Красное смещение
Nov. 3rd, 2017 10:32 am![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
atandakil_gunzeНаша Вселенная расширяется. Это давно известный факт. Можно считать, что она просто расширяется, можно считать, что в ней все время появляется новое пространство - это уже не так важно, хотя второй вариант более физически реален.
К сожалению, она еще и нестационарно расширяется - раньше она расширялась медленнее, а затем скорость расширения начала расти - и этот факт стал известен недавно.
Из-за расширения Вселенной все удаленные объекты, такие как скопления и сверхскопления галактик, а соответственно, и галактики, входящие в них, удаляются друг от друга. И чем дальше находятся два объекта - тем быстрее они друг от друга удаляются. А следовательно если один объект излучает свет с некоторой длиной волны, второй увидит этот свет имеющим большую длину волны (более красным). Это будет связано с тем, что по мере движения фотона на его пути непрерывно появляется новое пространство - и длина волны фотона непрерывно растет в том же темпе, что и появление пространства и, стало быть, расширение Вселенной.
Эффект увеличения длины волны излучения удаленного объекта, обусловленного расширением Вселенной, именуется космологическим красным смещением. Как правило, он проявляется в спектрах удаленных объектов, в которых линии излучения (или поглощения) оказываются смещенными в сторону больших длин волн (к красному концу спектра). Когда были открыты первые квазары, их спектр очень удивил исследователей - смещенные линии находились так далеко, что вначале было неясно, какому атому какая линия вообще принадлежит.
Величина красного смещения определяется параметром смещения z, равным отношению длин принятой и «нормальной» электромагнитной волны минус единица. Так что параметр z=0 соответствует нормальной длине волны, излученной покоящимся относительно нас и не испытывающим красного смещения телом. Соответственно, если, например, параметр z=0,2, то длина волны увеличена на 20%, объект, испустивший ее, удаляется от нас нынче со скоростью 20% скорости света (около 60000 км/с) - что в реалиях нашей Вселенной соответствует расстоянию более трех миллиардов световых лет.
А если красное смещение равно, к примеру, z=2, то объект удаляется нынче со скоростью в 80% скорости света (240000 км/с), что, условно говоря, соответствует расстоянию почти одиннадцать миллиардов световых лет.
Почему условно говоря? Потому что в данном случае о расстоянии говорить уже не очень просто.
Во-первых, из-за неравномерности расширения Вселенной узнать расстояние можно было бы, только точно зная темп ее расширения в любой момент времени от рождения излучения до его приема. Во-вторых, как минимум, надо понимать, о каком расстоянии идет речь - о том, какое было в момент рождения излучения, или имеет место в момент приема. В третьих - просто потому, что расстояния в данном случае бывают разными - они зависят от модели Вселенной, принятой при изучении - плоской, искривленной и пр...
По этим причинам, когда говорят о расстояниях до очень удаленных объектов, величину расстояния, в принципе, называют весьма условно. Безусловно можно говорить о красном смещении объекта и о времени, которое в рамках известных нам данных о Вселенной прошло от ее рождения до того момента, в который мы наблюдаем данный объект. Так, например, сверхудаленная галактика UDFj-39546284 с красным смещением примерно z=11,9, наблюдается нами в том состоянии, в котором она находилась 13,37 миллиарда лет назад, примерно через 440 миллионов лет после Большого взрыва - но фраза о том, что она удалена от нас на 13,37 миллиарда световых лет, является совершеннейшей условностью. На самом деле, для этой ситуации понять, что такое расстояние, не так уж просто - их как минимум, четыре, и все они - разные, как сказано в предыдущем посте
К сожалению, она еще и нестационарно расширяется - раньше она расширялась медленнее, а затем скорость расширения начала расти - и этот факт стал известен недавно.
Из-за расширения Вселенной все удаленные объекты, такие как скопления и сверхскопления галактик, а соответственно, и галактики, входящие в них, удаляются друг от друга. И чем дальше находятся два объекта - тем быстрее они друг от друга удаляются. А следовательно если один объект излучает свет с некоторой длиной волны, второй увидит этот свет имеющим большую длину волны (более красным). Это будет связано с тем, что по мере движения фотона на его пути непрерывно появляется новое пространство - и длина волны фотона непрерывно растет в том же темпе, что и появление пространства и, стало быть, расширение Вселенной.
Эффект увеличения длины волны излучения удаленного объекта, обусловленного расширением Вселенной, именуется космологическим красным смещением. Как правило, он проявляется в спектрах удаленных объектов, в которых линии излучения (или поглощения) оказываются смещенными в сторону больших длин волн (к красному концу спектра). Когда были открыты первые квазары, их спектр очень удивил исследователей - смещенные линии находились так далеко, что вначале было неясно, какому атому какая линия вообще принадлежит.
Величина красного смещения определяется параметром смещения z, равным отношению длин принятой и «нормальной» электромагнитной волны минус единица. Так что параметр z=0 соответствует нормальной длине волны, излученной покоящимся относительно нас и не испытывающим красного смещения телом. Соответственно, если, например, параметр z=0,2, то длина волны увеличена на 20%, объект, испустивший ее, удаляется от нас нынче со скоростью 20% скорости света (около 60000 км/с) - что в реалиях нашей Вселенной соответствует расстоянию более трех миллиардов световых лет.
А если красное смещение равно, к примеру, z=2, то объект удаляется нынче со скоростью в 80% скорости света (240000 км/с), что, условно говоря, соответствует расстоянию почти одиннадцать миллиардов световых лет.
Почему условно говоря? Потому что в данном случае о расстоянии говорить уже не очень просто.
Во-первых, из-за неравномерности расширения Вселенной узнать расстояние можно было бы, только точно зная темп ее расширения в любой момент времени от рождения излучения до его приема. Во-вторых, как минимум, надо понимать, о каком расстоянии идет речь - о том, какое было в момент рождения излучения, или имеет место в момент приема. В третьих - просто потому, что расстояния в данном случае бывают разными - они зависят от модели Вселенной, принятой при изучении - плоской, искривленной и пр...
По этим причинам, когда говорят о расстояниях до очень удаленных объектов, величину расстояния, в принципе, называют весьма условно. Безусловно можно говорить о красном смещении объекта и о времени, которое в рамках известных нам данных о Вселенной прошло от ее рождения до того момента, в который мы наблюдаем данный объект. Так, например, сверхудаленная галактика UDFj-39546284 с красным смещением примерно z=11,9, наблюдается нами в том состоянии, в котором она находилась 13,37 миллиарда лет назад, примерно через 440 миллионов лет после Большого взрыва - но фраза о том, что она удалена от нас на 13,37 миллиарда световых лет, является совершеннейшей условностью. На самом деле, для этой ситуации понять, что такое расстояние, не так уж просто - их как минимум, четыре, и все они - разные, как сказано в предыдущем посте
