Kad zvijezde podignu pogled na noćno nebo, oni vidi svjetlost. To je bitni dio svemira koji je putovao velikim udaljenostima. Ta svjetlost, formalno nazvana "elektromagnetsko zračenje", sadrži riznicu podataka o objektu iz kojeg je došla, u rasponu od njegove temperature do kretanja.
Astronomi proučavaju svjetlost u tehnici koja se zove "spektroskopija". Omogućuje im da ga seciraju do njegovih valnih duljina kako bi stvorili ono što se naziva "spektar". Između ostalog, oni mogu odrediti da li se neki objekt udaljava od nas. Oni koriste svojstvo koje se naziva "crveno pomicanje" za opisivanje kretanja objekata koji se odmiču jedni od drugih u prostoru.
Promjena crvenog pomaka nastaje kada objekt koji emitira elektromagnetsko zračenje odstupi od promatrača. Otkriveno svjetlo čini se „crvenijim“ nego što bi trebalo biti jer je pomaknuto prema „crvenom“ kraju spektra. Redshift nije nešto što "netko može vidjeti". To je efekt koji astronomi mjere u svjetlu proučavajući njegove valne duljine.
Kako djeluje Redshift
Objekt (koji se obično naziva "izvor") emitira ili apsorbira elektromagnetsko zračenje određene valne duljine ili skupa valnih duljina. Većina zvijezda odašilje širok raspon svjetlosti, od vidljive do infracrvene, ultraljubičaste, rendgenske zrake i tako dalje.
Kako se izvor udaljava od promatrača, čini se kako se valna duljina "proteže" ili povećava. Svaki se vrh emitira dalje od prethodnog vrha kako se objekt povlači. Slično tome, dok se valna duljina povećava (postaje crvenija) frekvencija, a samim tim i energija, smanjuje se.
Što se brži objekt odstupi, to će se povećati crveni pomak. Do ovog fenomena dolazi zbog efekt doplera. Ljudi na Zemlji su upoznati sa Doplerovim pomakom na prilično praktične načine. Na primjer, neke od najčešćih primjena efekta doplera (crveni pomak i blueshift) su policijske radarske puške. Oni odbijaju signale s vozila, a količina crvenog pomaka ili pomicanja blues-a govori policajcu koliko brzo ide. Dopplerov meteorološki radar prognozira prognostičarima kako se brzo kreće olujni sustav. Upotreba Dopplerovih tehnika u astronomiji slijedi iste principe, ali umjesto da kupuju karte, astronomi je koriste kako bi naučili o svojim pokretima.
Način na koji astronomi određuju crveni pomak (i blueshift) je korištenje instrumenta koji se zove spektrograf (ili spektrometar) za gledanje svjetlosti koje emitira objekt. Sitne razlike u spektralnim linijama pokazuju pomak prema crvenom (za crveni pomak) ili plavom (za blueshift). Ako razlike pokažu crveni pomak, to znači da se objekt udaljava. Ako su plave boje, onda se objekt približava.
Širenje svemira
U ranim 1900-ima, astronomi su smatrali da je cjelina svemir bio zatvoren unutar našeg vlastitog galaksija, the mliječna staza. Međutim, mjerenja napravljena od drugih galaksije, za koje su se mislile da su jednostavno maglice unutar naše, pokazale da zaista jesu izvan Mliječnog puta. Ovo otkriće učinio je astronom Edwin P. Hubble, zasnovana na mjerenjima promjenjivih zvijezda drugog astronoma po imenu Henrietta Leavitt.
Nadalje, mjerenje crvenih pomaka (a u nekim slučajevima i plavih pomaka) mjereno je za te galaksije, kao i njihove udaljenosti. Hubble je otkrio iznenađujuće otkriće da što je galaksija udaljenija, to nam se čini veći crveni pomak. Ova korelacija je sada poznata kao Hubbleov zakon. To pomaže astronomima da definiraju širenje svemira. To također pokazuje da što su udaljeniji predmeti od nas, to se brže povlače. (To je istina u širokom smislu, postoje, primjerice, lokalne galaksije koje se kreću prema nama zbog gibanja naših " Lokalna grupa".) Predmeti u svemiru većinom se udaljavaju jedan od drugog i taj se pokret može mjeriti analizom njihovih crvenih pomaka.
Ostale uporabe crvene promjene u astronomiji
Astronomi mogu koristiti crveni pomak kako bi odredili kretanje Mliječnog puta. Oni to rade mjerenjem Dopplerovog pomaka objekata u našoj galaksiji. Te informacije otkrivaju kako se druge zvijezde i maglice kreću u odnosu na Zemlju. Oni također mogu mjeriti gibanje vrlo udaljenih galaksija - koje se nazivaju "galaksijama visokog crvenog pomaka". Ovo je polje koje se brzo razvija astronomija. Usredotočuje se ne samo na galaksije, već i na druge objekte, poput izvora u gama zračenja rafala.
Ovi predmeti imaju vrlo veliko crveno pomicanje, što znači da se udaljavaju od nas ogromnim brzinama. Astronomi dodijele pismo z pomaknuti crveno. To objašnjava zašto ponekad ispadne priča koja kaže da galaksija ima crveni pomak z= 1 ili nešto slično. Najstarije epohe svemira leže u a z od oko 100. Dakle, crveni pomak također astronomima omogućuje način da shvate koliko su stvari udaljene, koliko se brzo kreću.
Istraživanje udaljenih objekata astronomima također daje kratku sliku stanja svemira prije otprilike 13,7 milijardi godina. Tada je započela kozmička povijest s Velikim praskom. Čini se da se svemir od tada širi, već se i njegovo širenje ubrzava. Izvor ovog efekta je tamna energija, nedovoljno shvaćen dio svemira. Astronomi koji koriste crveni pomak za mjerenje kozmoloških (velikih) udaljenosti otkrivaju da ubrzanje nije uvijek bilo isto u kozmičkoj povijesti. Razlog za tu promjenu još uvijek nije poznat i ovaj učinak tamne energije ostaje intrigantno područje proučavanja kozmologije (proučavanje nastanka i evolucije svemira.)
Uredio Carolyn Collins Petersen.