Rödförskjutning o bågsekunder
Hem / Historia, Vetenskap & Forskning / Rödförskjutning o bågsekunder
Gravitationsrödförskjutningen är istället en relativistisk effekt som observeras när en elektromagnetisk strålning rör sig bort från ett gravitationsfält. Det finns en annan typ av rödförskjutning som är kosmologisk, på grund av universums expansion: ljuskällor som är tillräckligt långt borta (i allmänhet några miljoner ljusår) visar en rödförskjutning som motsvarar den hastighet med vilken deras avstånd från jorden ökar.
I tabellen nedan framgår typiska rödförskjutningar nära olika himlakroppar:
| Objekt | Gravitation vid ytan (m/s²) | Rödförskjutning (Δλ/λ) |
|---|---|---|
| Jorden | 9,8 | 7×10⁻¹⁰ |
| Solens yta | 274 | 2,1×10⁻⁶ |
| Typisk neutronstjärna | 1×10¹² | 0,2 |
Vid en neutronstjärnas yta kan alltså spektrallinjer förskjutas med 20 procent, ett dramatiskt bevis på extrem gravitation.
Svarta hål
Ljus som strålar ut strax utanför den så kallade fotonfångstsfären runt ett svart hål uppvisar fortfarande kraftig rödförskjutning.
I samma figur, till höger, finns, inom samma frekvensområde, spektrumet för en avlägsen källa som består av ett kluster av galaxer.
Det finns händelser som kännetecknas av mycket höga rödförskjutningar som förutspåtts av fysiker, men som inte har upptäckts förrän nu, såsom den kosmiska neutrinobakgrundsstrålningen, som kommer från cirka två sekunder efter Big Bang (motsvarande en rödförskjutning ) [45] och kosmisk strålning gravitationsbakgrund ( ) [46] .
Kännedom om gravitationseffekter är avgörande för att tolka bakgrundsstrålning och strukturformation i universum.
Exempel i extrema miljöer
Neutronstjärnor
Neutronstjärnor har ytfält på uppemot (10^{12}) m/s².
Mätningar, matematisk definition och tolkning
Linjer i det optiska spektrumet för ett kluster av avlägsna galaxer (höger), jämfört med absorptionslinjerna för solens optiska spektrum (vänster).
227, 1995, sid. Försvaret mot klassisk Newton-gravitation (där kraften beskrivs som direkt) är att ljusets banor och energi ändras i en krökt rum-tid.
Jämförelse med Newtons gravitation
I Newtons bild finns ingen partikelburen kraft för gravitation, snarare en osynlig dragning mellan massor.
Den här idén har bidragit till två relaterade koncept i kosmologin sedan dess:
- Universum tycks expandera.
467, 2010, sid. 161, ISBN 3-540-63785-0 .
- ^ Yu N Parijskij, The High Redshift Radio Universe , i aktuella ämnen i Astrofundamental Physics , Springer, 2001, p. Nästa krön sänds ut samtidigt
Observatören ser denna våglängdstopp nå en tid
Eftersom nästa krön alltid sänds ut av och observeras av , kan det skrivas
Den andra medlemmen av de två integralekvationerna ovan är identisk, alltså
Efter några matematiska avsnitt
Det visar sig att:
För mycket små variationer i tid är skalfaktorn ungefär konstant över tiden, så den kan tas ur integraler.
Inom astronomi är det vanligt att referera till denna förändring genom en dimensionslös dimension ,. 558L..87T
, DOI : 10.1086 / 323619 , arXiv : astro-ph / 0108145 . - ^ Lesgourgues, J.
och pastor, S., Massiva neutrinos och kosmologi , i fysikrapporter , vol.
31, 1999, sid. L87 – L91, Bibcode : 2001ApJ ... Från det relativistiska uttrycket av energiden hypotetiska ekvivalenta massan för fotonen erhålls:
från vilket uttrycket av en fotons energi i ett gravitationsfält erhålls:
Därför kommer en foton som produceras till exempel på ytan av en stjärna med massan M, som rör sig på ett avstånd r i dess gravitationsfält, ha en energi som är lika med skillnaden mellan den initiala, uppstår och den som försvinner i gravitationsfältet :
därav uttrycket för gravitationsdopplereffekten:
därav den för gravitationsrödförskjutningen:
I verkligheten härrör den teoretiska härledningen av denna effekt från Schwarzschild-lösningen av Einsteins fältekvationer och leder till följande (exakta) formel för rödförskjutningen associerad med en foton som färdas i ett gravitationsfält genererat av en massa med sfärisk, irroterande och symmetri utan avgift
var är det
Lösningen som erhålls med utgångspunkt från gravitationspotentialenergin sammanfaller med Taylor-utvecklingen stoppad vid den första ordningen för variabeln
- ,
Den exakta ekvationen kan också nås genom speciell relativitet och antagandet om ekvivalensprincipen, utan att tillgripa den allmänna relativitetsteorin [32] .
I figuren till vänster visas solens synliga spektrum (från rött till violett); de svarta linjerna är väteabsorptionslinjerna. 255.
- ^ Barone Vincenzo, Phenomenology of Lorentz transformations , i Relativitet: principer och tillämpningar , Bollati Boringhieri, 2015, pp.
Hubbles lag är ett linjärt förhållande mellan avstånd och rödförskjutning , men antar att universums expansionshastighet är konstant.
En spektroskopimätning kräver en tillräcklig uppmätt ljusintensitet, så i många fall måste vi nöja oss med en fotometrisk mätning , som detekterar ljusstyrkan hos avlägsna objekt genom optiska filter och därför även kan användas för källor med låg intensitet.