Πως με την 'ερυθρή μετατόπιση' ξέρουμε ότι το Σύμπαν διαστέλλεται;

Από σελίδα της NASA 20-Απριλίου-2001

Redshift

Οι Αστρονόμοι γνωρίζουν πως το Σύμπαν διαστέλεται επειδή το φως από μακρυνούς γαλαξίες φαίνεται 'πιό κόκκινο' ή όπως λένε έχει μετατοπιστεί προς το ερυθρό. Οφείλεται στο φαινόμενο Doppler, στο οποίο τα φωτεινά κύματα είναι 'συμπιεσμένα' (μικρά μήκη κύματος, άρα προς το γαλάζιο) όταν η φωτεινή πηγή μετακινείται προς τον παρατηρητή και 'απλωμένα' (μεγάλα μήκη κύματος, άρα προς το ερυθρό) όταν η πηγή απομακρύνεται από αυτόν.

Αυτό συμβαίνει και στα ηχητικά κύματα επίσης, και για αυτό η σειρήνα του αστυνομικού αυτοκινήτου ακούγεται 'συρτά' όταν αυτό απομακρύνεται με μεγάλη ταχύτητα.

Πάντως, στο φως, η συχνότητα του ήχου ισοδυναμεί με το χρώμα. Οι υψηλότερες συχνότητες φαίνονται πιό γαλάζιες και οι χαμηλές συχνότητες φαίνονται πιό κόκκινες. Ετσι η "ερυθρή μετατόπιση" στο φως που μας έρχεται από τους γαλαξίες σημαίνει πως αυτοί οι γαλαξίες κινούνται μακρυά μας. Πως όμως όλοι οι γαλαξίες απομακρύνονται από μας; Μόνο αν το σύμπαν από μόνο του διαστέλλεται, όπως μας επιδεικνύεται από το μπαλόνι, κάτω.

Ballon

Μέτρηση της ταχύτητας

Η μέτρηση της ακτινικής ταχύτητας ενός αστέρα ή ενός γαλαξία σε σχέση με τη Γη,  γίνεται με βάση το φάσμα που λαμβάνουμε στη Γη. Αν είναι το ουράνιο σώμα ακίνητο ως προς τη Γη, και εκπέμπει ακτινοβολία τότε το φάσμα του είναι κανονικό. Δηλαδή τα διάφορα χρώματα (φασματικές γραμμές) στο φάσμα του ουρανίου σώματος, είναι στην ίδια θέση με τα χρώματα στα φάσματα των σωμάτων που εκπέμπουν από τη Γη.

Αν όμως το ουράνιο σώμα απομακρύνεται από μας, τότε οι φασματικές του γραμμές, είναι μετατοπισμένες από τις θέσεις που είχαν στην προηγούμενη περίπτωση, προς θέσεις με μεγαλύτερα μήκη κύματος (μετατόπιση προς το ερυθρό).

Τέλος αν το ουράνιο σώμα μας πλησιάζει, τότε οι φασματικές του γραμμές, είναι και πάλι μετατοπισμένες από τις θέσεις που είχαν στην πρώτη περίπτωση, αλλά προς θέσεις με μικρότερα μήκη κύματος (μετατόπιση προς το ιώδες).

Αποδεικνύεται πως ισχύει το πηλίκο:      Δλ/λο=Vr/C
όπου Δλ=η παρατηρούμενη μεταβολή στο φάσμα, λο=το κανονικό μήκος κύματος της φασματικής γραμμής, Vr=η ακτινική συνιστώσα της ταχύτητας που απομακρύνεται ή πλησιάζει το σώμα και c=η ταχύτητα του φωτός.
Από την σχέση αυτή βγαίνει η ταχύτητα απομάκρυνσης των γαλαξιών, σμηνών κ.ά. σωμάτων.

 

Home