Co Redshift ujawnia na temat obiektu

Kiedy gwiezdni obserwatorzy patrzą w nocne niebo, oni widzieć światło. Jest to niezbędna część wszechświata, który podróżował na duże odległości. To światło, formalnie nazywane „promieniowaniem elektromagnetycznym”, zawiera skarbnicę informacji o obiekcie, z którego pochodzi, począwszy od jego temperatury po ruchy.

Astronomowie badają światło w technice zwanej „spektroskopią”. Pozwala im rozdzielić go na długości fal w celu utworzenia tak zwanego „widma”. Między innymi mogą stwierdzić, czy obiekt się od nas oddalił. Używają właściwości o nazwie „przesunięcie ku czerwieni”, aby opisać ruch obiektów oddalających się od siebie w przestrzeni.

Przesunięcie ku czerwieni występuje, gdy obiekt emitujący promieniowanie elektromagnetyczne cofa się od obserwatora. Wykryte światło wydaje się „bardziej czerwone” niż powinno, ponieważ jest przesunięte w kierunku „czerwonego” końca spektrum. Redshift nie jest czymś, co każdy może „zobaczyć”. Jest to efekt, który astronomowie mierzą w świetle, badając jego długości fal.

Obiekt (zwykle nazywany „źródłem”) emituje lub pochłania promieniowanie elektromagnetyczne o określonej długości fali lub zestawie długości fal. Większość gwiazd emituje szeroki zakres światła, od widzialnego po podczerwień, ultrafiolet, promieniowanie rentgenowskie i tak dalej.

Gdy źródło oddala się od obserwatora, długość fali wydaje się „rozciągać” lub zwiększać. Każdy pik emitowany jest dalej od poprzedniego piku w miarę cofania się obiektu. Podobnie, gdy długość fali wzrasta (staje się bardziej czerwona), częstotliwość, a zatem energia, maleje.

Im szybciej obiekt się cofa, tym większe jest jego przesunięcie ku czerwieni. Zjawisko to wynika z efekt Dopplera. Ludzie na Ziemi znają przesunięcie Dopplera w całkiem praktyczny sposób. Na przykład, niektóre z najczęstszych zastosowań efektu Dopplera (zarówno przesunięcie ku czerwieni, jak i przesunięcie ku bluesowi) to policyjne działa radarowe. Odbijają sygnały z pojazdu, a ilość przesunięcia ku czerwieni lub przesunięcia niebieskiego mówi oficerowi, jak szybko jedzie. Radar pogodowy Dopplera mówi prognostykom, jak szybko porusza się system burzowy. Zastosowanie technik Dopplera w astronomii odbywa się na tych samych zasadach, ale zamiast biletowych galaktyk astronomowie używają go do poznawania swoich ruchów.

Sposób, w jaki astronomowie określają przesunięcie ku czerwieni (i przesunięcie niebieskiego), to użycie przyrządu zwanego spektrografem (lub spektrometrem) do spojrzenia na światło emitowane przez obiekt. Małe różnice w liniach widmowych pokazują przesunięcie w kierunku czerwonego (dla przesunięcia ku czerwieni) lub niebieskiego (dla przesunięcia niebieskiego). Jeśli różnice pokazują przesunięcie ku czerwieni, oznacza to, że obiekt się wycofuje. Jeśli są niebieskie, obiekt się zbliża.

Na początku XX wieku astronomowie uważali, że całość wszechświat było zamknięte w naszym własnym galaktyka, droga Mleczna. Jednak pomiary wykonane z innych galaktyki, które uważano za zwykłe mgławice wewnątrz naszych, pokazały, że są naprawdę na zewnątrz Drogi Mlecznej. Odkrycia dokonał astronom Edwin P. Hubble, na podstawie pomiarów gwiazd zmiennych innego astronoma o imieniu Henrietta Leavitt.

Ponadto zmierzono przesunięcia ku czerwieni (aw niektórych przypadkach przesunięcia niebieskiego) dla tych galaktyk, a także ich odległości. Hubble dokonał zaskakującego odkrycia, że ​​im dalej jest galaktyka, tym większe jest dla nas przesunięcie ku czerwieni. Ta korelacja jest obecnie znana jako Prawo Hubble'a. Pomaga astronomom zdefiniować ekspansję wszechświata. Pokazuje również, że im bardziej oddalone są od nas przedmioty, tym szybciej się oddalają. (Jest to szeroko rozumiane, na przykład istnieją lokalne galaktyki, które zbliżają się do nas z powodu ruchu naszej „ Grupa lokalna„.) W większości obiekty we wszechświecie oddalają się od siebie, a ruch ten można zmierzyć analizując ich przesunięcia ku czerwieni.

Astronomowie mogą użyć przesunięcia ku czerwieni, aby określić ruch Drogi Mlecznej. Robią to poprzez pomiar przesunięcia Dopplera obiektów w naszej galaktyce. Informacje te ujawniają ruch innych gwiazd i mgławic w stosunku do Ziemi. Mogą także mierzyć ruch bardzo odległych galaktyk - zwanych „galaktykami o dużym przesunięciu ku czerwieni”. Jest to szybko rozwijająca się dziedzina astronomia. Koncentruje się nie tylko na galaktykach, ale także na innych obiektach, takich jak źródła promieniowanie gamma wybuchy.

Te obiekty mają bardzo duże przesunięcie ku czerwieni, co oznacza, że ​​oddalają się od nas z niesamowicie dużymi prędkościami. Astronomowie przypisują list z zmienić bieg na czerwony. To wyjaśnia, dlaczego czasami pojawia się historia, w której mówi się, że galaktyka ma przesunięcie ku czerwieni z= 1 lub coś takiego. Najwcześniejsze epoki wszechświata leżą w z około 100. Redshift daje więc astronomom sposób na zrozumienie, jak daleko są rzeczy poza tym, jak szybko się poruszają.

Badanie odległych obiektów daje także astronomom migawkę stanu wszechświata około 13,7 miliarda lat temu. To wtedy kosmiczna historia rozpoczęła się od Wielkiego Wybuchu. Wszechświat wydaje się nie tylko rozszerzać od tamtego czasu, ale także rozszerza się. Źródłem tego efektu jest ciemna energia, niezrozumiała część wszechświata. Astronomowie używający przesunięcia ku czerwieni do pomiaru kosmologicznych (dużych) odległości stwierdzają, że przyspieszenie nie zawsze było takie samo w całej historii kosmicznej. Przyczyna tej zmiany wciąż nie jest znana, a ten efekt ciemnej energii pozostaje intrygującym obszarem badań w kosmologii (badanie pochodzenia i ewolucji wszechświata).

Edytowany przez Carolyn Collins Petersen.