Hvad Redshift afslører om et objekt

Når stargazers ser op på nattehimmelen, de se lys. Det er en væsentlig del af universet, der har rejst over store afstande. Dette lys, formelt kaldet "elektromagnetisk stråling", indeholder et skatkammer af information om det objekt, det kom fra, lige fra dets temperatur til dets bevægelser.

Astronomer studerer lys i en teknik kaldet "spektroskopi". Det giver dem mulighed for at dissekere det ned til dets bølgelængder for at skabe det, der kaldes et "spektrum". De kan blandt andet fortælle, om et objekt bevæger sig væk fra os. De bruger en egenskab kaldet "rødskift" til at beskrive bevægelsen af ​​en genstand, der bevæger sig væk fra hinanden i rummet.

Redshift opstår, når et objekt, der udsender elektromagnetisk stråling, trækker sig tilbage fra en observatør. Det detekterede lys ser ud "rødere" end det burde være, fordi det forskydes mod den "røde" ende af spektret. Redshift er ikke noget, som nogen kan "se." Det er en virkning, som astronomer måler i lyset ved at studere dets bølgelængder.

Et objekt (normalt kaldet "kilden") udsender eller absorberer elektromagnetisk stråling med en bestemt bølgelængde eller sæt bølgelængder. De fleste stjerner afgiver et bredt lysområde fra synlig til infrarød, ultraviolet, røntgenstråle osv.

Når kilden bevæger sig væk fra observatøren, ser bølgelængden ud til at "strække sig ud" eller øges. Hver top udsendes længere væk fra den foregående top, når objektet bliver forsænket. På samme måde falder frekvensen, og derfor energien, mens bølgelængden øges (bliver rødere).

Jo hurtigere objektet går tilbage, jo større er det skift. Dette fænomen skyldes doppler-effekt. Mennesker på Jorden kender Doppler-skift på temmelig praktiske måder. For eksempel er nogle af de mest almindelige applikationer af doppler-effekten (både rødskift og blåskift) politiradarpistoler. De spretter signaler fra et køretøj, og mængden af ​​rødskift eller blåskift fortæller en officer, hvor hurtigt det går. Doppler vejrradar fortæller prognosemænd, hvor hurtigt et stormsystem bevæger sig. Anvendelsen af ​​Doppler-teknikker i astronomi følger de samme principper, men i stedet for billetgalakser bruger astronomer det til at lære om deres bevægelser.

Måden astronomer bestemmer rødskift (og blåskift) er ved at bruge et instrument kaldet et spektrograf (eller spektrometer) til at se på lyset udsendt af et objekt. Små forskelle i spektrallinierne viser et skift mod den røde (for rødskift) eller den blå (for blåskift). Hvis forskellene viser en rødforskydning, betyder det, at objektet forsvinder væk. Hvis de er blå, nærmer objektet sig.

I de tidlige 1900'ere troede astronomer, at det hele univers blev indkapslet inde i vores egen galakse, det Mælkevejen. Målinger foretaget af andre galakser, som man troede var simpelthen tåber i vores egne, viste, at de virkelig var uden for af Mælkevejen. Denne opdagelse blev foretaget af astronom Edwin P. Hubble, baseret på målinger af variable stjerner af en anden navngivet astronom Henrietta Leavitt.

Derudover blev rødskift (og i nogle tilfælde blåskift) målt til disse galakser såvel som deres afstand. Hubble gjorde den forbløffende opdagelse, at jo længere væk en galakse er, jo større vises dens rødskift for os. Denne sammenhæng er nu kendt som Hubbles lov. Det hjælper astronomer med at definere universets udvidelse. Det viser også, at jo længere objekter der er væk fra os, jo hurtigere går de tilbage. (Dette er sandt i bred forstand, at der f.eks. Er lokale galakser, der bevæger sig mod os på grund af bevægelsen fra vores " Lokal gruppe".) For det meste forsvinder objekter i universet væk fra hinanden, og denne bevægelse kan måles ved at analysere deres rødskift.

Astronomer kan bruge rødskift til at bestemme Mælkevejen. Det gør de ved at måle Doppler-skiftet af objekter i vores galakse. Denne information afslører, hvordan andre stjerner og tåger bevæger sig i forhold til Jorden. De kan også måle bevægelsen af ​​meget fjerne galakser - kaldet "høje rødskift galakser". Dette er et hurtigt voksende felt af astronomi. Det fokuserer ikke kun på galakser, men også på andre andre objekter, såsom kilderne til gamma-ray bursts.

Disse genstande har en meget høj rødskift, hvilket betyder, at de bevæger sig væk fra os med enormt høje hastigheder. Astronomer tildeler brevet z til rødskift. Det forklarer, hvorfor der undertiden kommer en historie, der siger, at en galakse har en rødskift på z= 1 eller noget lignende. Universets tidligste epoker ligger ved a z på omkring 100. Så redshift giver også astronomer en måde at forstå, hvor langt væk ting er ud over, hvor hurtigt de bevæger sig.

Undersøgelsen af ​​fjerne objekter giver også astronomer et øjebliksbillede af universets tilstand for omkring 13,7 milliarder år siden. Det var, da den kosmiske historie begyndte med Big Bang. Universet ser ikke kun ud til at ekspandere siden den tid, men dets ekspansion er også hurtigere. Kilden til denne effekt er mørk energi, en ikke-godt forstået del af universet. Astronomer, der bruger rødskift til at måle kosmologiske (store) afstande, finder, at accelerationen ikke altid har været den samme gennem hele den kosmiske historie. Årsagen til den ændring er stadig ikke kendt, og denne effekt af mørk energi er stadig et spændende studieområde inden for kosmologi (studiet af universets oprindelse og udvikling).

Redigeret af Carolyn Collins Petersen.