Τι είναι το Blueshift;

Η αστρονομία έχει ορισμένους όρους που ακούγονται εξωτικά για τον μη αστρονόμο. Οι περισσότεροι άνθρωποι έχουν ακούσει τα "έτη φωτός" και "parsec" ως όρους απομακρυσμένων μετρήσεων. Αλλά, οι άλλοι όροι είναι πιο τεχνικοί και μπορεί να ακούγονται "jargony" σε ανθρώπους που δεν γνωρίζουν πολλά για την αστρονομία. Δύο τέτοιοι όροι είναι "redshift" και "blueshift." Χρησιμοποιούνται για να περιγράψουν την κίνηση ενός αντικειμένου προς ή μακριά από άλλα αντικείμενα στο διάστημα.

Η εναλλαγή κόκκινου χρώματος υποδεικνύει ότι ένα αντικείμενο κινείται μακριά από εμάς. Το "Blueshift" είναι ένας όρος που χρησιμοποιούν οι αστρονόμοι για να περιγράψουν ένα αντικείμενο που κινείται προς ένα άλλο αντικείμενο ή προς εμάς. Κάποιος θα πει, "Αυτός ο γαλαξίας είναι blueshifted σε σχέση με τον Γαλαξία", για παράδειγμα. Σημαίνει ότι ο γαλαξίας κινείται προς το σημείο μας στο διάστημα. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για να περιγράψει την ταχύτητα που λαμβάνει ο γαλαξίας καθώς πλησιάζει το δικό μας.

Τόσο το redshift όσο και το blueshift καθορίζονται από τη μελέτη του φάσματος του φωτός που ακτινοβολείται από το αντικείμενο. Συγκεκριμένα, τα "δακτυλικά αποτυπώματα" των στοιχείων στο φάσμα (τα οποία λαμβάνονται με φασματογράφο ή φασματόμετρο) μετατοπίζονται προς το μπλε ή το κόκκινο ανάλογα με την κίνηση του αντικειμένου.

Το Blueshift είναι ένα άμεσο αποτέλεσμα μιας ιδιότητας της κίνησης ενός αντικειμένου που ονομάζεται το φαινόμενο Doppler, αν και υπάρχουν και άλλα φαινόμενα που μπορούν επίσης να οδηγήσουν στο φως να γίνει blueshifted. Ετσι δουλευει. Ας πάρουμε ξανά τον γαλαξία αυτό. Εκπέμπει ακτινοβολία με τη μορφή φωτός, ακτίνων Χ, υπεριώδους, υπέρυθρης ακτινοβολίας, ραδιοφώνου, ορατού φωτός και ούτω καθεξής. Καθώς προσεγγίζει έναν παρατηρητή στον γαλαξία μας, κάθε φωτόνιο (πακέτο φωτός) που εκπέμπει φαίνεται ότι παράγεται πιο κοντά στο προηγούμενο φωτόνιο. Αυτό οφείλεται στο φαινόμενο Doppler και στην σωστή κίνηση του γαλαξία (η κίνηση του μέσα στο διάστημα). Το αποτέλεσμα είναι ότι οι κορυφές των φωτονίων εμφανίζομαι να είναι πιο κοντά από ό, τι στην πραγματικότητα, καθιστώντας το μήκος κύματος του φωτός βραχύτερο (υψηλότερη συχνότητα και συνεπώς υψηλότερη ενέργεια), όπως καθορίζεται από τον παρατηρητή.

Το Blueshift δεν είναι κάτι που μπορεί να δει κανείς με το μάτι. Είναι μια ιδιότητα του πώς το φως επηρεάζεται από την κίνηση ενός αντικειμένου. Οι αστρονόμοι καθορίζουν το blueshift μετρώντας τις μικρές μετατοπίσεις στα μήκη κύματος του φωτός από το αντικείμενο. Κάνουν αυτό με ένα όργανο που χωρίζει το φως στα μήκη κύματος των συστατικών του. Κανονικά αυτό γίνεται με ένα "φασματόμετρο" ή άλλο όργανο που ονομάζεται "φασματογράφος". Τα δεδομένα που συλλέγουν καταγράφονται σε αυτό που ονομάζεται «φάσμα». Εάν οι πληροφορίες φωτός μας λένε ότι το το αντικείμενο κινείται προς εμάς, το γράφημα θα εμφανιστεί "μετατοπισμένο" προς το μπλε άκρο του ηλεκτρομαγνητικού φάσμα.

Μετρώντας τις φασματικές μετατοπίσεις του αστέρια στο Γαλαξίας, οι αστρονόμοι μπορούν να σχεδιάσουν όχι μόνο τις κινήσεις τους, αλλά και την κίνηση του γαλαξία στο σύνολό του. Θα εμφανιστούν αντικείμενα που απομακρύνονται από εμάς redshifted, ενώ τα αντικείμενα που πλησιάζουν θα είναι μπλε. Το ίδιο ισχύει και για τον παράδειγμα γαλαξίας που έρχεται προς το μέρος μας.

Η κατάσταση του παρελθόντος, του παρόντος και του μέλλοντος το σύμπαν είναι ένα καυτό θέμα στην αστρονομία και στην επιστήμη εν γένει. Και ένας από τους τρόπους με τους οποίους μελετάμε αυτές τις καταστάσεις είναι η παρατήρηση της κίνησης των αστρονομικών αντικειμένων γύρω μας.

Αρχικά, το σύμπαν θεωρήθηκε ότι σταμάτησε στην άκρη του γαλαξία μας, τον Γαλαξία. Αλλά, στις αρχές του 1900, αστρονόμος Ο Edwin Hubble βρήκαν ότι υπήρχαν γαλαξίες έξω από τις δικές μας (αυτές είχαν πράγματι παρατηρηθεί προηγουμένως, αλλά οι αστρονόμοι πίστευαν ότι ήταν απλώς ένα είδος νεφέλωμα, όχι ολόκληρα συστήματα αστέρια). Τώρα είναι γνωστό ότι υπάρχουν πολλά δισεκατομμύρια γαλαξίες σε ολόκληρο τον κόσμο.

Αυτό άλλαξε ολόκληρη την κατανόησή μας για το σύμπαν και σύντομα άνοιξε το δρόμο για την ανάπτυξη μιας νέας θεωρίας για τη δημιουργία και την εξέλιξη του σύμπαντος: τη Θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης.

Το επόμενο βήμα ήταν να καθορίσουμε πού βρισκόμαστε στη διαδικασία της καθολικής εξέλιξης και τι είδος του σύμπαντος στο οποίο ζούμε. Το ερώτημα είναι πραγματικά: είναι το σύμπαν επεκτείνεται; Συμβαλλόμενος? Στατικός?

Για να απαντήσουμε σε αυτό, οι αστρονόμοι μέτρησαν τις φασματικές μετατοπίσεις του τους γαλαξίες κοντά και μακριά, ένα έργο που εξακολουθεί να αποτελεί μέρος της αστρονομίας. Εάν οι μετρήσεις φωτός των γαλαξιών ήταν γενικά μπλουζίστικες, τότε αυτό θα σήμαινε ότι το σύμπαν συρρικνώνεται και ότι θα μπορούσαμε να κατευθυνθήκαμε για μια "μεγάλη κρίση", καθώς τα πάντα στον κόσμο συστέλλονται πίσω.

Εντούτοις, αποδεικνύεται ότι οι γαλαξίες, γενικά, υποχωρούν από εμάς και εμφανίζονται redshifted. Αυτό σημαίνει ότι το σύμπαν επεκτείνεται. Όχι μόνο αυτό, αλλά τώρα γνωρίζουμε ότι η καθολική επέκταση επιταχύνεται και ότι επιταχύνθηκε με διαφορετικό ρυθμό στο παρελθόν. Αυτή η αλλαγή στην επιτάχυνση οδηγείται από μια μυστηριώδη δύναμη γνωστή γενικά ως σκοτεινή ενέργεια. Έχουμε ελάχιστη κατανόηση του φύση της σκοτεινής ενέργειας, μόνο ότι φαίνεται να είναι παντού στο σύμπαν.

• Ο όρος "blueshift" αναφέρεται στη μετατόπιση των μηκών κύματος του φωτός προς το μπλε άκρο του φάσματος καθώς ένα αντικείμενο κινείται προς το μέρος μας στο διάστημα.
• Οι αστρονόμοι χρησιμοποιούν το blueshift για να κατανοήσουν τις κινήσεις των γαλαξιών προς το ένα το άλλο και προς την περιοχή του χώρου μας.
• Το Redshift ισχύει για το φάσμα του φωτός από τους γαλαξίες που απομακρύνονται από μας. δηλαδή, το φως τους μετατοπίζεται προς το κόκκινο άκρο του φάσματος.

• Cool Cosmos, coolcosmos.ipac.caltech.edu/cosmic_classroom/cosmic_reference/redshift.html.
• "Η ανακάλυψη του εξελιγμένου σύμπαντος." Το Διαστελλόμενο Σύμπαν, skyserver.sdss.org/dr1/en/astro/universe/universe.asp.
• NASA, NASA, imagine.gsfc.nasa.gov/features/yba/M31_velocity/spectrum/doppler_more.html.

Επεξεργάστηκε από Carolyn Collins Petersen.