Redshift - Lexicon of Astronomy

Lexikón astronómie: červený posun

Všeobecne tento termín znamená posun spektrálnych čiar (alebo spektrálnych zložiek) smerom k červenému koncu spektra.

kozmologický červený posun

Tento termín konkrétne znamená dôležitú astrofyzikálnu veličinu v kozmológii: kozmologický červený posun z (angl. červený posun). Často to nahrádza Údaj o vzdialenostiach, pretože z ľahšie sa určuje ako skutočná vzdialenosť kozmologického objektu (zvyčajne galaxie). Vzdialenosť sa riadi iba Hubblovým zákonom alebo (na väčšie vzdialenosti) kozmologickým modelom, ako sú svetové modely Friedmann. Čím väčší je červený posun, tým väčšia je vzdialenosť objektu.
Meradlom toho je aj kozmologický červený posun Vek kozmického objektu: čím väčší je červený posun, tým skôr bol objekt v kozme už prítomný. Je to preto, lebo pohľad na oblohu je v zásade pohľadom do minulosti: Svetlo, alebo všeobecnejšie povedané žiarenie nebeských objektov potrebuje určitý čas, aby dorazilo na zem kvôli rýchlosti vákua svetla Nakoniec je.

definícia

Ak pozorujeme emisiu zdroja pri určitej vlnovej dĺžke, červený posun sa všeobecne definuje ako podiel rozdielu medzi vlnovou dĺžkou v systéme pozorovateľa (index obs) a tie v emitorovom systéme (index em) na vlnovej dĺžke v systéme vysielača (pozri rovnicu vpravo).

Hubblov zákon

Edwin Hubble bol schopný v roku 1929 dokázať, že mnoho vzdialených galaxií uteká: vzďaľuje sa od nás. Aj keď Hubble skúmal iba 18 galaxií, tento výsledok sa potvrdil, pretože sa ich počet zvyšoval. Toto spojenie vstúpilo do kozmografie ako Hubblov jav. Hubblov zákon ukazuje jednu lineárny vzťah medzi červeným posunom z a vzdialenosť D. s konštantou proporcionality Hubblova konštanta H0. Linearita je však platná iba v blízkom vesmíre, konkrétne do maximálnej vzdialenosti 400 Mpc alebo z menej ako 0,1. U objektov, ktoré sú ďalej, sa linearita rozpadá. Všeobecnejšie to tak je H (bez indexu 0!) okolo Parametre Hubbla, the časovo závislé je.

Príklad: Quasar 3C 273

Napríklad najjasnejší kvasar s názvom 3C 273 má kozmologický červený posun o z = 0,158. Je to tesne nad limitmi Hubblovho zákona, ale ak sa pokúsite, dostanete vzdialenosť 658 Mpc alebo 2,14 miliárd svetelných rokov. To je obrovská vzdialenosť nielen pre pozemského laika, ale aj pre kozmologické štandardy. Žiarenie, ktoré sa k nám dnes dostane z 3C 273, tam bolo emitované, keď bola Zem asi o polovicu staršia ako dnes.

Dôvod: vesmír sa rozpína!

Príčina kozmologického červeného posunu je kozmická expanzia vesmíru. Vesmír ako celok možno v relativistickej kozmológii označiť ako časopriestor. Dynamika tohto štvorrozmerného potrubia podlieha zákonom všeobecnej relativity, tenzorovým Einsteinovým poľným rovniciam.
V počiatkoch relativistickej kozmológie sa zistilo, že to sú vesmíry bez hmoty oddeľovacie miestnosti. Tento vesmír samozrejme je Nie realizované v prírode, pretože pozorovaný vesmír je naplnený hmotou alebo, všeobecne povedané, energiou. Vesmery naplnené hmotou sa neskôr vyvinuli. Najmä Izby Robertson-Walker (H.P. Robertson 1935, A.G. Walker 1936) majú dodnes veľký význam. Tvoria časopriestorový základ (líniový prvok) pre svetové modely Friedmann, ktoré sú výsledkom aplikácie tejto metriky Robertson-Walker na rovnice poľa.

Existuje veľa červených posunov!

Pozorovaný červený posun zdroja sa skladá z rôznych efektov. Kozmologický príspevok je ten, o ktorom sa už diskutovalo kvôli rozšíreniu časopriestoru vesmíru. Existujú aj príspevky, ktoré sú zamerané lokálne účinky založené na pohybe. Tento posun v spektre sa vysvetľuje Dopplerov jav, ktorý je známy najmä pre akustické vlny. To isté platí pre elektromagnetické vlny: Pretože sa vysielač pohybuje pozdĺž čiary pohľadu vo vzťahu k pozorovateľovi, dochádza k „natiahnutiu“ elektromagnetických vĺn v prípade pohybu smerom od pozorovateľa, čo zodpovedá červenému posunu. Ak sa zdroj pohybuje smerom k pozorovateľovi, sú vlnové sledy „stlačené“ a dôjde k modrému posunu. Rozsah zmeny závisí od veľkosti Radiálna rýchlosť to znamená zložka rýchlosti premietnutá pozdĺž čiary pohľadu. Je to čisto kinematický, klasický efekt. Neďaleká galaxia Andromeda (M31, NGC 224), ktorá je v Miestnej skupine s Mliečnou cestou, sa pohybuje smerom k Mliečnej ceste a je posunutá modrou farbou.

Faktor modrého a červeného posunu

Keď hovoríme o červenom posune, nesmieme skrývať doplnkový výraz blueshift: Tu nastáva posun na druhý, krátkovlnný alebo vysokoenergetický koniec spektra. Rovnica červeného posunu uvedená vyššie z ukazuje, že ide o prevrátenú hodnotu faktora červeného posunu (faktora g) G mínus 1 je. The faktor z + 1 je (ak z kozmologický červený posun znamená) iba jeden Miera rozsahu vesmíru: objekt na z = 1 je vo vesmíre, ktorý bol len o polovicu menší ako dnešný miestny vesmír z = 0; objekt na z = 2 je vo vesmíre, ktorý je len o tretinu väčší ako náš lokálny vesmír atď.

Problém s úsporou energie? Nie!

Červený a modrý posun predstavuje ďalší problém porozumenia: Kde je energia žiarenia, keď napríklad na zem dorazí fotón so silnou červenou farbou zo vzdialenej galaxie? Neboj sa toho Zachovanie energetického zákona sa stáva Nie zranený. Energiu v referenčnom systéme galaxie je možné porovnať iba s energiou v referenčnom systéme Zeme, ak vezmeme do úvahy aj to, že vesmír vstupuje do galaxie v čase emisie fotónu. iné Vesmír bol ako keď fotón dorazil na Zem! Aby sme boli presní, dva referenčné systémy sa líšia faktorom mierky R (t), tiež Polomer sveta zavolal. „Kozmologické fotóny s červeným posunom“ sú podobné „gravitačným fotónom s červeným posunom“ v gravitačnom poli. Pretože energia žiarenia sa v oboch prípadoch stráca do (dynamického alebo zakriveného) časopriestoru. Kozmologický červený posun a gravitačný červený posun sú čisto geometrické efekty.
Odráža to však aj to Relativita Pozorovateľ sa v ňom odráža, pretože hrá úlohu v tom, v akom referenčnom systéme to sedí.

Vesmírny čas

Kozmologický červený posun z sa dá veľmi ľahko odvodiť z pozorovaní spektier. Ak vás zaujíma, aký starý je predmetný objekt s daným červeným posunom, potrebujete kozmologický model. Z pozorovania žiarenia kozmického pozadia je odvodená sada kozmologických parametrov, ktorá veľmi dobre popisuje náš vesmír. Tieto parametre zahŕňajú podiel temnej energie, podiel tmavej a baryonickej hmoty, parametre Hubbla a parametre zakrivenia. Ak ich poznáte, môžete červenému posunu priradiť vek kozmický čas (angl. kozmický čas) sa volá. Kozmický čas zodpovedá veku vesmíru od Veľkého tresku. Môže byť extrahovaný z Friedmannových rovníc a ukazuje závislosť od kozmologických parametrov.

Vyššie uvedený diagram zobrazuje vzťah medzi červeným posunom a vekom vesmíru ako graf. O z = 0 je miestny vesmír, teda naše bezprostredné okolie. Červený posun z = 1100 (tu nie je vidieť) označuje hranicu elektromagneticky pozorovateľného vesmíru. Pretože pri tomto červenom posune došlo Rekombinácia. Pri červených posunoch väčších ako asi tisíc nie je vesmír priehľadný (opticky hrubý), pretože žiarenie nemôže preniknúť do pôvodnej plazmy elektrónov a protónov. Počas rekombinácie bola plazma dostatočne chladná, aby jeden elektrón mohol byť zachytený jedným protónom. Vytvoril sa neutrálny vodík (HI) a vesmír sa stal priehľadným pre žiarenie (opticky tenký). Ako môžete vidieť na diagrame pod položkou Rekombinácia, vesmír bol starý asi 400 000 rokov, keď sa stal priehľadným. Náš miestny vesmír je už starý 13,7 miliárd rokov (ľavý okraj vyššie uvedeného diagramu).

Medzníky v kozmológii

The Informácie o vzdialenosti vzdialených astronomických objektov obsahuje veľké neistoty. Preto astronómovia používajú kozmologický červený posun z späť. Je to oveľa jednoduchšie určiť a menej náchylné na chyby ako vzdialenosť. Astronómovia merajú červené posuny spektroskopicky (spectro-z) alebo fotometrické (foto-z). Tu je niekoľko míľnikov v kozmológii:

O z = 0 je bezprostredné kozmologické susedstvo, to miestny vesmír. Až v tejto neskorej fáze vznikol vesmír Život.
O z = 1,0 začína podľa definície doména vysoký červený posun Predmety.
O z = 2,0 až 3,0 sledujeme maximum početnosti kvazarov. Hustota kvasaru bola v týchto časoch asi o 1 000 vyššia, pretože vesmír bol menší a tvorilo sa viac kvasarov.
O z = 5,0 bol vek Reionizácia hélia. Táto epocha je „ukážkou“ reionizácie vodíka.H ukážka'), pretože astronómovia ich pozorujú na kratšie vzdialenosti.
O z = 6,0 bol vekom reionizácie vodíka, prostredníctvom prvých zdrojov vysokej energie (vysokoenergetické žiarenie) (populácia III). V tejto oblasti sú veľmi vzdialené objekty, ktoré boli pozorované: Hu a kol. (2002) nájdený pomocou teleskopu Keck II 10 m za hviezdokopou Abell 370 volala sa galaxia HCM 6A. Pre nich červený posun o z = 6,56 možno odvodiť (príspevok: astro-ph/0203091).
Zahrnuté sú aj najvzdialenejšie dávky gama lúčov z

6.
Vo februári 2004 bola pomocou Keckovho ďalekohľadu objavená ešte vzdialenejšia galaxia: príslušná galaxia je 6,6

Mohlo by vás zaujímať: Spektrum - Die Woche: 48/2020