Matomos šviesos spektras.
(Vaizdas: © NASA.)
Raudonasis ir mėlynasis poslinkiai apibūdina, kaip šviesa pasislenka link trumpesnio ar ilgesnio bangos ilgio, nes objektai erdvėje (pavyzdžiui, žvaigždės ar galaktikos) juda arčiau ar toliau nuo mūsų. Koncepcija yra pagrindinė visatos plėtimosi schema.
Matoma šviesa yra spalvų spektras, aiškus visiems, kurie pažvelgė į vaivorykštę. Kai objektas tolsta nuo mūsų, šviesa pasislenka į raudoną spektro galą, nes jo bangos ilgis tampa ilgesnis. Jei objektas juda arčiau, šviesa juda į mėlyną spektro galą, nes jo bangos ilgiai tampa trumpesni.
Europos kosmoso agentūra siūlo tai galvoti aiškiau: įsivaizduokite, kad klausote policijos sirenos, kai automobilis važiuoja jūsų keliu.
"Visi yra girdėję padidėjusį artėjančios policijos sirenos garsą ir staigiai sumažėjusį garsą, kai sirena praeina ir atsitraukia. Poveikis atsiranda todėl, kad garso bangos artėja prie šaltinio ir artėja prie klausytojo ausies. atsitraukia “, - rašė ESA.
Garsas ir šviesa
Šį garso efektą pirmą kartą aprašė Christianas Andreasas Dopleris 1800-aisiais ir jis vadinamas Doplerio efektu. Kadangi šviesa sklinda ir bangos ilgiuose, tai reiškia, kad bangų ilgiai gali ištempti arba susitraukti kartu, priklausomai nuo santykinės objektų padėties. Vis dėlto kasdienio gyvenimo mastu to nepastebime, nes šviesa sklinda daug greičiau nei garso greitis - milijoną kartų greičiau, pažymėjo ESA.
Amerikiečių astronomas Edwinas Hablas (kuris pavadintas Hablo kosminiu teleskopu) buvo pirmasis, kuris aprašė raudonojo poslinkio reiškinį ir susiejo jį su besiplečiančia visata. Jo stebėjimai, atskleisti 1929 m., Parodė, kad beveik visos jo pastebėtos galaktikos tolsta, pranešė NASA.
„Šis reiškinys buvo pastebėtas kaip raudonasis galaktikos spektro poslinkis“, - rašė NASA. "Šis raudonasis poslinkis atrodė didesnis silpnoms, tikėtina, tolimesnėms galaktikoms. Taigi, kuo toliau galaktika, tuo greičiau ji nutolsta nuo Žemės."
Galaktikos tolsta nuo Žemės, nes pats kosmoso audinys plečiasi. Nors pačios galaktikos juda - pavyzdžiui, Andromedos galaktika ir Paukščių Takas - susidūrimo keliu, visuotinio visatos didėjimo metu atsiranda bendras raudonojo poslinkio reiškinys.
Terminai „raudonasis poslinkis“ ir „mėlynasis poslinkis“ taikomi bet kuriai elektromagnetinio spektro daliai, įskaitant radijo bangas, infraraudonuosius, ultravioletinius, rentgeno ir gama spindulius. Taigi, jei radijo bangos pasislenka į ultravioletinę spektro dalį, jos sakomos, kad jos paslinka mėlynai arba paslinksta į aukštesnius dažnius. Garso spinduliai, perkelti į radijo bangas, reikštų perėjimą prie žemesnio dažnio arba raudoną poslinkį.
Objekto raudonasis poslinkis matuojamas ištiriant absorbcijos ar emisijos linijas jo spektre. Šios linijos yra unikalios kiekvienam elementui ir visada turi tas pačias tarpus. Kai objektas erdvėje juda link mūsų arba tolyn nuo mūsų, linijos gali būti aptinkamos skirtingo bangos ilgio, nei ten, kur jos būtų, jei objektas nejuda (mūsų atžvilgiu). [Susijęs: sukurk savo spektroskopą]
Raudonasis poslinkis apibūdinamas kaip šviesos bangos ilgio pokytis, padalytas iš bangos ilgio, kurį šviesa turėtų, jei šaltinis nejudėtų, vadinamas likusiuoju bangos ilgiu:
Trys raudonojo poslinkio tipai
Visatoje įvyksta bent trys raudonojo poslinkio tipai - nuo visatos išsiplėtimo, nuo galaktikų judėjimo vienas kito atžvilgiu ir nuo „gravitacinio raudonojo poslinkio“, kuris įvyksta, kai šviesa pasislenka dėl didžiulio materijos kiekio galaktikoje.
Pastarasis raudonasis poslinkis yra subtiliausias iš trijų, tačiau 2011 m. Mokslininkai sugebėjo jį identifikuoti visatos dydžio skalėje. Astronomai atliko stambaus katalogo, vadinamo „Sloan Digital Sky Survey“, statistinę analizę ir nustatė, kad įvyksta gravitacinis raudonasis poslinkis - tiksliai pagal Einsteino bendrojo reliatyvumo teoriją. Šis darbas buvo paskelbtas „Nature“ leidinyje.
„Mes turime nepriklausomus klasterio masių matavimus, todėl galime apskaičiuoti, koks yra gravitacinio raudonojo poslinkio tikėjimasis, pagrįstas bendruoju reliatyvumu“, - tuo metu sakė Kopenhagos universiteto astrofizikas Radekas Wojtakas. "Ji tiksliai sutinka su šio efekto matavimais".
Pirmasis gravitacinio raudonojo poslinkio aptikimas įvyko 1959 m., Kai mokslininkai nustatė, kad jis atsiranda gama spinduliuotės šviesoje, sklindančioje iš Žemės laboratorijos. Anksčiau iki 2011 m. Jis taip pat buvo rastas saulėje ir šalia esančiuose baltuosiuose nykštukuose arba negyvos žvaigždės, likusios po saulės dydžio žvaigždėmis, vėlyvą savo gyvenimą nutraukia branduolinę sintezę.
Žymus raudonojo poslinkio panaudojimas
„Raudonojo poslinkio“ pagalba astronomai gali palyginti tolimų objektų atstumus. 2011 m. Mokslininkai paskelbė matę tolimiausią kada nors matytą objektą - gama spindulių sprogimą, pavadintą GRB 090429B, kuris kilo iš sprogstančios žvaigždės. Tuo metu mokslininkai spėja, kad sprogimas įvyko prieš 13,14 milijardo metų. Palyginimui, Didysis sprogimas įvyko prieš 13,8 milijardo metų.
Toliausiai žinoma galaktika yra GN-z11. Hablo kosminis teleskopas 2016 m. Nustatė, kad jis egzistuoja praėjus vos keliems šimtams milijonų metų po Didžiojo sprogimo. Mokslininkai išmatavo GN-z11 raudoną poslinkį, norėdami pamatyti, kiek jo šviesai turėjo įtakos Visatos plėtimasis. „GN-z11“ raudonasis poslinkis buvo 11,1, daug didesnis nei kitas didžiausias raudonasis poslinkis - 8,68, matuojant iš galaktikos EGSY8p7.
Mokslininkai gali naudoti raudoną poslinkį, kad išmatuotų, kaip visata yra struktūrizuota dideliu mastu. Vienas iš to pavyzdžių yra Hercules-Corona Borealis Didžioji siena; šviesa praeina maždaug 10 milijardų metų, kad pereitų struktūrą. „Sloan Digital Sky Survey“ yra nuolatinis raudonojo poslinkio projektas, kurio metu bandoma įvertinti kelių milijonų objektų raudonuosius poslinkius. Pirmasis raudonojo poslinkio tyrimas buvo „CfA RedShift Survey“, kuris baigė savo pirmąjį duomenų rinkimą 1982 m.
Viena iš kylančių tyrimų sričių yra susijusi su tuo, kaip ištraukti raudonojo poslinkio informaciją iš gravitacinių bangų, kurios yra erdvės laiko sutrikimai, kurie įvyksta, kai masyvus kūnas pagreitėja arba sutrinka. (Einšteinas pirmą kartą pasiūlė gravitacinių bangų egzistavimą 1916 m., O lazerinis interferometro gravitacinių bangų observatorija (LIGO) pirmą kartą jas aptiko tiesiogiai 2016 m.). Remiantis 2014 m. Straipsniu recenzuojamame žurnale „Physical Review X“, nes gravitacinės bangos neša signalą, rodantį jų raudonojo poslinkio masę, norint ištraukti raudoną poslinkį reikia šiek tiek paskaičiuoti ir įvertinti.
Redaktoriaus pastaba: Šis straipsnis buvo atnaujintas 2019 m. Rugpjūčio 7 d., Kad atspindėtų pataisą. Radijo bangos, perkeltos į ultravioletinę spektro dalį, yra perkeltos, o ne raudonos.