Przesunięcie ku czerwieni
Przesunięcie w czerwieni to sposób, którego astronomowie używają do określenia odległości każdego obiektu znajdującego się bardzo daleko we Wszechświecie. Zmiana koloru czerwonego jest jednym z przykładów efektu Dopplera.
Najprostszym sposobem na doświadczanie efektu Dopplera jest słuchanie poruszającego się pociągu. Gdy pociąg porusza się w kierunku osoby, dźwięk, który wydaje w jej kierunku, brzmi jakby miał wyższy ton, ponieważ częstotliwość dźwięku jest trochę ściśnięta. W miarę oddalania się pociągu, dźwięk rozpręża się i wydaje się, że ma wyższy ton, ponieważ częstotliwość dźwięku jest nieco ściskana razem. To samo dzieje się ze światłem, gdy obiekt, który emituje światło, porusza się bardzo szybko. Obiekt, taki jak gwiazda lub galaktyka, który jest daleko i porusza się w naszym kierunku, będzie wyglądał bardziej niebiesko niż zwykle. Nazywa się to niebieskim przesunięciem. Gwiazda lub galaktyka oddalająca się od nas będzie wyglądać bardziej czerwono, niż gdyby źródło nie poruszało się w naszym układzie odniesienia. To właśnie tutaj przesunięcie ku czerwieni otrzymało swoją nazwę, ponieważ kolory są przesunięte w kierunku czerwonego końca widma.
Powodem, dla którego astronomowie mogą stwierdzić, jak daleko przesuwa się światło, jest fakt, że pierwiastki chemiczne, takie jak wodór i tlen, mają unikalne odciski palców światła, których nie ma żaden inny pierwiastek. Astronomowie używają spektroskopii do analizy światła z obiektu (galaktyki lub gwiazdy). Kiedy już się o tym dowiedzą, sprawdzają, czy nie ma różnicy między miejscem, w którym liniespektralne są porównywane z miejscem, w którym normalnie się znajdują. Na tej podstawie mogą stwierdzić, czy porusza się ono w naszym kierunku, czy też z dala od nas, a także jak szybko się porusza. Im szybciej leci, tym dalej linie spektralne znajdują się od ich normalnego położenia w widmie.
To jest przykład czerwonej zmiany. Po lewej stronie jest promień światła Słońca, a po prawej z odległej galaktyki. Jak widzisz, wszystkie linie przesuwają się w kierunku czerwonego końca widma z powodu przesunięcia czerwieni.
Pytania i odpowiedzi
P: Co to jest przesunięcie ku czerwieni?
O: Przesunięcie ku czerwieni to sposób, w jaki astronomowie określają prędkość dowolnego obiektu znajdującego się bardzo daleko we Wszechświecie. Jest to przykład efektu Dopplera, gdzie światło obiektu poruszającego się w naszym kierunku będzie wyglądało bardziej niebiesko (przesunięcie niebieskie), a światło obiektu oddalającego się od nas będzie wyglądało bardziej czerwono (przesunięcie czerwone).
P: Jak można doświadczyć efektu Dopplera?
O: Najłatwiejszym sposobem doświadczenia efektu Dopplera jest słuchanie jadącego pociągu. Gdy zbliża się do człowieka, dźwięk, który wydaje, brzmi jakby miał wyższy ton, ponieważ częstotliwość dźwięku jest nieco ściśnięta. W miarę jak pociąg się oddala, dźwięk się rozciąga i brzmi w niższej tonacji.
P: Jak astronomowie mierzą przesunięcie ku czerwieni?
O: Astronomowie wykorzystują spektroskopię do analizy światła obiektu (galaktyki lub gwiazdy). Kiedy już to wiedzą, sprawdzają, jak duża jest różnica między miejscem, w którym znajdują się linie widmowe, w porównaniu z miejscem, w którym znajdują się normalnie. Na podstawie tej informacji można stwierdzić, czy obiekt porusza się w naszą stronę, czy też od nas, a także jak szybko się porusza. Im szybciej się porusza, tym bardziej jego linie widmowe są przesunięte w stosunku do ich normalnej pozycji w widmie.
P: Co powoduje przesunięcie niebieskie?
O: Przesunięcie niebieskie występuje, gdy obiekt emitujący światło porusza się bardzo szybko w naszą stronę. To powoduje, że jego światło wydaje się bardziej niebieskie niż zwykle, z powodu kompresji jego fal częstotliwościowych, gdy zbliża się do naszego układu odniesienia.
P: Jakich pierwiastków używają astronomowie do spektroskopii?
O: Astronomowie wykorzystują w spektroskopii pierwiastki chemiczne, takie jak wodór i tlen, ponieważ pierwiastki te posiadają unikalne linie papilarne światła, których nie posiadają żadne inne pierwiastki.
P: Skąd wzięła się nazwa przesunięcie ku czerwieni? O: Nazwa redshift pochodzi od tego, że kiedy obiekt oddala się od nas w naszym układzie odniesienia, jego światło wydaje się bardziej czerwone niż zwykle z powodu rozciągnięcia jego fal częstotliwości - w ten sposób kolory przesuwają się w kierunku czerwonego końca widma.
P: Co się dzieje, gdy obiekt porusza się szybciej? O: Jeśli obiekt porusza się szybciej, astronomowie mogą to stwierdzić, patrząc na to, o ile bardziej oddalone od siebie są jego linie widmowe w porównaniu z ich normalnym położeniem w widmie - co wskazuje na większy dystans, jaki przebyły te fale z powodu zwiększonej prędkości.
