Kako rdeči premik kaže, da se vesolje širi

Getty Images / vektorski rudnik

Ko opazovalci zvezd pogledajo v nočno nebo, se videti svetlobo . Je bistveni del vesolja, ki je prepotoval velike razdalje. Ta svetloba, uradno imenovana 'elektromagnetno sevanje', vsebuje zakladnico informacij o predmetu, iz katerega prihaja, od njegove temperature do njegovega gibanja.

Astronomi preučujejo svetlobo s tehniko, imenovano 'spektroskopija'. Omogoča jim, da ga secirajo na njegove valovne dolžine, da ustvarijo tako imenovani 'spekter'. Med drugim lahko ugotovijo, ali se predmet oddaljuje od nas. Za opis gibanja predmetov, ki se oddaljujejo drug od drugega v vesolju, uporabljajo lastnost, imenovano 'rdeči premik'.

Rdeči premik se pojavi, ko se predmet, ki oddaja elektromagnetno sevanje, oddalji od opazovalca. Zaznana svetloba je videti 'bolj rdeča', kot bi morala biti, ker je premaknjena proti 'rdečemu' koncu spektra. Rdeči premik ni nekaj, kar lahko 'vidi' kdorkoli. To je učinek, ki ga astronomi merijo v svetlobi s proučevanjem njenih valovnih dolžin.

Kako deluje rdeči premik

Predmet (običajno imenovan 'vir') oddaja ali absorbira elektromagnetno sevanje določene valovne dolžine ali niza valovnih dolžin. Večina zvezd oddaja široko paleto svetlobe, od vidne do infrardeče, ultravijolične, rentgenske itd.

Ko se vir oddaljuje od opazovalca, se zdi, da se valovna dolžina 'razteza' ali povečuje. Vsak vrh se oddaja dlje od prejšnjega vrha, ko se predmet oddaljuje. Podobno, medtem ko se valovna dolžina poveča (postane bolj rdeča), se frekvenca in s tem energija zmanjšata.

Hitreje kot se objekt odmika, večji je njegov rdeči premik. Ta pojav je posledica dopplerjev učinek . Ljudje na Zemlji poznajo Dopplerjev premik na zelo praktičen način. Na primer, nekatere najpogostejše uporabe Dopplerjevega učinka (tako rdečega kot modrega premika) so policijske radarske puške. Odbijajo signale od vozila in količina rdečega ali modrega premika policistu pove, kako hitro gre. Dopplerjev vremenski radar napovedovalcem pove, kako hitro se premika nevihtni sistem. Uporaba Dopplerjevih tehnik v astronomiji sledi enakim načelom, vendar jih astronomi namesto za določanje vozovnic galaksij uporabljajo za učenje o njihovem gibanju.

Način, na katerega astronomi določijo rdeči premik (in modri premik), je uporaba instrumenta, imenovanega spektrograf (ali spektrometer), za opazovanje svetlobe, ki jo oddaja predmet. Majhne razlike v spektralnih črtah kažejo premik proti rdeči (za rdeči premik) ali modri (za modri premik). Če razlike kažejo rdeči premik, to pomeni, da se predmet oddaljuje. Če so modri, se predmet približuje.

Razširitev vesolja

V zgodnjih 1900-ih so astronomi mislili, da je celoten vesolje je bilo zaprto v našem lastnem galaksija , the mlečna cesta . Vendar meritve drugihgalaksije, za katere smo mislili, da so le meglice znotraj naše lastne, so pokazale, da so res zunaj Mlečne ceste. To odkritje je naredil astronom Edwin P. Hubble , ki temelji na meritvah spremenljivih zvezd drugega imenovanega astronoma Henrietta Leavitt.

Poleg tega so bili za te galaksije izmerjeni rdeči premiki (in v nekaterih primerih modri premiki) ter njihove razdalje. Hubble je osupljivo odkril, da bolj ko je galaksija oddaljena, večji se nam zdi njen rdeči premik. Ta korelacija je zdaj znana kot Hubblov zakon . Astronomom pomaga definirati širjenje vesolja. Prav tako kaže, da bolj ko so predmeti oddaljeni od nas, hitreje se oddaljujejo. (To velja v širšem smislu, obstajajo na primer lokalne galaksije, ki se gibljejo proti nam zaradi gibanja naših ' Lokalna skupina '.) Predmeti v vesolju se večinoma oddaljujejo drug od drugega in to gibanje je mogoče izmeriti z analizo njihovih rdečih premikov.

Druge uporabe rdečega premika v astronomiji

Astronomi lahko uporabijo rdeči premik za določanje gibanja Rimske ceste. To počnejo z merjenjem Dopplerjevega premika objektov v naši galaksiji. Te informacije razkrivajo, kako se druge zvezde in meglice gibljejo glede na Zemljo. Prav tako lahko merijo gibanje zelo oddaljenih galaksij - imenovanih 'galaksije z visokim rdečim premikom'. To je hitro rastoče področje astronomija . Ne osredotoča se samo na galaksije, ampak tudi na druge predmete, kot so izvori žarki gama poči.

Ti objekti imajo zelo velik rdeči premik, kar pomeni, da se od nas odmikajo z izjemno velikimi hitrostmi. Astronomi dodelijo črko z na rdeči premik. To pojasnjuje, zakaj včasih pride na dan zgodba, ki pravi, da ima galaksija rdeči premik z =1 ali kaj podobnega. Najzgodnejše dobe vesolja ležijo na a z približno 100. Rdeči premik torej tudi astronomom omogoča, da razumejo, kako daleč so stvari poleg tega, kako hitro se premikajo.

Preučevanje oddaljenih objektov daje astronomom tudi posnetek stanja vesolja pred približno 13,7 milijardami let. Takrat se je začela kozmična zgodovina z velikim pokom. Ne samo, da se zdi, da se vesolje od takrat širi, ampak se širi tudi pospešeno. Vir tega učinka je temna energija , slabo razumljen del vesolja. Astronomi, ki uporabljajo rdeči premik za merjenje kozmoloških (velikih) razdalj​ ugotavljajo, da pospešek skozi kozmično zgodovino ni bil vedno enak. Razlog za to spremembo še vedno ni znan in ta učinek temne energije ostaja zanimivo področje študija v kozmologiji (preučevanje izvora in razvoja vesolja).

UredilCarolyn Collins Petersen.