Wat Redshift onthult over een object

Wanneer sterrenkijkers naar de nachtelijke hemel kijken, doen ze dat zie licht. Het is een essentieel onderdeel van het universum dat grote afstanden heeft afgelegd. Dat licht, formeel 'elektromagnetische straling' genoemd, bevat een schat aan informatie over het object waar het vandaan kwam, variërend van de temperatuur tot de bewegingen.

Astronomen bestuderen licht in een techniek die "spectroscopie" wordt genoemd. Het stelt hen in staat om het tot op zijn golflengtes te ontleden om een ​​zogenaamd "spectrum" te creëren. Ze kunnen onder andere zien of een object van ons weg beweegt. Ze gebruiken een eigenschap die een "roodverschuiving" wordt genoemd om de beweging te beschrijven van objecten die in de ruimte van elkaar weg bewegen.

Roodverschuiving treedt op wanneer een object dat elektromagnetische straling uitzendt zich terugtrekt van een waarnemer. Het gedetecteerde licht lijkt "roder" dan zou moeten zijn omdat het naar het "rode" uiteinde van het spectrum is verschoven. Roodverschuiving kan iemand niet 'zien'. Het is een effect dat astronomen in licht meten door de golflengtes ervan te bestuderen.

Een object (meestal "de bron" genoemd) zendt of absorbeert elektromagnetische straling van een specifieke golflengte of een reeks golflengten. De meeste sterren geven een breed scala van licht af, van zichtbaar tot infrarood, ultraviolet, röntgenstralen, enzovoort.

Terwijl de bron van de waarnemer weg beweegt, lijkt de golflengte "uit te rekken" of te toenemen. Elke piek wordt verder weg van de vorige piek uitgezonden wanneer het object achteruitgaat. Evenzo, terwijl de golflengte toeneemt (roder wordt), neemt de frequentie en dus de energie af.

Hoe sneller het object achteruitgaat, hoe groter de roodverschuiving. Dit fenomeen is te wijten aan de Doppler effect. Mensen op aarde zijn op vrij praktische manieren bekend met Doppler-verschuiving. Enkele van de meest voorkomende toepassingen van het doppler-effect (zowel roodverschuiving als blueshift) zijn politie-radarkanonnen. Ze kaatsen signalen af ​​van een voertuig en de hoeveelheid roodverschuiving of blueshift vertelt een officier hoe snel het gaat. Doppler-weerradar vertelt voorspellers hoe snel een stormsysteem beweegt. Het gebruik van Doppler-technieken in de astronomie volgt dezelfde principes, maar in plaats van sterrenstelsels te ticketen, gebruiken astronomen het om hun bewegingen te leren kennen.

De manier waarop astronomen roodverschuiving (en blauwverschuiving) bepalen, is door een instrument dat een spectrograaf (of spectrometer) wordt genoemd, te gebruiken om naar het door een object uitgezonden licht te kijken. Kleine verschillen in de spectrale lijnen tonen een verschuiving naar het rood (voor roodverschuiving) of het blauw (voor blauwverschuiving). Als de verschillen een roodverschuiving vertonen, betekent dit dat het object achteruitgaat. Als ze blauw zijn, nadert het object.

In de vroege jaren 1900 dachten astronomen dat het geheel universum was ingesloten in de onze heelal, de Melkweg. Echter, metingen gedaan van andere sterrenstelsels, waarvan werd gedacht dat het gewoon nevels in onze eigen nevels waren, toonden aan dat ze dat echt waren buiten van de Melkweg. Deze ontdekking werd gedaan door astronoom Edwin P. Hubble, gebaseerd op metingen van variabele sterren door een andere genoemde astronoom Henrietta Leavitt.

Verder werden roodverschuivingen (en in sommige gevallen blueshifts) gemeten voor deze sterrenstelsels, evenals hun afstanden. Hubble deed de verrassende ontdekking dat hoe verder een melkweg weg is, hoe groter de roodverschuiving ervan lijkt. Deze correlatie is nu bekend als Wet van Hubble. Het helpt astronomen de uitbreiding van het universum te definiëren. Het laat ook zien dat hoe verder objecten van ons verwijderd zijn, hoe sneller ze achteruitgaan. (Dit is in brede zin waar, er zijn bijvoorbeeld lokale sterrenstelsels die naar ons toe bewegen vanwege de beweging van onze " Lokale groep".) Voor het grootste deel verdwijnen objecten in het universum van elkaar en die beweging kan worden gemeten door hun roodverschuivingen te analyseren.

Astronomen kunnen roodverschuiving gebruiken om de beweging van de Melkweg te bepalen. Ze doen dat door de Doppler-verschuiving van objecten in onze melkweg te meten. Die informatie onthult hoe andere sterren en nevels bewegen ten opzichte van de aarde. Ze kunnen ook de beweging van zeer verre sterrenstelsels meten - "hoge roodverschuivingsstelsels" genoemd. Dit is een snelgroeiend gebied van astronomie. Het richt zich niet alleen op sterrenstelsels, maar ook op andere andere objecten, zoals de bronnen van Gamma-straal barst.

Deze objecten hebben een zeer hoge roodverschuiving, wat betekent dat ze met enorm hoge snelheden van ons af bewegen. Astronomen wijzen de brief toe z roodverschuiven. Dat verklaart waarom er soms een verhaal uitkomt dat zegt dat een sterrenstelsel een roodverschuiving heeft van z= 1 of zoiets. De vroegste tijdperken van het universum liggen op a z van ongeveer 100. Dus, roodverschuiving geeft astronomen ook een manier om te begrijpen hoe ver dingen zijn, naast hoe snel ze bewegen.

De studie van verre objecten geeft astronomen ook een momentopname van de toestand van het universum, zo'n 13,7 miljard jaar geleden. Toen begon de kosmische geschiedenis met de oerknal. Het universum lijkt niet alleen sinds die tijd te groeien, maar de expansie versnelt ook. De bron van dit effect is donkere energie, een niet goed begrepen deel van het universum. Astronomen die roodverschuiving gebruiken om kosmologische (grote) afstanden te meten, merken dat de versnelling niet altijd hetzelfde is geweest in de hele kosmische geschiedenis. De reden voor die verandering is nog steeds niet bekend en dit effect van donkere energie blijft een intrigerend onderzoeksgebied in de kosmologie (de studie van de oorsprong en evolutie van het universum.)

Bewerkt door Carolyn Collins Petersen.