Kaj je Blueshift?

Galaksija Andromeda je z 2,5 milijona svetlobnih let najbližja spiralna galaksija Rimski cesti. Astronomi vedo, da se pomika proti Mlečni cesti, ker je njegova svetloba 'modro zamaknjena'. Adam Evans/Wikimedia Commons.

Astronomija ima številne izraze, ki neastronomu zvenijo eksotično. Večina ljudi je že slišala za 'svetlobna leta' in 'parsec' kot izraza za meritve na daljavo. Toda drugi izrazi so bolj tehnični in se lahko zdijo 'žargonija' ljudem, ki ne vedo veliko o astronomiji. Dva taka izraza sta 'rdeči premik' in 'modri premik'. Uporabljata se za opis gibanja predmeta proti drugim predmetom v vesolju ali stran od njih.

Rdeči premik pomeni, da se predmet odmika od nas. 'Modri ​​premik' je izraz, ki ga astronomi uporabljajo za opis predmeta, ki se premika proti drugemu objektu ali proti nam. Nekdo bo na primer rekel: 'Ta galaksija je modro zamaknjena glede na Rimsko cesto'. Pomeni, da se galaksija premika proti naši točki v vesolju. Lahko se uporablja tudi za opis hitrosti, ki jo galaksija dosega, ko se približuje naši.

Rdeči in modri premik se določita s preučevanjem spektra svetlobe, ki jo seva predmet. Natančneje, 'prstni odtisi' elementov v spektru (ki se posname s spektrografom ali spektrometrom) so 'premaknjeni' proti modri ali rdeči barvi, odvisno od gibanja predmeta.

Astronomi uporabljajo Dopplerjev učinek za merjenje frekvence svetlobnih valov, ko se predmet premika glede na opazovalca. Frekvenca je krajša, ko se premika proti vam, in objekt kaže modri premik. Če se predmet oddaljuje, kaže rdeči premik. To se kaže v spektrih zvezdne svetlobe kot premik črnih črt (imenovanih absorpcijske črte), kot je prikazano tukaj). Carolyn Collins Petersen

Kako astronomi določijo modri premik?

Blueshift je neposredna posledica lastnosti gibanja predmeta, imenovane Dopplerjev učinek , čeprav obstajajo tudi drugi pojavi, ki prav tako lahko povzročijo, da se svetloba premakne modro. Evo, kako to deluje. Ponovno vzemimo to galaksijo kot primer. Oddaja sevanje v obliki svetlobe, rentgenskih žarkov, ultravijolične, infrardeče, radijske, vidne svetlobe in tako naprej. Ko se približa opazovalcu v naši galaksiji, se zdi, da je vsak foton (svetlobni paket), ki ga odda, proizveden bližje časovno bližjem prejšnjemu fotonu. To je posledica Dopplerjevega učinka in pravilnega gibanja galaksije (njenega gibanja skozi vesolje). Posledica tega je, da foton doseže vrh pojavijo da so bližje skupaj, kot dejansko so, zaradi česar je valovna dolžina svetlobe krajša (višja frekvenca in zato večja energija), kot določi opazovalec.

Blueshift ni nekaj, kar je mogoče videti z očmi. Je lastnost, kako na svetlobo vpliva gibanje predmeta. Astronomi določijo modri premik z merjenjem majhnih premikov v valovnih dolžinah svetlobe iz predmeta. To naredijo z instrumentom, ki razdeli svetlobo na njene komponente valovne dolžine. Običajno se to naredi s „spektrometrom“ ali drugim instrumentom, imenovanim „spektrograf“. Podatki, ki jih zberejo, so prikazani v tako imenovanem 'spektru'. Če nam informacije o svetlobi povedo, da se predmet premika proti nam, bo graf videti 'premaknjen' proti modremu delu elektromagnetnega spektra.

Merjenje modrih premikov zvezd

Z merjenjem spektralnih premikov zvezde v mlečna cesta , lahko astronomi načrtujejo ne le svoje gibanje, ampak tudi gibanje galaksije kot celote. Prikazali se bodo predmeti, ki se odmikajo od nas rdeče premaknjena , medtem ko bodo predmeti, ki se približujejo, modro zamaknjeni. Enako velja za primer galaksije, ki prihaja proti nam.

Astronomi lahko z merjenjem njenega modrega premika določijo hitrost, s katero se galaksija Andromeda približuje Mlečni cesti. Zasluge: NASA; ESA; Z. Levay in R. van der Marel, STScI; T. Najdbe; in A. Mellinger

Ali je vesolje modro zamaknjeno?

Preteklost, sedanjost in prihodnost stanja vesolje je vroča tema v astronomiji in znanosti na splošno. Eden od načinov, kako preučujemo ta stanja, je opazovanje gibanja astronomskih objektov okoli nas.

Prvotno, vesolje naj bi se ustavila na robu naše galaksije, Rimske ceste. Toda v začetku leta 1900 je astronom Edwin Hubble ugotovili, da obstajajo galaksije zunaj naše (te so bile dejansko opazovane že prej, vendar so astronomi mislili, da so preprosto neke vrste meglica , ne celotni sistemi zvezd). Zdaj je znano, da je v vesolju več milijard galaksij.

To je spremenilo naše celotno razumevanje vesolja in kmalu zatem utrlo pot razvoju nove teorije o nastanku in razvoju vesolja: teorije velikega poka.

Ugotavljanje gibanja vesolja

Naslednji korak je bil ugotoviti, kje smo v procesu univerzalne evolucije in kaj prijazen vesolja, v katerem živimo. Vprašanje je res: ali se vesolje širi? Sklepanje pogodb? Statično?

Da bi odgovorili na to vprašanje, so astronomi izmerili spektralne premikegalaksijeblizu in daleč, projekt, ki je še naprej del astronomije. Če bi bile meritve svetlobe galaksij na splošno modro zamaknjene, bi to pomenilo, da se vesolje krči in da bi se lahko znašli v 'velikem krču', ko se vse v kozmosu zruši skupaj.

Vesolje, ki se pospešuje, širi in kaže vpliv pospešenega širjenja v najnovejših obdobjih kozmične zgodovine. NASA/WMAP

Vendar se izkaže, da se galaksije na splošno oddaljujejo od nas in se pojavljajo rdeče premaknjena . To pomeni, da se vesolje širi. Ne samo to, zdaj vemo, da se univerzalna širitev pospešuje in da se je v preteklosti pospeševala z drugačno hitrostjo. To spremembo pospeška poganja skrivnostna sila, splošno znana kot temna energija . Malo razumemo naravo temne energije, zdi se le, da je prisotna povsod v vesolju.

Ključni zaključki

• Izraz 'modri premik' se nanaša na premik valovnih dolžin svetlobe proti modremu delu spektra, ko se predmet premika proti nam v vesolju.
• Astronomi uporabljajo modri premik za razumevanje gibanja galaksij druga proti drugi in proti našemu območju vesolja.
• Rdeči premik velja za spekter svetlobe galaksij, ki se od nas oddaljujejo; to pomeni, da je njihova svetloba premaknjena proti rdečemu koncu spektra.

Viri

• Cool Cosmos , coolcosmos.ipac.caltech.edu/cosmic_classroom/cosmic_reference/redshift.html.
• Odkritje vesolja, ki se širi. Vesolje, ki se širi , skyserver.sdss.org/dr1/en/astro/universe/universe.asp.
• NASA , NASA, imagine.gsfc.nasa.gov/features/yba/M31_velocity/spectrum/doppler_more.html.

UredilCarolyn Collins Petersen.