל הקבוצה המקומית.
• הכוכב הקרוב ביותר (פרוקסימה קנטאורי, במערכת אלפא קנטאורי) – 1.3 פרסק, 4.2 שנים
• סיריוס – 2.6 פרסק, 8.6 שנים
• וגה – 7.7 פרסק, 25 שנים
• צביר ההיאדות – 47 פרסק, 153 שנים
• צביר כימה (הפליאדות) – 136 פרסק, 444 שנים
• ערפילית אוריון – 410 פרסק, 1,340 שנים
• הזרוע הספירלית הקרובה – 1,200 פרסק, 3,900 שנים
• מרכז הגלקסיה – 8,200 פרסק, 26,700 שנים
• הקצה הרחוק של הגלקסיה – 23,000 פרסק, 75,000 שנים
• ענן מגלן הגדול – 50,000 פרסק, 163,000 שנים
• גלקסיית אנדרומדה (M31) – 765,000 פרסק, 2.5 מיליון שנים
(המרחקים עודכנו לפי המדידות העדכניות, בעיקר של החללית גאיה).
מכיוון שהאור נע במהירות סופית, אפשר להשתמש בטלסקופים כמכונות זמן ולראות את היקום כפי שנראה בעבר. אסטרונומים אומרים שלגלקסיות רחוקות יש "זמן מבט לאחור" (lookback time) גדול, כלומר כשאנו רואים אותן, אנו מביטים הרחק אחורה בזמן. גם בסביבתנו יש לכך תוצאות מעניינות. כשאנחנו מביטים בערפילית אוריון בשמי הלילה, האור שאנחנו רואים יצא ממנה לפני כ-1,340 שנה, בימי הביניים המוקדמים. האור מענן מגלן הגדול נודד קצת יותר מ-160,000 שנה, עוד לפני כל התרבויות האנושיות. אם תביטו בגלקסיית אנדרומדה במשקפת או בטלסקופ קטן, האור הזה בן כ-2.5 מיליון שנים; כלומר, אנחנו רואים את אנדרומדה כפי שהייתה כשעל כדור הארץ רק התחילו להופיע המינים הראשונים של הסוג אדם (Homo)! מעניין לחשוב על כך גם כשמביטים ב"עמודי הבריאה" המפורסמים בערפילית הנשר, במרחק של כ-6,500 שנות אור: אנו רואים אותם כפי שנראו לפני 6,500 שנה. ב-2007 העלו אסטרונומים את האפשרות שגל הלם של סופרנובה כבר הרס אותם, ושאנחנו רואים מבנים שאינם קיימים עוד; תצפיות מאוחרות יותר מרמזות דווקא שהעמודים מתאדים לאט, ויחזיקו מעמד עוד עשרות אלפי שנים. כך או כך, אנחנו רואים אותם כפי שהיו, לא כפי שהם עכשיו.
באדיבות NASA/ESA
איך נראית אנדרומדה עכשיו? איש אינו יודע. שום דבר אינו נע מהר מהאור (וזה נכון לכל סוגי האור, בכל הספקטרום האלקטרומגנטי), ולכן אין דרך מהירה יותר להעביר מידע ממקום למקום. אנחנו נאלצים לאסוף ולמדוד אור "ישן". זה נראה כמו מגבלה, אבל המדענים מגלים שזמן מעבר האור הוא כלי נפלא: כשמביטים רחוק יותר בחלל, מביטים רחוק יותר אחורה בזמן. כך האסטרונומים יכולים לחקור את השלבים המוקדמים של היקום, ולראות במו עיניהם (באיחור) איך נראה היקום הצעיר.
→ הסעיף הקודם: 15.22 הקבוצה המקומית | הסעיף הבא: 15.24 גודל ונגיהות של גלקסיות ←