Wissenschaft

Was ist Blueshift?

 Astronomie hat eine Reihe von Begriffen, die für Nichtastronomen exotisch klingen. Die meisten Menschen haben von „Lichtjahren“ und „Parsec“ als Fernmessungen gehört. Andere Begriffe sind jedoch technischer und klingen für Leute, die nicht viel über Astronomie wissen, möglicherweise „jargony“. Zwei solche Begriffe sind „Rotverschiebung“ und „Blauverschiebung“. Sie werden verwendet, um die Bewegung eines Objekts auf andere Objekte im Raum zu oder von diesen weg zu beschreiben.

Rotverschiebung zeigt an, dass sich ein Objekt von uns entfernt. „Blueshift“ ist ein Begriff, mit dem Astronomen ein Objekt beschreiben, das sich auf ein anderes Objekt oder auf uns zubewegt. Jemand wird zum Beispiel sagen: „Diese Galaxie ist in Bezug auf die Milchstraße bläulich verschoben“. Dies bedeutet, dass sich die Galaxie auf unseren Punkt im Raum zubewegt. Es kann auch verwendet werden, um die Geschwindigkeit zu beschreiben, die die Galaxie nimmt, wenn sie sich unserer nähert. 

Sowohl die Rotverschiebung als auch die Blauverschiebung werden durch Untersuchung des vom Objekt abgestrahlten Lichtspektrums bestimmt. Insbesondere werden „Fingerabdrücke“ von Elementen im Spektrum (die mit einem Spektrographen oder einem Spektrometer aufgenommen werden) je nach Bewegung des Objekts in Richtung Blau oder Rot „verschoben“.

Astronomen verwenden den Doppler-Effekt, um die Frequenz von Lichtwellen zu messen, wenn sich ein Objekt in Bezug auf den Betrachter bewegt. Die Frequenz ist kürzer, wenn sie sich auf Sie zubewegt, und das Objekt zeigt eine Blauverschiebung. Wenn sich das Objekt wegbewegt, zeigt es eine Rotverschiebung. Dies zeigt sich in Spektren des Sternlichts als Verschiebung der schwarzen Linien (Absorptionslinien genannt), wie hier gezeigt. Carolyn Collins Petersen

Wie bestimmen Astronomen den Blueshift?

Blueshift ist ein direktes Ergebnis einer Eigenschaft der Bewegung eines Objekts, die als Doppler-Effekt bezeichnet wird. Es gibt jedoch auch andere Phänomene, die dazu führen können, dass Licht bläulich verschoben wird. So funktioniert das. Nehmen wir diese Galaxie noch einmal als Beispiel. Es emittiert  Strahlung  in Form von Licht, Röntgenstrahlen, Ultraviolett, Infrarot, Radio, sichtbarem Licht und so weiter. Wenn es sich einem Beobachter in unserer Galaxie nähert, scheint jedes Photon (Lichtpaket), das es emittiert, zeitlich näher am vorherigen Photon erzeugt zu werden. Dies ist auf den Doppler-Effekt und die Eigenbewegung der Galaxie (ihre Bewegung durch den Raum) zurückzuführen. Das Ergebnis ist, dass die Photonenpeaks näher beieinander zu liegen scheinen als sie tatsächlich sind, wodurch die Wellenlänge des Lichts kürzer wird (höhere Frequenz und daher höhere Energie), wie vom Beobachter bestimmt.

Blueshift ist nicht mit dem Auge zu sehen. Es ist eine Eigenschaft, wie Licht durch die Bewegung eines Objekts beeinflusst wird. Astronomen bestimmen die Blauverschiebung, indem sie winzige Verschiebungen der Wellenlängen des Lichts vom Objekt messen. Sie tun dies mit einem Instrument, das das Licht in seine Wellenlängenkomponenten aufteilt. Normalerweise erfolgt dies mit einem „Spektrometer“ oder einem anderen Instrument, das als „Spektrograph“ bezeichnet wird. Die Daten, die sie sammeln, werden in einem sogenannten „Spektrum“ grafisch dargestellt. Wenn die Lichtinformation uns sagt, dass sich das Objekt auf uns zubewegt, erscheint der Graph in Richtung des blauen Endes des elektromagnetischen Spektrums „verschoben“. 

Messung der Blueshifts von Sternen

Durch die Messung der spektralen Verschiebungen von Sternen in der Milchstraße können Astronomen nicht nur ihre Bewegungen, sondern auch die Bewegung der gesamten Galaxie darstellen. Objekte, die sich von uns entfernen, werden rotverschoben angezeigt, während sich nähernde Objekte blau verschoben werden. Gleiches gilt für die Beispielgalaxie, die auf uns zukommt.

Astronomen können die Geschwindigkeit bestimmen, mit der sich die Andromeda-Galaxie der Milchstraße nähert, indem sie ihre Blauverschiebung messen. Bildnachweis: NASA; ESA; Z. Levay und R. van der Marel, STScI; T. Hallas; und A. Mellinger

Ist das Universum Blueshifted?

Der vergangene, gegenwärtige und zukünftige Zustand des Universums ist ein heißes Thema in der Astronomie und in der Wissenschaft im Allgemeinen. Und eine der Möglichkeiten, wie wir diese Zustände untersuchen, besteht darin, die Bewegung der astronomischen Objekte um uns herum zu beobachten.

Ursprünglich sollte das Universum am Rand unserer Galaxie, der Milchstraße, anhalten. In den frühen 1900er Jahren stellte der Astronom  Edwin Hubble jedoch  fest, dass es außerhalb unserer Galaxien gab (diese waren bereits zuvor beobachtet worden, aber die Astronomen dachten, sie seien einfach eine Art Nebel. nicht ganze Sternensysteme). Es ist jetzt bekannt, dass es im ganzen Universum mehrere Milliarden Galaxien gibt. 

Dies veränderte unser gesamtes Verständnis des Universums und ebnete kurz darauf den Weg für die Entwicklung einer neuen Theorie der Erschaffung und Entwicklung des Universums: der Urknalltheorie.

Die Bewegung des Universums herausfinden

Der nächste Schritt bestand darin zu bestimmen, wo wir uns im Prozess der universellen Evolution befinden und in welcher Art von Universum wir leben. Die Frage ist wirklich: Erweitert sich das Universum? Vertragsabschluss? Statisch?

Um dies zu beantworten, haben Astronomen die spektralen Verschiebungen von nahen und fernen Galaxien gemessen , ein Projekt, das weiterhin Teil der Astronomie ist. Wenn die Lichtmessungen der Galaxien im Allgemeinen bläulich verschoben wären, würde dies bedeuten, dass sich das Universum zusammenzieht und wir auf eine „große Krise“ zusteuern könnten, da alles im Kosmos wieder zusammenschlägt. 

Das sich beschleunigende, expandierende Universum, das den Einfluss der beschleunigten Expansion in den jüngsten Epochen der kosmischen Geschichte zeigt. NASA / WMAP

Es stellt sich jedoch heraus, dass die Galaxien im Allgemeinen von uns zurücktreten und rotverschoben erscheinen . Dies bedeutet, dass sich das Universum ausdehnt. Darüber hinaus wissen wir jetzt, dass sich die universelle Expansion beschleunigt und in der Vergangenheit mit einer anderen Geschwindigkeit beschleunigt hat. Diese Änderung der Beschleunigung wird von einer mysteriösen Kraft angetrieben, die allgemein als dunkle Energie bekannt ist. Wir haben wenig Verständnis für die Natur der dunklen Energie. nur dass sie überall im Universum zu sein scheint.

Die zentralen Thesen

  • Der Begriff „Blauverschiebung“ bezieht sich auf die Verschiebung der Wellenlängen des Lichts zum blauen Ende des Spektrums, wenn sich ein Objekt im Raum auf uns zubewegt.
  • Astronomen verwenden Blueshift, um Bewegungen von Galaxien zueinander und zu unserer Region des Weltraums zu verstehen.
  • Rotverschiebung bezieht sich auf das Lichtspektrum von Galaxien, die sich von uns entfernen. das heißt, ihr Licht wird zum roten Ende des Spektrums verschoben.

Quellen

  • Cooler Kosmos , coolcosmos.ipac.caltech.edu/cosmic_classroom/cosmic_reference/redshift.html.
  • „Die Entdeckung des expandierenden Universums.“ Das expandierende Universum , skyserver.sdss.org/dr1/en/astro/universe/universe.asp.
  • NASA , NASA, Imagine.gsfc.nasa.gov/features/yba/M31_velocity/spectrum/doppler_more.html.

Herausgegeben von Carolyn Collins Petersen .

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