Co to jest Blueshift?

W odległości 2,5 miliona lat świetlnych Galaktyka Andromedy jest najbliższą Drodze Mlecznej galaktyką spiralną. Astronomowie wiedzą, że porusza się on w kierunku Drogi Mlecznej, ponieważ jego światło jest „przesunięte w kierunku błękitu”. Adam Evans/Wikimedia Commons.

Astronomia ma wiele terminów, które dla nie-astronomów brzmią egzotycznie. Większość ludzi słyszała o „latach świetlnych” i „parsekach” jako terminach odległych pomiarów. Ale inne terminy są bardziej techniczne i mogą brzmieć „żargonie” dla ludzi, którzy nie wiedzą zbyt wiele o astronomii. Dwa takie terminy to „przesunięcie ku czerwieni” i „przesunięcie ku czerwieni”. Są one używane do opisania ruchu obiektu w kierunku lub od innych obiektów w przestrzeni.

Redshift oznacza, że ​​obiekt oddala się od nas. Blueshift to termin, którego astronomowie używają do opisania obiektu, który porusza się w kierunku innego obiektu lub w naszym kierunku. Ktoś powie na przykład: „Ta galaktyka jest przesunięta ku błękitowi względem Drogi Mlecznej”. Oznacza to, że galaktyka zbliża się do naszego punktu w przestrzeni. Można go również użyć do opisania prędkości, z jaką galaktyka zbliża się do naszej.

Zarówno przesunięcie ku czerwieni, jak i przesunięcie ku niebieskiemu są określane przez badanie widma światła wypromieniowanego z obiektu. W szczególności „odciski palców” pierwiastków w widmie (które jest rejestrowane za pomocą spektrografu lub spektrometru) są „przesuwane” w kierunku niebieskiego lub czerwonego w zależności od ruchu obiektu.

Astronomowie wykorzystują efekt Dopplera do pomiaru częstotliwości fal świetlnych, gdy obiekt porusza się względem obserwatora. Częstotliwość jest krótsza, gdy porusza się w twoim kierunku, a obiekt pokazuje przesunięcie ku czerwieni. Jeśli obiekt się oddala, pokazuje przesunięcie ku czerwieni. Ukazuje się to w widmach światła gwiazdowego jako przesunięcie czarnych linii (zwanych liniami absorpcyjnymi), jak pokazano tutaj. Carolyn Collins Petersen

Jak astronomowie określają przesunięcie ku czerwieni?

Blueshift jest bezpośrednim wynikiem właściwości ruchu obiektu zwanej efekt Dopplera , chociaż istnieją inne zjawiska, które również mogą powodować przesunięcie ku niebieskiemu światłu. Oto jak to działa. Weźmy ponownie tę galaktykę jako przykład. Emituje promieniowanie w postaci światła, promieni rentgenowskich, ultrafioletu, podczerwieni, radia, światła widzialnego i tak dalej. Gdy zbliża się do obserwatora w naszej galaktyce, każdy foton (pakiet światła), który emituje, wydaje się być produkowany bliżej w czasie do poprzedniego fotonu. Wynika to z efektu Dopplera i właściwego ruchu galaktyki (jej ruchu w przestrzeni). W rezultacie foton osiąga szczyty pojawić się być bliżej siebie niż w rzeczywistości, przez co długość fali światła jest krótsza (wyższa częstotliwość, a zatem wyższa energia), zgodnie z ustaleniami obserwatora.

Blueshift nie jest czymś, co widać gołym okiem. Jest to właściwość wpływu ruchu obiektu na światło. Astronomowie określają przesunięcie ku niebieskiemu, mierząc niewielkie przesunięcia długości fal światła z obiektu. Robią to za pomocą instrumentu, który dzieli światło na składowe długości fal. Zwykle odbywa się to za pomocą „spektrometru” lub innego instrumentu zwanego „spektrografem”. Gromadzone przez nich dane są przedstawiane na wykresie w tak zwanym „widmo”. Jeśli informacja o świetle mówi nam, że obiekt zbliża się do nas, wykres będzie wydawał się „przesunięty” w kierunku niebieskiego końca widma elektromagnetycznego.

Mierzenie przesunięcia niebieskiego gwiazd

Mierząc przesunięcia spektralne gwiazdy w droga Mleczna astronomowie mogą kreślić nie tylko swoje ruchy, ale także ruch galaktyki jako całości. Pojawią się obiekty, które się od nas oddalają przesunięty ku czerwieni , a zbliżające się obiekty zostaną przesunięte ku czerwieni. To samo dotyczy przykładowej galaktyki, która zbliża się do nas.

Astronomowie mogą określić tempo, w jakim galaktyka Andromedy zbliża się do Drogi Mlecznej, mierząc jej przesunięcie ku czerwieni. Źródło: NASA; ESA; Z. Levay i R. van der Marel, STScI; T. Znaleziska; i A. Mellingera

Czy wszechświat jest przesunięty w kierunku błękitu?

Przeszłość, teraźniejszość i przyszły stan wszechświat to gorący temat w astronomii i ogólnie w nauce. Jednym ze sposobów badania tych stanów jest obserwowanie ruchu obiektów astronomicznych wokół nas.

Pierwotnie wszechświat uważano, że zatrzymuje się na skraju naszej galaktyki, Drogi Mlecznej. Ale na początku XX wieku astronom Edwina Hubble'a odkryli, że poza naszą planetą są galaktyki (w rzeczywistości były one obserwowane wcześniej, ale astronomowie myśleli, że są one po prostu rodzajem mgławica , a nie całe układy gwiazd). Obecnie wiadomo, że we wszechświecie jest wiele miliardów galaktyk.

Zmieniło to całe nasze rozumienie wszechświata, a wkrótce potem utorowało drogę do rozwoju nowej teorii stworzenia i ewolucji wszechświata: teorii Wielkiego Wybuchu.

Odkrywanie ruchu wszechświata

Następnym krokiem było ustalenie, gdzie jesteśmy w procesie uniwersalnej ewolucji i co? uprzejmy wszechświata, w którym żyjemy. Pytanie naprawdę brzmi: czy wszechświat się rozszerza? Zamawianie? Statyczny?

Aby odpowiedzieć na to pytanie, astronomowie zmierzyli przesunięcia spektralnegalaktykiblisko i daleko, projekt, który nadal jest częścią astronomii. Gdyby pomiary światła w galaktykach były ogólnie przesunięte ku czerwieni, oznaczałoby to, że wszechświat się kurczy i że możemy zmierzać w kierunku „wielkiego załamania”, gdy wszystko w kosmosie zderzy się z powrotem.

Przyspieszający, rozszerzający się wszechświat, ukazujący wpływ przyspieszonej ekspansji w ostatnich epokach kosmicznej historii. NASA/WMAP

Okazuje się jednak, że galaktyki na ogół oddalają się od nas i pojawiają się przesunięty ku czerwieni . Oznacza to, że wszechświat się rozszerza. Nie tylko to, ale teraz wiemy, że powszechna ekspansja przyspiesza i że w przeszłości przyspieszała w innym tempie. Ta zmiana przyspieszenia jest napędzana przez tajemniczą siłę znaną ogólnie jako ciemna energia . Niewiele rozumiemy natury ciemnej energii, tylko że wydaje się, że jest ona wszędzie we wszechświecie.

Kluczowe dania na wynos

• Termin „przesunięcie niebieskie” odnosi się do przesunięcia długości fal światła w kierunku niebieskiego końca widma, gdy obiekt porusza się w naszym kierunku w przestrzeni.
• Astronomowie używają przesunięcia niebieskiego, aby zrozumieć ruchy galaktyk względem siebie oraz w kierunku naszego obszaru przestrzeni.
• Redshift dotyczy widma światła z galaktyk, które się od nas oddalają; to znaczy, że ich światło jest przesunięte w kierunku czerwonego końca widma.

Źródła

• Fajny kosmos , coolcosmos.ipac.caltech.edu/cosmic_classroom/cosmic_reference/redshift.html.
• Odkrycie rozszerzającego się wszechświata. Rozszerzający się wszechświat , skyserver.sdss.org/dr1/en/astro/universe/universe.asp.
• NASA , NASA, wyobraź sobie.gsfc.nasa.gov/features/yba/M31_velocity/spectrum/doppler_more.html.

Edytowany przezCarolyn Collins Petersen.