Hva Redshift avslører om et objekt

Når stjernekikkere ser opp på nattehimmelen, de se lys. Det er en essensiell del av universet som har reist over store avstander. Dette lyset, formelt kalt "elektromagnetisk stråling", inneholder en skattkammer av informasjon om gjenstanden den kom fra, alt fra dens temperatur til dens bevegelser.

Astronomer studerer lys i en teknikk som kalles "spektroskopi". Den lar dem dissekere den ned til bølgelengdene for å lage det som kalles et "spektrum". De kan blant annet fortelle om en gjenstand beveger seg bort fra oss. De bruker en egenskap som kalles en "rødforskyvning" for å beskrive bevegelsen til en gjenstander som beveger seg bort fra hverandre i verdensrommet.

Redshift oppstår når en gjenstand som sender ut elektromagnetisk stråling trekker seg fra en observatør. Det oppdagede lyset virker "rødere" enn det burde være fordi det forskyves mot den "røde" enden av spekteret. Redshift er ikke noe noen kan "se." Det er en effekt som astronomer måler i lys ved å studere bølgelengdene.

Et objekt (vanligvis kalt "kilden") avgir eller absorberer elektromagnetisk stråling med en spesifikk bølgelengde eller sett med bølgelengder. De fleste stjerner gir fra seg et bredt lysområde, fra synlig til infrarød, ultrafiolett, røntgen og så videre.

Når kilden beveger seg bort fra observatøren, ser bølgelengden ut til å strekke seg ut eller øke. Hver topp slippes lenger bort fra den forrige toppen når objektet blir forsiktig. På samme måte, mens bølgelengden øker (blir rødere), reduseres frekvensen, og derfor energien.

Jo raskere gjenstanden trekker seg, desto større er rødforskyvningen. Dette fenomenet skyldes Doppler effekten. Mennesker på jorden er kjent med Doppler-skift på ganske praktiske måter. For eksempel er noen av de vanligste anvendelsene av doppler-effekten (både rødskift og blåskift) politiradarpistoler. De spretter signaler fra et kjøretøy, og mengden rødskift eller blåskift forteller en offiser hvor raskt det går. Doppler værradar forteller prognosemakere hvor raskt et stormsystem beveger seg. Bruken av Doppler-teknikker i astronomi følger de samme prinsippene, men i stedet for billetter til galakser, bruker astronomer det for å lære om deres bevegelser.

Måten astronomer bestemmer rødskift (og blåskift) er å bruke et instrument som kalles et spektrograf (eller spektrometer) for å se på lyset som sendes ut av et objekt. Små forskjeller i spektrallinjene viser et skifte mot den røde (for rødskift) eller den blå (for blåskift). Hvis forskjellene viser en rødforskyvning, betyr det at objektet går tilbake. Hvis de er blå, nærmer objektet seg.

På begynnelsen av 1900-tallet trodde astronomer at hele univers var innkapslet i vår egen galakse, den Melkeveien. Imidlertid målinger gjort av andre galakser, som antas å være bare nebularer i våre egne, viste at de virkelig var utenfor av Melkeveien. Denne oppdagelsen ble gjort av astronom Edwin P. Hubble, basert på målinger av variable stjerner av en annen astronom som heter Henrietta Leavitt.

Videre ble rødskift (og i noen tilfeller blåskift) målt for disse galaksene, så vel som avstandene deres. Hubble gjorde den oppsiktsvekkende oppdagelsen at jo lenger borte en galakse er, desto større vises rødforskyvningen for oss. Denne sammenhengen er nå kjent som Hubbles lov. Det hjelper astronomer med å definere universets utvidelse. Det viser også at jo lenger gjenstandene er fra oss, jo raskere går de tilbake. (Dette er sant i bred forstand, det er for eksempel lokale galakser som beveger seg mot oss på grunn av bevegelsen fra vår " Lokal gruppe".) For det meste forsvinner objekter i universet bort fra hverandre, og bevegelsen kan måles ved å analysere deres rødskift.

Astronomer kan bruke rødskift for å bestemme bevegelsen til Melkeveien. Det gjør de ved å måle Doppler-skiftet av objekter i vår galakse. Denne informasjonen avslører hvordan andre stjerner og tåker beveger seg i forhold til jorden. De kan også måle bevegelsen til veldig fjerne galakser - kalt "høye rødforskyvningsgalakser". Dette er et raskt voksende felt av astronomi. Det fokuserer ikke bare på galakser, men også på andre andre objekter, som kildene til Gammastråle utbrudd.

Disse gjenstandene har en veldig høy rødskift, noe som betyr at de beveger seg bort fra oss med enormt høye hastigheter. Astronomer tildeler brevet z å rødskifte. Det forklarer hvorfor det noen ganger kommer ut en historie som sier at en galakse har en rødforskyvning av z= 1 eller noe sånt. Universets tidligste epoker ligger ved a z på rundt 100. Så, redshift gir også astronomer en måte å forstå hvor langt unna ting er i tillegg til hvor raskt de beveger seg.

Studien av fjerne objekter gir også astronomer et øyeblikksbilde av universets tilstand for rundt 13,7 milliarder år siden. Det var da kosmisk historie begynte med Big Bang. Universet ser ikke bare ut til å ekspandere siden den tid, men det ekspanderer også. Kilden til denne effekten er mørk energi, en ikke-godt forstått del av universet. Astronomer som bruker rødforskyvning for å måle kosmologiske (store) avstander, opplever at akselerasjonen ikke alltid har vært den samme gjennom hele den kosmiske historien. Årsaken til den endringen er fremdeles ikke kjent, og denne effekten av mørk energi er fortsatt et spennende studieområde i kosmologi (studiet av universets opprinnelse og evolusjon.)

Redigert av Carolyn Collins Petersen.