Ce este Blueshift?

 Astronomia are o serie de termeni care sună exotic pentru non-astronom. Majoritatea oamenilor au auzit despre „ani-lumină” și „parsec” ca termeni de măsurători îndepărtate. Dar, alți termeni sunt mai tehnici și pot suna „jargonie” pentru persoanele care nu știu multe despre astronomie. Doi astfel de termeni sunt „redshift” și „blueshift”. Sunt folosiți pentru a descrie mișcarea unui obiect spre sau departe de alte obiecte din spațiu..

Redshift indică faptul că un obiect se îndepărtează de noi. „Blueshift” este un termen pe care astronomii îl folosesc pentru a descrie un obiect care se îndreaptă spre un alt obiect sau spre noi. Cineva va spune: „Acea galaxie este modificată în mod blues cu privire la Calea Lactee”, de exemplu. Înseamnă că galaxia se îndreaptă spre punctul nostru în spațiu. Poate fi folosit și pentru a descrie viteza pe care galaxia o ia pe măsură ce se apropie de a noastră. 

Atât redshift-ul cât și blueshift-ul sunt determinate prin studierea spectrului luminii radiate din obiect. Mai exact, „amprentele” elementelor din spectru (care sunt luate cu un spectrograf sau cu un spectrometru), sunt „deplasate” spre albastru sau roșu în funcție de mișcarea obiectului.

Astronomii folosesc efectul Doppler pentru a măsura frecvența undelor de lumină, deoarece un obiect se mișcă în raport cu observatorul. Frecvența este mai scurtă pe măsură ce se deplasează spre tine, iar obiectul arată un schimb de viteze. Dacă obiectul se îndepărtează, este afișat un redshift. Aceasta apare în spectre de lumină stelară ca o schimbare a liniilor negre (numite linii de absorbție), așa cum se arată aici). Carolyn Collins Petersen

Cum determină astronomii Blueshift-ul?

Blueshift este un rezultat direct al unei proprietăți a mișcării unui obiect numit efect Doppler, deși există și alte fenomene care pot duce, de asemenea, la transformarea luminii în albastru. Iată cum funcționează. Să luăm din nou galaxia ca exemplu. Emite radiații sub formă de lumină, raze X, ultraviolete, infraroșu, radio, lumină vizibilă și așa mai departe. Pe măsură ce se apropie de un observator din galaxia noastră, fiecare foton (pachet de lumină) pe care îl emite pare să fie produs mai aproape în timp de fotonul anterior. Acest lucru se datorează efectului Doppler și mișcării corespunzătoare a galaxiei (mișcarea sa prin spațiu). Rezultatul este că picurile fotonului apărea să fie mai aproape între ele decât sunt în realitate, ceea ce face ca lungimea de undă a luminii să fie mai scurtă (frecvență mai mare și deci energie mai mare), așa cum este determinat de observator.

Blueshift nu este ceva ce poate fi văzut cu ochiul. Este o proprietate a modului în care lumina este afectată de mișcarea unui obiect. Astronomii determină schimbarea blueshift măsurând schimbări minuscule în lungimile de undă ale luminii de la obiect. Acestea fac acest lucru cu un instrument care împarte lumina în lungimile de undă ale componentelor sale. În mod normal, acest lucru se face cu un "spectrometru" sau cu un alt instrument numit "spectrograf". Datele pe care le adună sunt grafiate în ceea ce se numește „spectru”. Dacă informațiile luminoase ne spun că obiectul se îndreaptă spre noi, graficul va apărea „deplasat” spre capătul albastru al spectrului electromagnetic. 

Măsurarea Blueshifts of Stars

Măsurând schimbările spectrale ale stelelor din Calea Lactee, astronomii pot complota nu doar mișcările lor, ci și mișcarea galaxiei în ansamblu. Obiectele care se îndepărtează de noi vor apărea redshifted, în timp ce obiectele care se vor apropia vor fi schimbate în albastru. Același lucru este valabil și pentru exemplul galaxiei care vine spre noi.

Astronomii pot determina viteza cu care galaxia Andromeda se îndreaptă spre Calea Lactee, prin măsurarea schimbării sale. Credit: NASA; ESA; Z. Levay și R. van der Marel, STScI; T. Hallas; și A. Mellinger

Este Universul Blueshifted?

Starea trecută, prezentă și viitoare a universului este un subiect fierbinte în astronomie și în știință în general. Și unul dintre modurile în care studiem aceste stări este să observăm mișcarea obiectelor astronomice din jurul nostru.

Inițial, se credea că universul se va opri la marginea galaxiei noastre, Calea Lactee. Dar, la începutul anilor 1900, astronomul Edwin Hubble a descoperit că există galaxii în afara noastră (acestea au fost de fapt observate anterior, dar astronomii au crezut că acestea erau pur și simplu un fel de nebuloasă, nu sisteme întregi de stele). Acum se știe că există mai multe miliarde de galaxii din univers. 

Acest lucru a schimbat întreaga noastră înțelegere a universului și, la scurt timp, a deschis calea dezvoltării unei noi teorii a creației și evoluției universului: teoria Big Bang.

Descoperind mișcarea Universului

Următorul pas a fost să determinăm unde ne aflăm în procesul de evoluție universală și ce drăguț despre universul în care trăim. Întrebarea este cu adevărat: universul se extinde? Contractant? Static?

Pentru a răspunde, astronomii au măsurat schimbările spectrale ale galaxiilor aproape și departe, un proiect care continuă să facă parte din astronomie. Dacă măsurătorile ușoare ale galaxiilor s-ar schimba în general, atunci acest lucru ar însemna că universul se contractă și că am putea fi îndreptați către un „crunch mare”, deoarece totul din cosmos se întoarce împreună. 

Universul accelerat, în expansiune, care arată influența expansiunii accelerate în cele mai recente epoci ale istoriei cosmice. NASA / WMAP

Cu toate acestea, se dovedește că galaxiile se retrag, în general, de la noi și apar redshifted. Aceasta înseamnă că universul se extinde. Nu numai asta, dar știm acum că expansiunea universală se accelerează și că a fost accelerată într-un ritm diferit în trecut. Această schimbare în accelerație este determinată de o forță misterioasă cunoscută generic ca energie întunecată. Nu prea înțelegem natura energiei întunecate, doar că pare să fie peste tot în univers.

Cheie de luat cu cheie

• Termenul "blueshift" se referă la deplasarea lungimilor de undă ale luminii spre capătul albastru al spectrului, în timp ce un obiect se îndreaptă spre noi în spațiu.
• Astronomii folosesc blueshift-ul pentru a înțelege mișcările galaxiilor unul spre celălalt și spre regiunea noastră de spațiu.
• Redshift se aplică spectrului luminii din galaxiile care se îndepărtează de noi; adică lumina lor este deplasată spre capătul roșu al spectrului.

surse

• Cosmos rece, coolcosmos.ipac.caltech.edu/cosmic_classroom/cosmic_reference/redshift.html.
• „Descoperirea universului în expansiune.” Universul în expansiune, skyserver.sdss.org/dr1/en/astro/universe/universe.asp.
• NASA, NASA, imagine.gsfc.nasa.gov/features/yba/M31_velocity/spectrum/doppler_more.html.

Editat de Carolyn Collins Petersen.