Redshift - Лексикон на астрономията

Лексикон на астрономията: Redshift

Като цяло този термин означава изместване на спектрални линии (или спектрални компоненти) към червения край на спектъра.

лексикон

космологично червено изместване

По-специално, този термин означава важна астрофизична величина в космологията: космологично червено изместване z (англ. червено изместване). Често замества това Посочване на разстояния, защото z е по-лесно да се определи, отколкото действителното разстояние до космологичния обект (обикновено галактика). Разстоянието следва само със закона на Хъбъл или (за по-големи разстояния) с космологичен модел като световните модели на Фридман. Колкото по-голямо е червеното изместване, толкова по-голямо е разстоянието на обекта.
Космологичното червено изместване също е мярка за това Възраст на космически обект: колкото по-голямо е червеното изместване, толкова по-рано обектът вече е присъствал в космоса. Това е така, защото погледът към небето по принцип е поглед в миналото: Светлината или най-общо казано радиацията на небесните обекти се нуждае от определено време, за да пристигне на земята, тъй като вакуумната скорост на светлината Накрая е.

определение

Ако човек наблюдава излъчването на източник с определена дължина на вълната, червеното изместване обикновено се определя като коефициент на разликата между дължината на вълната в системата на наблюдателя (индекс obs) и тези в емитерната система (индекс ем) над дължината на вълната в емитерната система (виж уравнението вдясно).

Законът на Хъбъл

Едуин Хъбъл успя да докаже през 1929 г., че много далечни галактики бягат: те се отдалечават от нас. Въпреки че Хъбъл е изследвал само 18 галактики, този резултат е потвърден, тъй като броят им се е увеличил. Тази връзка влезе в космографията като ефект на Хъбъл. Законът на Хъбъл показва такъв линейна връзка между червеното изместване z и разстояние Д. с константа на пропорционалност, константата на Хъбъл Н0. Линейността обаче е валидна само в близката Вселена, а именно до максимално разстояние от добри 400 Mpc или z по-малко от 0,1. За обекти, които са по-далеч, линейността се разпада. По-общо казано З. (без индекс 0!) около Параметри на Хъбъл, на зависим от времето е.

Пример: Quasar 3C 273

Например, най-яркият квазар, наречен 3C 273, има космологично червено изместване на z = 0,158. Въпреки че е малко над обхвата на валидност на закона на Хъбъл, ако се опита, резултатът е разстояние от 658 Mpc или 2,14 милиарда светлинни години. Това е огромно разстояние не само за земния неспециалист, но и за космологичните стандарти. Радиацията, която достига до нас днес от 3C 273, е била излъчена там, когато земята е била приблизително наполовина по-стара от днешната.

Причината: космосът се разширява!

Причината за космологичното червено изместване е космическо разширение на Вселената. Космосът като цяло може да бъде описан в релативистката космология като пространство-време. Динамиката на това четиримерно многообразие е подчинена на законите на общата теория на относителността, тензорните уравнения на полето на Айнщайн.
В ранните дни на релативистката космология бяха открити безматериални вселени, че детски стаи. Разбира се, че тази вселена е такава Не реализирани в природата, защото наблюдаваната Вселена е изпълнена с материя или най-общо казано с енергия. По-късно вселените, изпълнени с материя, бяха разработени. Особено Стаи на Робъртсън-Уокър (H.P. Робъртсън 1935 г., А.Г. Уокър 1936) са от голямо значение и до днес. Те формират пространствено-временната основа (линейния елемент) за световните модели на Фридман, които са резултат от прилагането на тази метрика на Робъртсън-Уокър към уравненията на полето.

Има много червени отмествания!

Наблюдаваното червено изместване на източник се състои от различни ефекти. Космологичният принос е този, който вече беше обсъден поради разширяването на пространството-времето на Вселената. Има и публикации, които са насочени локални ефекти базирани, като движение. Тази промяна в спектъра се обяснява с Доплер ефект, което е особено известно с акустичните вълни. Същото важи и за електромагнитните вълни: Тъй като излъчвателят се движи по зрителната линия по отношение на наблюдателя, има „разтягане“ на електромагнитните вълни в случай на отдалечаване от наблюдателя, това съответства на червеното изместване. Ако източникът се придвижи към наблюдателя, влаковите влакове са „компресирани“ и има синя смяна. Степента на смяната зависи от размера на Радиална скорост т.е. компонентът на скоростта, проектиран по линията на видимост. Това е чисто кинематичен, класически ефект. Близката галактика Андромеда (M31, NGC 224), която е в Местната група с Млечния път, се движи към Млечния път и е изместена в синьо.

Синя смяна и фактор на червена смяна

Ако се говори за червено преместване, не трябва да се крие допълнителният термин за блушифт: тук има преход към другия, късовълнов или високоенергиен край на спектъра. Показаното по-горе уравнение за червеното изместване z показва, че това е реципрочното на фактора на червеното изместване (g-фактор) G минус 1 е. The фактор z + 1 е (ако z космологичното червено изместване означава) само едно Мярка за степента на вселената: обект при z = 1 се намира във вселена, която е била само наполовина по-малка от днешната локална вселена z = 0; обект при z = 2 е във вселена, която е само една трета по-голяма от нашата локална вселена и т.н.

Проблем със запазването на енергията? Не!

Червените и сините отмествания създават допълнителен проблем за разбирането: Къде е радиационната енергия, ако напр. силно зачервеният фотон на далечна галактика пристига на земята? Не се притеснявайте Закон за запазване на енергията става Не ранен. Човек може да сравнява енергията в референтната система на галактиката с тази в земната референтна система само ако вземе предвид, че Вселената навлиза в галактиката по време на излъчването на фотона други Вселената беше като когато фотонът пристигна на земята! За да бъдем точни, двете референтни системи се различават по коефициента на мащаба R (t), също Световен радиус Наречен. „Космологичните фотони с червено изместване“ са подобни на „гравитационните фотони с червено изместване“ в гравитационното поле. Тъй като енергията на лъчението се губи и в двата случая в (динамичното или кривото) пространство-време. Космологичното червено изместване и гравитационното червено изместване са чисто геометрични ефекти.
Това обаче отразява и това Относителност на Наблюдателят се отразява в него, защото той играе роля, в коя референтна система се намира това.

Космическото време

Космологичното червено изместване z може да се извлече много лесно от наблюдения на спектрите. Ако се интересувате на колко години е въпросният обект с дадено червено изместване, имате нужда от космологичен модел. От наблюдението на космическия радиационен фон се извежда набор от космологични параметри, които много добре описват нашата Вселена. Тези параметри включват съотношението на тъмната енергия, съотношението на тъмната и барионната материя, параметрите на Хъбъл и параметрите на кривината. Ако го знаете, можете да зададете възраст на червено изместване космическо време (англ. космическо време) е наречен. Космическото време съответства на възрастта на Вселената от Големия взрив. Той може да бъде извлечен от уравненията на Фридман и показва зависимост от космологичните параметри.

Диаграмата по-горе показва връзката между червеното изместване и възрастта на Вселената като графика. В z = 0 е локалната вселена, т.е.нашата непосредствена околност. Червено изместване z = 1100 (да не се вижда тук) маркира границата на електромагнитната наблюдаема Вселена. Защото с това червено преместване настъпилото Рекомбинация. За червени измествания, по-големи от около хиляда, Вселената не е прозрачна (оптически дебел), тъй като радиацията не може да проникне в оригиналната плазма на електрони и протони. По време на рекомбинацията плазмата беше достатъчно хладна, за да може един електрон да бъде заловен от един протон. Образува се неутрален водород (HI) и Вселената стана прозрачна за радиацията (оптически тънък). Както можете да видите на диаграмата под записа Рекомбинация, Вселената е била на около 400 000 години, когато е станала прозрачна. Нашата локална вселена е вече на 13,7 милиарда години (ляв край на диаграмата по-горе).

Основни събития в космологията

The Информация за разстоянието на далечни астрономически обекти съдържат голяма несигурност. Ето защо астрономите използват космологичното червено изместване z обратно. Много по-лесно е да се определи и по-малко склонен към грешки, отколкото разстоянието. Астрономите измерват червените отмествания спектроскопски (спектро-z) или фотометрични (снимка-z). Ето няколко основни етапа в космологията:

  • В z = 0 е непосредственият космологичен квартал, това локална вселена. Едва в тази късна фаза се формира космосът Живот.
  • В z = 1,0 започва по дефиниция домейна на високо червено изместване Обекти.
  • В z = 2,0 до 3,0 наблюдаваме максимума от изобилието на квазарите. По това време плътността на квазарите е била около 1000 по-висока, тъй като Вселената е била по-малка и са се образували повече квазари.
  • В z = 5,0 беше възрастта на Реионизация на хелий. Тази епоха е „визуализацията“ на реионизацията на водорода.H визуализация'), защото астрономите ги наблюдават на по-къси разстояния.
  • В z = 6,0 е епохата на реионизация на водорода, чрез интензивни високоенергийни радиационни източници, първите звезди (население III). В тази област има много отдалечени обекти, които са наблюдавани: Hu et al. (2002) намерен с телескопа Keck II 10m зад клъстера Abell 370 наречена галактика HCM 6A. За тях червено преместване на z = Може да се извлече 6.56 (хартия: astro-ph/0203091).
    Включени са и най-отдалечените гама-лъчи z

6-то.
През февруари 2004 г. по подобен начин беше открита още по-далечна галактика с телескопа Кек: въпросната галактика е 6,6

Може да се интересувате и от: Spektrum - Die Woche: 48/2020