Przesunięcie ku fioletowi

Autor: Leandro Alegsa

17-12-2020

Niebieska zmiana jest jednym z przykładów efektu Dopplera. Jest to efekt odwrotny do zmiany koloru na czerwony.

Dopplerowski blueshift jest spowodowany ruchem źródła w kierunku obserwatora. Termin ten odnosi się do każdego spadku długości fali spowodowanego ruchem względnym, nawet poza spektrum widzialnym.

Długość fali każdej odbijanej lub emitowanej cząstki fotonu lub innej cząstki jest skrócona w kierunku jazdy.

Dopplerowskie przesunięcie blueshift jest wykorzystywane w astronomii do określania ruchu względnego:

Galaktyka Andromedy zmierza w kierunku naszej własnej galaktyki Drogi Mlecznej w ramach Grupy Lokalnej. Kiedy obserwujemy ją z Ziemi, jej światło pokazuje zmianę koloru na niebieski.
Komponenty układu gwiazd binarnych zostaną przesunięte na niebiesko podczas ruchu w kierunku Ziemi
Obserwując galaktyki spiralne, bok wirujący w naszym kierunku będzie miał lekkie przesunięcie w stosunku do boku wirującego od nas.
Blazary mogą emitować relatywistyczne (bliskie prędkości światła) strumienie w kierunku nas, które wydają się być niebieskie.
Zbliżające się do nas gwiazdy, takie jak Barnard's Star, poruszają się w naszym kierunku, powodując bardzo małe przesunięcia niebieskie.
Dopplerowski blueshift odległych obiektów (wysokie z) można uzyskać z dużo większego kosmologicznego przesunięcia czerwieni. Pokazuje to względny ruch w rozszerzającym się wszechświecie.

Powodem, dla którego astronomowie są w stanie określić, jak daleko przesuwa się światło, jest fakt, że niektóre pierwiastki chemiczne, takie jak wapń w kościach lub tlen, którym oddychają ludzie, mają unikalny odcisk palca światła, którego nie ma żaden inny pierwiastek chemiczny. Widzą, jakie kolory światła pochodzą od gwiazdy, i widzą, z czego jest zrobiona. Kiedy już to wiedzą, patrzą na różnicę między tym, gdzie znajduje się odcisk palca (zwany linią spektralną), a tym, gdzie ma się znajdować. Kiedy to zobaczą, mogą powiedzieć, jak daleko znajduje się gwiazda, czy porusza się w naszym kierunku, czy też z dala od nas, a także jak szybko idzie, ponieważ im szybciej idzie, tym większa jest odległość linii widmowych od miejsca, w którym powinny się znajdować.

Dopplerowska zmiana kolorów na czerwony i niebieski

Pytania i odpowiedzi

P: Co to jest Doppler blueshift?

O: Dopplerowski blueshift to zmniejszenie długości fali spowodowane ruchem względnym, nawet poza spektrum widzialnym. Występuje, gdy źródło światła porusza się w kierunku obserwatora.

P: Jak astronomowie mogą wykorzystać blueshift Dopplera do określenia ruchu względnego?

O: Astronomowie mogą wykorzystać blueshift Dopplera do określenia ruchu względnego, obserwując zmiany w długości fali światła odległych obiektów. Na przykład, jeżeli obserwują galaktyki spiralne, strona obracająca się w naszą stronę będzie miała lekkie przesunięcie w kierunku niebieskim w porównaniu do strony obracającej się od nas. Można również zmierzyć relatywistyczne dżety, które wydają się przesunięte w kierunku niebieskim, oraz pobliskie gwiazdy, takie jak Gwiazda Barnarda, które poruszają się w naszym kierunku, co powoduje bardzo małe przesunięcie w kierunku niebieskim.

P: Skąd astronomowie wiedzą, jak bardzo światło jest przesunięte?

O: Astronomowie wiedzą, jak bardzo światło jest przesunięte, ponieważ pewne pierwiastki chemiczne, takie jak wapń czy tlen, mają unikalne odciski palców, których nie mają inne pierwiastki. Patrząc na różnicę między położeniem tych linii widmowych a miejscem, w którym powinny się znajdować, astronomowie mogą stwierdzić, jak daleko znajduje się dany obiekt, czy porusza się on w kierunku linii widmowych, czy też od nich oddala, a także jak szybko się porusza, ponieważ szybszy ruch powoduje zwiększenie odległości między liniami widmowymi a ich oczekiwanym położeniem.

P: Co powoduje przesunięcie ku czerwieni?

O: Przesunięcie ku czerwieni jest spowodowane oddaleniem się źródła od obserwatora, co powoduje zwiększenie długości fali. Występuje, gdy obiekt oddala się od Ziemi z powodu rozszerzania się czasoprzestrzeni lub ekspansji kosmicznej spowodowanej przez ciemną energię, która z czasem rozsuwa materię.

P: Co oznacza "wysokie z"?

O: Wysokie z odnosi się do obiektów o dużym przesunięciu ku czerwieni, co wskazuje, że są one bardzo odległe i szybko oddalają się od Ziemi z powodu ekspansji kosmicznej spowodowanej przez ciemną energię, która z czasem rozsuwa materię.

P: Czym różni się kosmologiczny redshift od dopplerowskiego blueshiftu?

O: Redshift kosmologiczny różni się od blueshiftu dopplerowskiego, ponieważ redshift kosmologiczny powstaje w wyniku ekspansji kosmicznej, natomiast blueshift dopplerowski powstaje w wyniku ruchu względnego pomiędzy dwoma obiektami, takimi jak jeden obiekt zbliżający się do innego obiektu lub jeden składnik układu podwójnego gwiazd poruszający się w kierunku Ziemi.