Как красное смещение показывает, что Вселенная расширяется

Когда звездочеты смотрят на ночное небо, они видят свет. Это важная часть Вселенной, которая преодолела огромные расстояния. Этот свет, формально называемый «электромагнитным излучением», содержит сокровищницу информации об объекте, от которого он исходит, от его температуры до его движения.

Исследования астрономов свет в технике, называемой «спектроскопией». Это позволяет им рассекать его до длины волны, чтобы создать так называемый «спектр». Помимо прочего, они могут определить, удаляется ли объект от нас. Они используют свойство, называемое «красное смещение», для описания движения объектов, удаляющихся друг от друга в пространстве.

Красное смещение возникает, когда объект излучает электромагнитное излучение. отступает от наблюдателя. Обнаруженный свет кажется «более красным», чем должен быть, потому что он смещен к «красному» концу спектра. Redshift — это не то, что кто-то может «увидеть». Это эффект, который астрономы измеряют в свете, изучая его длину волны.

Как работает Redshift

Объект (обычно называемый «источником») испускает или поглощает электромагнитное излучение определенной длины волны или набор длин волн. Большинство звезд излучают широкий спектр света, от видимого до инфракрасного, ультрафиолетового, рентгеновского и т. Д.

По мере удаления источника от источника Наблюдателю кажется, что длина волны «растягивается» или увеличивается. Каждый пик излучается дальше от предыдущего пика по мере того, как объект удаляется. Точно так же, когда длина волны увеличивается (становится краснее), частота и, следовательно, энергия уменьшается.

Чем быстрее объект удаляется, тем больше его красное смещение. Это явление связано с эффектом Доплера. Люди на Земле довольно практично знакомы с доплеровским сдвигом. Например, одними из наиболее распространенных применений эффекта Доплера (как красного, так и синего смещения) являются полицейские радары. Они отражают сигналы от транспортного средства, и величина красного или синего смещения говорит офицеру, насколько быстро он движется. Доплеровский метеорологический радар сообщает синоптикам, насколько быстро движется штормовая система. Использование методов Доплера в астрономии следует тем же принципам, но вместо того, чтобы покупать галактики, астрономы используют его, чтобы узнать об их движениях.

То, как астрономы определяют красное смещение (и синее смещение), — это использовать инструмент, называемый спектрографом (или спектрометром), чтобы смотреть на свет, излучаемый объектом. Небольшие различия в спектральных линиях показывают сдвиг в сторону красного (для красного смещения) или синего (для синего смещения). Если различия показывают красное смещение, это означает, что объект удаляется. Если они синие, значит объект приближается.

Расширение Вселенной

В начале 1900-х годов астрономы думали, что вся вселенная заключена в нашу собственную галактику, Млечный Путь. Однако измерения других галактик, которые считались просто туманностями внутри нашей, показали, что они действительно находятся за пределами Млечного Пути. Это открытие было сделано астрономом Эдвином П. Хабблом на основе измерений переменных звезд другим астрономом по имени Генриетта Ливитт.

Кроме того, для этих галактик были измерены красные смещения (а в некоторых случаях и голубые), а также расстояния до них. Хаббл сделал поразительное открытие: чем дальше галактика, тем больше кажется нам ее красное смещение. Эта корреляция теперь известна как закон Хаббла. Это помогает астрономам определить расширение Вселенной. Это также показывает, что чем дальше объекты от нас, тем быстрее они удаляются. (Это верно в широком смысле, например, есть локальные галактики, которые движутся к нам из-за движения нашей «Местной группы».) По большей части объекты во Вселенной удаляются друг от друга и это движение можно измерить, проанализировав их красное смещение.

Другие применения красного смещения в астрономии

Астрономы могут использовать красное смещение для определения движение Млечного Пути. Они делают это, измеряя доплеровский сдвиг объектов в нашей галактике. Эта информация показывает, как другие звезды и туманности движутся по отношению к Земле. Они также могут измерять движение очень далеких галактик, называемых «галактиками с большим красным смещением». Это быстро развивающаяся область астрономии. Он фокусируется не только на галактиках, но и на других объектах, таких как источники гамма-всплесков.

Эти объекты имеют очень большое красное смещение, Это означает, что они удаляются от нас с невероятно высокой скоростью. Астрономы обозначают красное смещение буквой . Это объясняет, почему иногда всплывает история, в которой говорится, что у галактики есть красное смещение z = 1 или что-то в этом роде. Самые ранние эпохи Вселенной лежат на около 100. Таким образом, красное смещение также дает астрономам способ понять, насколько далеко находятся объекты. как быстро они движутся.

Изучение далеких объектов также дает астрономам моментальный снимок состояния Вселенной около 13,7 миллиарда лет назад. Именно тогда началась космическая история с Большого взрыва. С тех пор Вселенная не только расширяется, но и ускоряется. Источником этого эффекта является темная энергия , малоизученная часть Вселенной. Астрономы, использующие красное смещение для измерения космологических (больших) расстояний, обнаружили, что ускорение не всегда было одинаковым на протяжении всей космической истории. Причина этого изменения до сих пор не известна, и этот эффект темной энергии остается интригующей областью изучения в космологии (изучение происхождения и эволюции Вселенной).

Под редакцией Кэролайн Коллинз Петерсен.

Оцените статью
recture.ru
Добавить комментарий