Красное смещение

Увеличение длины волны электромагнитного излучения Линии сил в видимом спектре из сверхскопление далеких галактик (справа) по сравнению с линиями поглощения в видимом спектре Солнца (слева). Стрелки на красное смещение. Длина волны увеличения по направлению к красному и дальше (частота уменьшается).

В физике красное смещение - это явление, при котором электромагнитное излучение (например, свет ) от объекта подвергается увеличению длины волны. Независимо от того, является ли излучение видимым, «красное смещение» означает увеличение длины волны, эквивалентное уменьшению волны частоты и энергии фотона в соответствии с волной и квантовые теории света.

Ни излучаемый, ни воспринимаемый свет не обязательно должен быть красным; Этот термин относится к восприятию человека более длинных волн как красный, что соответствует участку внешнего вида с самыми последними волнами. Примерами красного цвета являются гамма-луч, воспринимаемый как рентгеновское излучение, или изначально видимый свет, воспринимаемый как радиоволны. Противоположность красному смещению - это синее смещение, при длине волн укорачиваются, а энергия увеличивается. Однако более распространенным термином является красное смещение.

Есть три основных причины красных смещений в астрономии и космологии:

1. Объекты расходятся (или сближаются) в космосе. Это пример эффект Доплера..
2. Само пространство расширяется, в результате чего объекты разделяются без изменения своего положения в пространстве. Это известно как космологическое красное смещение. Все достаточно далекие источники света (обычно на расстоянии более нескольких миллионов световых лет ) демонстрируют красное смещение, соответствующее скорости увеличения их расстояния от Земли, известное как закон Хаббла.
3. Гравитационное красное смещение - это релятивистский эффект наблюдаемый из-за сильных гравитационных полей, которые искажают пространство-время и воздействуют на свет и другие частицы.

Знание красных смещений и "голубые сдвиги" использовалось для разработки нескольких наземных технологий, таких как доплеровский радар и радар. Красные с ущерба также видны при спектроскопических наблюдениях астрономических объектов. Его значение обозначается буквой z.

A специальная релятивистская формула красного с ущерба (и ее классическое приближение ) может найти решение красного с ущерба близлежащего объекта, когда пространство-время квартира. Однако во многих контекстах, таких как черные дыры и космология Большого взрыва, красные с ущербом необходимо рассчитывать с использованием общей теории относительности. Особые релятивистские, гравитационные и космологические красные смещения можно понять под зонтиком преобразования системы отсчета. Существуют и другие физические процессы, которые приводят к сдвигу частоты электромагнитного излучения, включая рассеяние и оптические эффекты ; однако формирующие изменения от истинного красного смещения обычно не регистрируются как таковые (см. раздел физическая оптика и перенос излучения).

Красное смещение и синее смещение

Содержание

• 1 История
• 2 Измерение, характеристика и интерпретация
• 3 Формулы красного смещения
  • 3.1 Эффект Доплера
  • 3.2 Расширение пространства
    • 3.2. 1 Математический вывод
    • 3.2.2 Различение космологических и локальных эффектов
  • 3.3 Гравитационное красное смещение
• 4 Наблюдения в астрономии
  • 4.1альные наблюдения
  • 4.2 Внегалактические наблюдения
  • 4.3 Наивысшие красные смещения
  • 4.4 Красное смещение обзоры
• 5 Эффекты от физических оптики или переноса излучения
• 6 Ссылки
• 7 Источники
  • 7.1 Статьи
  • 7.2 Книги
• 8 Внешние ссылки

История

История Эта тема началась с развития в 19 веке волновой механики и исследования явлений, связанных с эффектом Доплера. Эффект назван в честь Кристиана Доплера, который использует первое известное объяснение явлений в 1842 году. Гипотеза была проверена и подтверждена для звуковых волн голландцами ученый Христофорусский покупает бюллетень в 1845 году. Допустим, различные виды цвета из звезды можно отнести к их движению относительно Земли, согласно положениям ко всему миру волнам. Однако до того, как это было проверено, цвета в основном обусловлены температурой звезды, а не движением. Лишь допплер был подтвержден позже подтвержденными наблюдениями за красным смещением.

Первое доплеровское красное смещение было описано французским физиком Ипполитом Физо в 1848 году, который указал на смещение спектральных линий, наблюдаемое у звезд, как следствие эффекта Доплера.. Эффект иногда называют «эффектом Доплера - Физо». В 1868 году британский астроном Уильям Хаггинс первым определил с помощью этого метода скорость звезды, удаляющейся от Земли. В 1871 году оптическое красное смещение было подтверждено, когда это явление наблюдалось в линиях фраунгофера с использованием вращения Солнца, около 0,1 Å в красном. В 1887 году Фогель и Шайнер открыли годовой эффект Доплера, ежегодное изменение звезд доплеровского сдвига, расположенных вблизи эклиптики, из-за орбитальной скорости Земли. В 1901 году Аристарх Белопольский проверил оптическое красное смещение в лаборатории, используя систему вращающихся зеркал.

Самым ранним появлением термина «красное смещение» в печати является американским астрономом Уолтером С. Адамсом в 1908 году, в котором он возбуждается «Два метода исследования этой природы красного с ущербом туманности». Слово не появлялось без дефиса примерно до 1934 года Виллемом де Ситтером, что, возможно, указывает на то, что до этого момента его немецкий эквивалент, Rotverschiebung, использовался чаще.

начало наблюдений в 1912 году, Весто Слайфер обнаружил, что большинство спиральных галактик, которые тогда считались спиральными туманностями, имели большие красные с ущерба. Слайфер впервые сообщает о своих измерениях в первом томе бюллетеня Обсерватории Лоуэлла. Три года спустя он написал обзор в журнале Popular Astronomy. В нем он заявляет, что «позволяет исследовать не только спектры спиралей, но и их скорость». Слайфер сообщил о скорости 15 спиральных туманностей, разбросанных по всей небесной сфере, все, кроме трех, имеют наблюдаемые "положительные" (то есть обратные) скорости. Вперед Эдвин Хаббл проявляет приблизительную зависимость между красными смещениями таких «туманностей» и расстояниями до них, сформулировав свой одноименный закон Хаббла. Эти наблюдения подтвердили работу Фридмана 1922 года, в которой он вывел уравнения Александра Фридмана - Леметра. Сегодня они считаются убедительным свидетельством расширяющейся Вселенной и теории Большого взрыва.

Измерение, характеристики и интерпретация

Кандидаты в галактики с большим красным смещением в Сверхглубокое поле Хаббла 2012

Можно измерить спектр света, исходящего от источника ( см. Иллюстрацию идеализированного вверху справа). Чтобы определить красное смещение, ищут в спектре особенности, такие как линии поглощения, эмиссионные линии или другие вариации интенсивности света. Эти особенности можно сравнить с известными способами различных химических соединений, обнаруженными в экспериментах, в которых находится соединение на Земле. Очень распространенный атомарный элемент в космосе - это водород. Спектр безликого света, проходящего через водород, будет иметь характерный спектр, характерный для водорода, имеет особенности через равные промежутки времени. Если ограничиться линиями поглощения, это будет похоже на иллюстрацию (вверху справа). Если такой же образец интервалов обнаружен в наблюдаемом спектре от удаленного источника, но происходит со смещенными длинами волн, его также можно идентифицировать как водород. Если в обоих спектрах идентифицируется одна и та же спектральная линия, но на разных длинах волн, то красное смещение можно использовать, приведенную таблицу. Для определения красного цвета объекта таким образом требуется диапазон частот или длин волн. Чтобы вычислить красное смещение, чтобы узнать длину волны излучаемого света в системе покоя источника: другими словами, длину волны, которую бы измерить наблюдатель, находящийся рядом с источником и сопровождающий его. Используется этот метод с использованием спектральных линий, описанный здесь, в астрономических приложениях. Красные с ущерба рассчитывать, глядя на неидентифицированные объекты, частота покоя которых неизвестна, или со спектром без признаков, или белым шумом (случайные колебания в спектре).

Красное смещение (и blueshift) может характеризоваться относительной разницей между наблюдаемой и излучаемой длинами волн (или оценкой) объекта. В астрономии это изменение принято обозначать с помощью безразмерной величины, называемой z. Если λ представляет длину волны, а f представляет собой частоту (обратите внимание, λf = c, где c - скорость света ), тогда z определяется уравнениями:

Расчет красного смещения, $z\; \{\backslash \; displaystyle\; z\}$

На основе длины волны	На основе частоты
$z\; =\; \lambda \; obsv\; -\; \lambda \; emit\; \lambda \; emit\; \{\backslash \; displaystyle\; z\; =\; \{\backslash \; frac\; \{\backslash \; lambda\; \_\; \{\backslash \; mathrm\; \{obsv\}\}\; -\; \backslash \; lambda\; \_\; \{\backslash \; mathrm\; \{emit\}\}\}\; \{\backslash \; lambda\; \_\; \{\backslash \; mathrm\; \{emit\}\}\}\}\}$	$z\; =\; femit\; -\; fobsvfobsv\; \{\backslash \; displaystyle\; z\; =\; \{\backslash \; frac\; \{f\; \_\; \{\backslash \; mathrm\; \{emit\}\}\; -f\_\; \{\backslash \; mathrm\; \{obsv\}\}\}\; \{f\; \_\; \{\backslash \; mathrm\; \{obsv\}\}\}\}\}$
$1\; +\; z\; =\; \lambda \; obsv\; \lambda \; испустить\; \{\backslash \; displaystyle\; 1\; +\; z\; =\; \{\backslash \; frac\; \{\backslash \; lambda\; \_\; \{\backslash \; mathrm\; \{\; obsv\}\}\}\; \{\backslash \; lambda\; \_\; \{\backslash \; mathrm\; \{emit\}\}\}\}\}$	$1\; +\; z\; =\; femitfobsv\; \{\backslash \; displaystyle\; 1\; +\; z\; =\; \{\backslash \; frac\; \{f\; \_\; \{\backslash \; mathrm\; \{emit\}\}\}\; \{f\; \_\; \{\backslash \; mathrm\; \{obsv\}\}\}\}\}$

После измерения z различие между красным и синим смещением просто зависит от того, положительное или отрицательное значение z. Например, эффект Доплера голубые с ущербом (z < 0) are associated with objects approaching (moving closer to) the observer with the light shifting to greater энергии. И наоборот, красные с эффектом эффекта Доплера (z>0) связаны с объектами, удаляющиеся (удаляющиеся) от наблюдателя со смещением света в более низкую Аналогичным образом, гравитационные голубые смещения связаны со светом, излучаемого, находящимся в более слабом гравитационном поле, которое наблюдается изнутри более сильного гравитационного поля, тогда как гравитационное красное смещение подразумевает противоположные условия. Смещение. формулы

В общей теории относительности можно вывести несколько важных частных частных лиц для геометрии красного пространства в некоторых специальных условиях пространства-времени, как показано в следующей таблице.

Сводка красного с ущерба

Тип красного смещения	Геометрия	Формула
Релятивистский доплер	пространство Минковского (плоское пространство ство-время)	Для движения полностью в радиальном направлении или в направлении прямой видимости:. $1\; +\; z\; знак\; равно\; \gamma \; (1\; +\; v\; \parallel \; c)\; знак\; равно\; 1\; +\; v\; \parallel \; c\; 1\; -\; v\; \parallel \; c\; \{\backslash \; displaystyle\; 1\; +\; z\; =\; \backslash \; gamma\; \backslash \; left\; (1\; +\; \{\backslash \; frac\; \{v\; \_\; \{\backslash \; parallel\}\}\}\}\; \{c\}\}\; \backslash \; right)\; =\; \{\backslash \; sqrt\; \{\backslash \; frac\; \{1\; +\; \{\backslash \; frac\; \{v\; \_\; \{\; \backslash \; parallel\}\}\; \{c\}\}\}\; \{1\; -\; \{\backslash \; frac\; \{v\; \_\; \{\backslash \; parallel\}\}\; \{c\}\}\}\}\}\}$. $z\; \approx \; v\; \parallel \; c\; \{\backslash \; displaystyle\; z\; \backslash \; приблизительно\; \{\backslash \; frac\; \{v\; \_\; \{\backslash \; parallel\}\}\; \{c\}\}\}$для малых $v\; \parallel \; \{\backslash \; displaystyle\; v\; \_\; \{\backslash \; parallel\}\}$. Для движения полностью в поперечном направлении:. $1\; +\; z\; =\; 1\; 1\; -\; v\; 2\; c\; 2\; \{\backslash \; displaystyle\; 1\; +\; z\; =\; \{\backslash \; frac\; \{1\}\; \{\backslash \; sqrt\; \{1\; -\; \{\backslash \; frac\; \{v\; ^\; \{2\}\}\; \{c\; ^\; \{2\}\}\}\}\}\; \}$
Космологическое красное смещение	FLRW пространство-время (расширяющаяся вселенная Большого взрыва)	$1\; +\; z\; =\; anowathen\; \{\backslash \; displaystyle\; 1\; +\; z\; =\; \{\backslash \; frac\; \{a\; \_\; \{\backslash \; mathrm\; \{now\}\; \}\}\; \{a\; \_\; \{\backslash \; mathrm\; \{then\}\}\}\}\}$
Гравитационное красное смещение	Любое стационарное пространство-время (например, геом етрия Шварцшильда )	$1\; +\; z\; =\; gtt\; (получатель)\; gtt\; (источник)\; \{\backslash \; displaystyle\; 1\; +\; z\; =\; \{\backslash \; sqrt\; \{\backslash \; frac\; \{g\_\; \{tt\}\; (\{\backslash \; text\; \{Receiver\}\})\}\; \{g\_\; \{tt\}\; (\{\backslash \; text\; \{source\}\})\}\}\}\}$. Для геометрии Шварцшильда $1\; +\; z\; =\; 1-2\; GM\; c\; 2\; r\; приемник\; 1-2\; GM\; c\; 2\; r\; источник\; \{\backslash \; displaystyle\; 1\; +\; z\; =\; \{\; \backslash \; sqrt\; \{\backslash \; frac\; \{1\; -\; \{\backslash \; frac\; \{2GM\}\; \{c\; ^\; \{2\}\; r\; \_\; \{\backslash \; text\; \{Receiver\}\}\}\}\}\; \{1\; -\; \{\backslash \; frac\; \{2GM\}\; \{c\; ^\; \{2\}\; r\; \_\; \{\; \backslash \; text\; \{source\}\}\}\}\}\}\}\}$

Эффект Доплера

Эффект Доплера, желтый (~ 575 нм длина волны) шар выглядит зеленоватым (синее смещение до ~ Длина волны 565 нм), приближающийся к наблюдателю, становится оранжевым (красное смещение до длины волны ~ 585 нм) по мере прохождения и становится желтым, когда движение прекращается. Чтобы наблюдать такое изменение цвета, объект должен двигаться со скоростью примерно 5200 км / с, что примерно в 75 раз быстрее, чем рекорд скорости для самого быстрого искусственного космического зонда .

наблюдателя, возникает красное смещение (z>0); если источник движется к наблюдателю, то синее смещение (z < 0) occurs. This is true for all electromagnetic waves and is explained by the эффект Доплера. Следовательно, этот тип красного ущерба называется красным смещением Доплера. v, что намного меньше скорости света (v ≪ c), красное смещение означает как

$z\; \approx \; vc\; \{\backslash \; displaystyle\; z\; \backslash \; приблизительно\; \{\backslash \; frac\; \{v\}\; \{c\}\}\}$(поскольку $\gamma \; \approx \; 1\; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; gamma\; \backslash \; приблизительно\; 1\}$)

, где c - скорость света. В классическом эффекте Доплера частота источника не изменяется, но рецессионное движение вызывает иллюзию более низкой частоты.

Более полное рассмотрение доплеровского красного с нарушением требует рассмотрения релятивистских эффектов, связанных с движением источников, близких к скорости света., близкой к скорости света, будут испытывать отклонения от приведенной выше формулы из-за замедление времени из специальной теории относительности, которое можно исправить, введя фактор Лоренца γ в классическую формулу Доплера следующим образом (для движения исключительно на луче зрения):

$1\; +\; z\; =\; (1\; +\; vc)\; \gamma .\; \{\backslash \; displaystyle\; 1\; +\; z\; =\; \backslash \; left\; (1\; +\; \{\backslash \; frac\; \{v\}\; \{c\}\}\; \backslash \; right)\; \backslash \; gamma.\}$

Это явление впервые было обнаружено в эксперименте 1938 года, проведенном Гербертом Э. Айвсом и Г. Стилуэлла, названный эксперимент Айвса - Стилвелла.

Фактор Лоренца зависит только от величины скорости, это приводит к тому, что красное смещение, связанное с релятивистской поправкой, не зависит от ориентации источника движения. Напротив, классическая часть формулы зависит от проекции движения прямого источника на линия видимости, что дает разные результаты дляразных ориентаций. Если θ - это угол между направлением относительного движения и направлением излучения в кадре наблюдателя (нулевой угол находится прямо от наблюдателя), полная форма релятивистского эффекта Доплера принимает следующий вид:

$1\; +\; z\; =\; 1\; +\; v\; соз\; \; (\theta )\; /\; c\; 1\; -\; v\; 2\; /\; c\; 2\; \{\backslash \; displaystyle\; 1\; +\; z\; =\; \{\backslash \; frac\; \{1\; +\; v\; \backslash \; cos\; (\backslash \; theta)\; /\; c\}\; \{\backslash \; sqrt\; \{1-v\; ^\; \{2\}\; /\; c\; ^\; \{2\}\}\}\}\; \}$

и для движения только на линии прямой видимости (θ = 0 °) это уравнение сводится к:

$1\; +\; z\; =\; 1\; +\; v\; /\; c\; 1\; -\; v\; /\; c\; \{\backslash \; displaystyle\; 1\; +\; z\; =\; \{\backslash \; sqrt\; \{\backslash \; frac\; \{1\; +\; v\; /\; c\}\; \{1-v\; /\; c\}\}\}$

Для особого случая, когда свет движется под прямым углом (θ = 90 °) к направлению относительного движения в кадре наблюдателя, релятивистское красное смещение известно как поперечное красное смещение, а красное смещение:

$1\; +\; z\; =\; 1\; 1\; -\; v\; 2\; /\; c\; 2\; \{\backslash \; displaystyle\; 1\; +\; z\; =\; \{\backslash \; frac\; \{1\}\; \{\; \backslash \; sqrt\; \{1-v\; ^\; \{2\}\; /\; c\; ^\; \{2\}\}\}\}\}$

измеряется, даже если объект не движется от наблюдателя. Даже когда источник движется к наблюдателю, если есть поперечная составляющая движения, тогда есть некоторая скорость, при которой расширение просто отменяет ожидаемое голубое смещение, а на более высокой скорости приближающийся источник будет смещен в красную сторону.

Расширение пространства

В начале двадцатого века Слайфер, Вирц и другие провели первые измерения красных и голубых галактик за пределами Млечного Пути. Первоначально они интерпретировали эти и голубые с нарушением как следствие случайных движений, но позже Лемэтр (1927) и Хаббл (1929), используя предыдущие данные, представлены примерно линейную корреляцию между красными смещениями галактик и расстояния до них. Леметр понял, что эти наблюдения можно объяснить механизмом создания красных смещений, наблюдаемым в решениях Фридмана уравнения Эйнштейна из общей теории относительности. Корреляция между красными смещениями и расстояниями требуется для всех таких моделей, которые имеют метрическое расширение пространства. В результате длины волны фотонов, распространяющихся через расширяющееся пространство, растягивается, создавая космологическое красное смещение.

. Существует различие между красным смещением в космологическом контексте по сравнению с тем, которое наблюдается, когда близлежащие объекты демонстрируют локальное Красное смещение с эффектом Доплера. Космологические красные смещения не являются следствием относительных скоростей, которые подчиняются законам специальной теории относительности (и, следовательно, подчиняются правилу, что никакие два локально разделенных объекта не могут иметь относительные скорости относительно друг друга быстрее, чем скорость света), фотоны вместо этого увеличивают длину волны и красное смещение из-за глобальной характеристики метрики пространства-времени, через которую они проходят. Одна интерпретация этого эффекта - идея, что само пространство расширяется. Из-за того, что расширение увеличивается с увеличением расстояния, расстояние между двумя удаленными галактиками может увеличиваться более чем на 3 × 10 м / с, но это не означает, что галактики движутся быстрее скорости света в их текущем местоположении (что запрещено. по ковариации Лоренца ).

Математический вывод

Наблюдательные следствия этого эффекта могут быть получены с использованием уравнений из общей теории относительности, которые описывают однородную и изотропную вселенная.

Чтобы получить эффект красного смещения, используйте геодезическое уравнение для световой волны, которое составляет

$ds\; 2\; =\; 0\; =\; -\; c\; 2\; dt\; 2\; +\; a\; 2\; dr\; 2\; 1\; -\; kr\; 2\; \{\; \backslash \; displaystyle\; ds\; ^\; \{2\}\; =\; 0\; =\; -c\; ^\; \{2\}\; dt\; ^\; \{2\}\; +\; \{\backslash \; frac\; \{a\; ^\; \{2\}\; dr\; ^\; \{2\}\}\; \{1-kr\; ^\; \{2\}\}\}\}$

где

• ds - это пространство-время интервал
• dt - временной интервал
• dr - пространственный интервал
• c - скорость света
• a - зависящий от времени космический масштабный коэффициент
• k - кривизна на единицу площади.

Для наблюдателя, наблюдающего гребень световой волны на положение r = 0 и время t = t теперь, пик световой волны был излучен в момент времени t = t, затем в прошлом и удаленное положение r = R. по пути в пространстве и времени, который проходит световая волна, дает:

$c\; \int \; т\; т\; ч\; е\; н\; т\; н\; о\; в\; д\; т\; а\; знак\; равно\; \int \; R\; 0\; д\; р\; 1\; -\; к\; р\; 2.\; \{\backslash \; displaystyle\; c\; \backslash \; int\; \_\; \{t\; \_\; \{\backslash \; mathrm\; \{then\}\}\}\; ^\; \{t\; \_\; \{\backslash \; mathrm\; \{now\}\}\}\; \{\backslash \; frac\; \{dt\}\; \{a\}\}\; \backslash ;\; =\; \backslash \; int\; \_\; \{R\}\; ^\; \{0\; \}\; \{\backslash \; frac\; \{dr\}\; \{\backslash \; sqrt\; \{1-kr\; ^\; \{2\}\}\}\}\; \backslash ,.\}$

В общем, длина волны света не одинакова для двух рассматриваемых положений и времен из-за изменения свойства метрики. Когда волна испускалась, она имела длину волны λ, затем. Следующий пик световой волны был испущен в момент

$t\; =\; t\; t\; h\; e\; n\; +\; \lambda \; t\; h\; e\; n\; /\; c.\; \{\backslash \; displaystyle\; t\; =\; t\; \_\; \{\backslash \; mathrm\; \{then\}\}\; +\; \backslash \; lambda\; \_\; \{\backslash \; mathrm\; \{then\}\}\; /\; c\; \backslash ,.\}$

Наблюдатель видит следующий пик наблюдаемой световой волны с длинойкоторого было красное смещение z = 8,2. Самый далекий из известных квазаров, ULAS J1342 + 0928, находится на z = 7,54. Самая высокая известная радиогалактика с красным смещением (TGSS1530) находится на красном смещении z = 5,72, наиболее известный молекулярный материал с красным смещением - это обнаружение излучения молекулы CO от квазара SDSS J1148 + 5251 на z = 6,42.

Чрезвычайно красные объекты (ERO) - астрономические источники излучения, которые излучают энергию в красной и ближней инфракрасной области электромагнитного излучения. Это могут быть галактики со вспышкой звездообразования, которые имеют высокое красное смещение, сопровождающееся покраснением из-за промежуточной пыли, или это могут быть эллиптические галактики с сильным красным смещением и более старым (и, следовательно, более красным) звездным населением. Объекты которые даже более красные, чем ERO, называются гиперэкстремально красными объектами (ГЕРОЯМИ).

космический микроволновый фон имеет красное смещение z = 1089, что соответствует возрасту примерно 379000 лет после Большой взрыв и сопутствующее расстояние более 46 миллиардов световых лет. Первый свет, который еще предстоит наблюдать, вскоре после того, как впервые сформировались и реликтовое излучение перестало поглощаться почти полностью, может иметь красное смещение в диапазоне 20 < z < 100. Other high-redshift events predicted by physics but not presently observable are the космических нейтрино примерно через две секунды после Большого взрыва (и красное смещение, превышающее z>10), и космический фон гравитационных волн, излучаемых непосредственно из инфляции при красном смещении выше z>10.

В июне 2015 года астрономы сообщили о наличии звезд населения III в галактике с красным смещением 7 в точке z = 6,60. Такие звезды, вероятно, существовали в очень ранней Вселенной (т. Е. С большим красным смещением) и, возможно, начали производство химических элементов тяжелее водорода, которые необходимы для более позднего формирования планет и жизни в том виде, в каком мы ее знаем.

Обзоры Redshift

Визуализация данных 2dFGRS

С появлением автоматизированных телескопов и усовершенствования в спектроскопах, был проведен ряд совместных работ, чтобы нанести на карту Вселенную в красным смещением. Комбинируя красное смещение с данными углового положения, обзор красного смещения создает трехмерное распределение материи в небесном поле. Эти наблюдения используются для измерения характеристик крупномасштабной структуры Вселенной. Великая стена, обширное сверхскопление галактик шириной более 500 миллионов световых лет, представляет собой яркий пример крупномасштабной структуры, которую можно построить с помощью обзоров красного с ущербом..

Первым исследованием красного смещения было CfA Redshift Survey, начатое в 1977 году, а первоначальный сбор данных завершился в 1982 году. крупномасштабная структура одной части Вселенной, измеряющая красное смещение для более чем 220 000 галактик; Сбор данных был завершен в 2002 году, и окончательный набор данных был выпущен 30 июня 2003 года. Слоанское цифровое исследование неба (SDSS) которое проводится с 2013 года и направлено на измерение красных смещений около 3 миллионов объектов. SDSS зарегистрировал красное смещение галактик до 0,8 и участвовал в обнаружении квазаров за пределами z = 6. Обзор DEEP2 Redshift Survey используются телескопы Кек с новым спектрографом « ДЕЙМОС » ; продолжение пилотной программы DEEP1, DEEP2 предназначено для измерения слабых галактик с красным смещением 0,7 и выше, и поэтому предполагается дополнение обеспечить с большим красным смещением к SDSS и 2dF.

Эффекты от физической оптики или перенос излучения

Взаимодействия и явления, описанные в предметах перенос излучения и физическая оптика, могут приводить к сдвигам вдоль волны волны и частоты электромагнитного излучения. В таких случаях есть преобразование между системами отсчета. Такие сдвиги могут быть вызваны такими физическими явлениями, как эффекты когерентности или рассеяние электромагнитного излучения от заряженных элементарных частиц, от твердых частиц или от флуктуаций показателя преломления в диэлектрической среде, как это происходит в радиоявлении радиосвистов. Хотя такие явления иногда называют «красными смещениями» и «голубыми смещениями», в астрофизике взаимодействия света и материи, которые приводят к энергетическому сдвигам в поле излучения, обычно называют «покраснением», а не «красным смещением», что, как термин, обычно зарезервировано для эффектов, описанных выше.

Во многих случаях рассеяние вызывает покраснение излучения, потому что энтропия приводит к преобладанию многих фотонов с низкой энергией над небольшим количеством фотонов с высокой энергетической (при с сохранением полной энергии ). За исключением, возможно, тщательно контролируемых условий, рассеяние не приводит к одинаковому относительному изменению длины волны по всему спектру; то есть вычисленное z обычно является функцией длины волны. Кроме того, рассеяние от случайной среды обычно происходит под множеством углов, и функция z угла рассеяния. Как правило, происходит многократное рассеяние или рассеивающие частицы, которые обычно искажаются друг друга спектральные линии.

В межзвездной астрономии, видно спектры казаться более красными из-за рассеяния в явлении, известном как межзвездное покраснение - аналогично рэлеевское рассеяние вызывает атмосферное покраснение Солнца, наблюдаемое на восходе или закат, а остальная часть неба окрашивается в синий цвет. Это явление отличается от красного смещения, поскольку спектральные линии не смещаются в сторону других волн в покрасневших объектах, и есть дополнительное нение и искажение, связанное с явлением из-за рассеяния фотонов и вне зоны видимости .

Ссылки

Источники

Статьи

• Оденвальд, С. Финберг, RT. 1993; «Пересмотр красных смещений галактик» в Sky Telescope, февраль 2003 г.; pp31–35 (Эта статья полезна для дальнейшего чтения, чтобы различать 3 типа красного ущерба и причины.)
• Лайнуивер, Чарльз Х. и Тамара М. Дэвис, «Заблуждения о Большом взрыве », Scientific American, март 2005 г. (Эта статья полезна для объяснения механизма космологического красного ущерба, а также для прояснения неправильных представлений о физике расширения пространства.)

Книги

• Нуссбаумер, Гарри; Лидия Биери (2009). Открытие расширяющейся Вселенной. Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-51484-2.
• Бинни, Джеймс; Майкл Меррифельд (1998). Галактическая астрономия. Издательство Принстонского университета. ISBN 978-0-691-02565-0.
• Кэрролл, Брэдли В. и Дейл А. Остли (1996) Эддисон-Уэсли Паблишинг Компани, Инк. ISBN 978-0-201-54730-6.
• Фейнман, Ричард; Лейтон, Роберт; Пески, Мэтью (1989). Лекции Фейнмана по физике. Том 1. Эддисон-Уэсли. ISBN 978-0-201-51003-4.
• Грен, Ойвинд ; Хервик, Сигбьорн (2007). Общая теория относительности Эйнштейна. Нью-Йорк: Спрингер. I СБН 978-0-387-69199-2.
• Катнер, Марк (2003). Астрономия: физическая перспектива. Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-52927-3.
• Миснер, Чарльз; Торн, Кип С.; Уилер, Джон Арчибальд (1973). Гравитация. Сан-Франциско: В. Х. Фриман. ISBN 978-0-7167-0344-0.
• Пиблз, П. Дж. Э. (1993). Принципы физической космологии. Издательство Принстонского университета. ISBN 978-0-691-01933-8.
• Тейлор, Эдвин Ф.; Уилер, Джон Арчибальд (1992). Физика пространства-времени: Введение в специальную теорию относительности (2-е изд.). W.H. Фримен. ISBN 978-0-7167-2327-1.
• Вайнберг, Стивен (1971). Гравитация и космология. Джон Вили. ISBN 978-0-471-92567-5.
• См. Также учебники по физической космологии для применения космологических и гравитационных красных смещений.

Внешние ссылки

Викискладе есть материалы, связанные с Redshift.

Найдите redshift в Викисловаре, бесплатном месте.

• Учебник по космологии Неда Райта
• Космический справочник статья в рекомендации по красному смещению
• Учебное пособие Майка Лючука по астрономическому красному смещению
• Анимированный GIF-файл космологического красного смещения Уэйна Ху
• Меррифилд, Майкл; Хилл, Ричард (2009). "Z Redshift". SIXTψ SYMBΦLS. Брэди Харан для Университета Ноттингема.