Hva er Blueshift?

Med sine 2,5 millioner lysår er Andromedagalaksen den nærmeste spiralgalaksen til Melkeveien. Astronomer vet at den beveger seg mot Melkeveien fordi lyset er 'blåforskyvet'. Adam Evans/Wikimedia Commons.

Astronomi har en rekke begreper som høres eksotiske ut for ikke-astronomen. De fleste har hørt om 'lysår' og 'parsec' som termer for fjernmålinger. Men andre termer er mer tekniske og kan høres 'sjargony' ut for folk som ikke kan mye om astronomi. To slike termer er 'rødforskyvning' og 'blåforskyvning.' De brukes til å beskrive et objekts bevegelse mot eller bort fra andre objekter i rommet.

Rødforskyvning indikerer at et objekt beveger seg bort fra oss. 'Blueshift' er et begrep som astronomer bruker for å beskrive et objekt som beveger seg mot et annet objekt eller mot oss. Noen vil si: 'Den galaksen er blåforskyvet i forhold til Melkeveien', for eksempel. Det betyr at galaksen beveger seg mot vårt punkt i rommet. Den kan også brukes til å beskrive hastigheten galaksen tar når den nærmer seg vår.

Både rødforskyvning og blåforskyvning bestemmes ved å studere lysspekteret som utstråles fra objektet. Spesielt 'fingeravtrykk' av elementer i spekteret (som er tatt med en spektrograf eller et spektrometer), 'forskyves' mot det blå eller røde avhengig av bevegelsen til objektet.

Astronomer bruker Doppler-effekten til å måle frekvensen av lysbølger når et objekt beveger seg i forhold til observatøren. Frekvensen er kortere når den beveger seg mot deg, og objektet viser en blåforskyvning. Hvis objektet beveger seg bort, viser det en rødforskyvning. Dette viser seg i spektra av stjernelys som et skift i de svarte linjene (kalt absorpsjonslinjer) som vist her). Carolyn Collins Petersen

Hvordan bestemmer astronomer Blueshift?

Blueshift er et direkte resultat av en egenskap ved et objekts bevegelse kalt Doppler-effekten , selv om det er andre fenomener som også kan føre til at lyset blir blåskifte. Slik fungerer det. La oss ta den galaksen som et eksempel igjen. Det avgir stråling i form av lys, røntgen, ultrafiolett, infrarødt, radio, synlig lys og så videre. Når den nærmer seg en observatør i galaksen vår, ser det ut til at hvert foton (lyspakke) det sender ut, er produsert nærmere det forrige fotonet i tid. Dette skyldes Doppler-effekten og galaksens egenbevegelse (dens bevegelse gjennom verdensrommet). Resultatet er at fotonet topper seg vises å være nærmere hverandre enn de faktisk er, noe som gjør lysets bølgelengde kortere (høyere frekvens, og derfor høyere energi), som bestemt av observatøren.

Blueshift er ikke noe som kan sees med øyet. Det er en egenskap for hvordan lys påvirkes av et objekts bevegelse. Astronomer bestemmer blåforskyvning ved å måle små skift i bølgelengdene til lys fra objektet. Dette gjør de med et instrument som deler lyset i dets komponentbølgelengder. Normalt gjøres dette med et 'spektrometer' eller et annet instrument kalt en 'spektrograf'. Dataene de samler inn er grafisk inn i det som kalles et 'spektrum'. Hvis lysinformasjonen forteller oss at objektet beveger seg mot oss, vil grafen se 'forskjøvet' mot den blå enden av det elektromagnetiske spekteret.

Måling av Blueshifts of Stars

Ved å måle spektralforskyvningene av stjerner i Melkeveien , kan astronomer plotte ikke bare bevegelsene deres, men også bevegelsen til galaksen som helhet. Gjenstander som beveger seg bort fra oss vil dukke opp rødforskyvet , mens objekter som nærmer seg vil bli blåforskyvet. Det samme gjelder for eksempelgalaksen som kommer mot oss.

Astronomer kan bestemme hastigheten med hvilken Andromeda-galaksen kommer mot Melkeveien ved å måle blåforskyvningen. Kreditt: NASA; ESA; Z. Levay og R. van der Marel, STScI; T. Funn; og A. Mellinger

Er universet blåskiftet?

Fortiden, nåtiden og fremtidens tilstand universet er et hett tema innen astronomi og i vitenskap generelt. Og en av måtene vi studerer disse tilstandene på er å observere bevegelsen til de astronomiske objektene rundt oss.

Opprinnelig univers ble antatt å stoppe ved kanten av galaksen vår, Melkeveien. Men på begynnelsen av 1900-tallet, astronom Edwin Hubble fant ut at det var galakser utenfor vår (disse hadde faktisk blitt observert tidligere, men astronomer mente at de rett og slett var en slags tåke , ikke hele systemer av stjerner). Det er nå kjent for å være flere milliarder galakser over hele universet.

Dette endret hele vår forståelse av universet, og kort tid etter banet det vei for utviklingen av en ny teori om universets skapelse og utvikling: Big Bang Theory.

Å finne ut universets bevegelse

Det neste trinnet var å finne ut hvor vi er i prosessen med universell evolusjon, og hva snill av universet vi lever i. Spørsmålet er egentlig: utvider universet seg? kontrahering? Statisk?

For å svare på det målte astronomer spektralforskyvningene tilgalaksernær og fjern, et prosjekt som fortsetter å være en del av astronomi. Hvis lysmålingene til galaksene generelt sett ble blåforskyvet, ville dette bety at universet trekker seg sammen og at vi kan være på vei mot en 'stor knase' når alt i kosmos smeller sammen igjen.

Det akselererende, ekspanderende universet, viser påvirkningen av akselerert ekspansjon i de siste epoker av kosmisk historie. NASA/WMAP

Imidlertid viser det seg at galaksene generelt trekker seg tilbake fra oss og dukker opp rødforskyvet . Dette betyr at universet utvider seg. Ikke bare det, men vi vet nå at den universelle ekspansjonen akselererer og at den akselererte med en annen hastighet tidligere. Denne endringen i akselerasjon er drevet av en mystisk kraft kjent generisk som mørk energi . Vi har liten forståelse av naturen til mørk energi, bare at den ser ut til å være overalt i universet.

Viktige takeaways

• Begrepet 'blåforskyvning' refererer til skiftet i lysets bølgelengder mot den blå enden av spekteret når et objekt beveger seg mot oss i rommet.
• Astronomer bruker blueshift for å forstå bevegelser av galakser mot hverandre og mot vårt område i verdensrommet.
• Rødforskyvning gjelder lysspekteret fra galakser som beveger seg bort fra oss; det vil si at lyset deres forskyves mot den røde enden av spekteret.

Kilder

• Kult kosmos , coolcosmos.ipac.caltech.edu/cosmic_classroom/cosmic_reference/redshift.html.
• Oppdagelsen av det ekspanderende universet. Det ekspanderende universet , skyserver.sdss.org/dr1/en/astro/universe/universe.asp.
• NASA , NASA, imagine.gsfc.nasa.gov/features/yba/M31_velocity/spectrum/doppler_more.html.

Redigert avCarolyn Collins Petersen.