מה זה Blueshift?

לאסטרונומיה מספר מונחים שנשמעים אקזוטיים עבור הלא-אסטרונום. רוב האנשים שמעו על "שנות אור" ו"פרסק "כמונחים של מדידות רחוקות. עם זאת, מונחים אחרים הם טכניים יותר ועשויים להישמע "זעגעיים" לאנשים שאינם יודעים הרבה על אסטרונומיה. שני מונחים כאלה הם "משמרת אדומה" ו"העברה כחולה ". הם משמשים לתיאור תנועתו של אובייקט לעבר או הרחק מאובייקטים אחרים בחלל.

מעבר קדימה מציין כי אובייקט מתרחק מאיתנו. "Blueshift" הוא מונח בו אסטרונומים משתמשים כדי לתאר אובייקט שנע לעבר אובייקט אחר או כלפינו. מישהו יגיד, "הגלקסיה ההיא מועברת בכחול ביחס לשביל החלב", למשל. המשמעות היא שהגלקסיה מתקדמת לעבר נקודתנו בחלל. זה יכול לשמש גם לתיאור המהירות שהגלקסיה נוקטת כשהיא מתקרבת לשלנו.

משמרת האדום וגם ההחלקה הכחולה נקבעים על ידי לימוד ספקטרום האור המוקרן מהאובייקט. באופן ספציפי, "טביעות אצבעות" של אלמנטים בספקטרום (שצולמו בעזרת ספקטרוגרף או ספקטרומטר), "מועברים" לכיוון הכחול או האדום, תלוי בתנועת האובייקט.

Blueshift הוא תוצאה ישירה של מאפיין של תנועת אובייקט שנקרא אפקט הדופלראם כי ישנן תופעות אחרות שיכולות לגרום גם לאור להפוך לכחול. ככה זה עובד. בוא ניקח שוב את הגלקסיה הזו כדוגמה. זה פולט קרינה בצורה של אור, צילומי רנטגן, אולטרה סגול, אינפרא אדום, רדיו, אור גלוי וכדומה. כאשר היא מתקרבת לצופה בגלקסיה שלנו, נראה שכל פוטון (חבילת אור) שהוא פולט מיוצר קרוב יותר בזמן לפוטון הקודם. זה נובע מאפקט דופלר והתנועה הנכונה של הגלקסיה (תנועתה בחלל). התוצאה היא שהפוטון מגיע לשיא מופיעים להיות קרובים יותר זה לזה ממה שהם למעשה, מה שהופך את אורך הגל של האור לקצר יותר (תדר גבוה יותר, ולכן אנרגיה גבוהה יותר), כפי שנקבע על ידי הצופה.

Blueshift הוא לא דבר שניתן לראות בעין. זהו מאפיין של איך האור מושפע מתנועת האובייקט. אסטרונומים קובעים את השינוי הכחול על ידי מדידת תזוזות זעירות באורכי הגל של האור מהאובייקט. הם עושים זאת בעזרת מכשיר המפצל את האור לאורכי הגל המרכיבים שלו. בדרך כלל זה נעשה באמצעות "ספקטרומטר" או מכשיר אחר המכונה "ספקטרוגרף". הנתונים שהם אוספים משורטטים במה שמכונה "ספקטרום". אם המידע הקל אומר לנו כי האובייקט נע לעברנו, הגרף יופיע "מוזז" לכיוון הקצה הכחול של האלקטרומגנטית ספקטרום.

על ידי מדידת התזוזות הספקטרליות של כוכבים בתוך ה שביל החלבאסטרונומים יכולים לשרטט לא רק את תנועותיהם, אלא גם את תנועת הגלקסיה כולה. חפצים שמתרחקים מאיתנו יופיעו מופר אדום, בעוד שאובייקטים שמתקרבים יועברו לכחול. הדבר נכון גם לגבי הגלקסיה לדוגמא שמתקרבת אלינו.

מצב העבר, ההווה והעתיד של היקום הוא נושא חם באסטרונומיה ובמדע בכלל. ואחת הדרכים בהן אנו חוקרים את המצבים הללו היא התבוננות בתנועתם של האובייקטים האסטרונומיים הסובבים אותנו.

במקור, יקום חשבנו לעצור בקצה הגלקסיה שלנו, שביל החלב. אבל, בתחילת המאה העשרים, אסטרונום אדווין האבל מצאנו שיש גלקסיות מחוץ לשלנו (אלה נצפו בעבר בעבר, אבל אסטרונומים חשבו שהם פשוט סוג של ערפילית, לא מערכות שלמות של כוכבים). כיום ידוע שיש מיליארדי גלקסיות מרובות ברחבי היקום.

זה שינה את כל ההבנה שלנו של היקום, וזמן קצר לאחר מכן, סלל את הדרך להתפתחות של תיאוריה חדשה ליצירת היקום והתפתחותו: תיאוריית המפץ הגדול.

השלב הבא היה לקבוע היכן אנו נמצאים בתהליך האבולוציה האוניברסלית, ומה סוג של היקום שאנחנו חיים בו. השאלה היא באמת: האם היקום מתרחב? מתקשרת? סטטי?

כדי לענות על כך, אסטרונומים מדדו את התזוזות הספקטרליות של גלקסיות קרוב ומרחוק, פרויקט שממשיך להיות חלק מהאסטרונומיה. אם מדידות האור של הגלקסיות היו מועברות באופן כללי בכחול, פירוש הדבר שהיקום מתכווץ ושאפשר לפנות אל "קראנץ 'גדול" מכיוון שכל מה שבקוסמוס נגוז יחד.

עם זאת, מתברר שהגלקסיות הולכות ונמלטות מאיתנו ונראות מופר אדום. המשמעות היא שהיקום מתרחב. לא רק זה, אלא שכעת אנו יודעים שההתרחבות האוניברסלית מאיצה וכי היא האיצה בקצב אחר בעבר. שינוי ההאצה מונע על ידי כוח מסתורי המכונה באופן כללי אנרגיה שחורה. יש לנו הבנה מועטה של טבעה של אנרגיה אפלה, רק שזה נראה בכל מקום ביקום.

• המונח "תורן כחול" מתייחס לשינוי באורכי הגל של האור לעבר הקצה הכחול של הספקטרום כאשר אובייקט נע לעברנו בחלל.
• אסטרונומים משתמשים בשינוי כחל בכדי להבין את תנועות הגלקסיות זו כלפי זו ואל אזור המרחב שלנו.
• הסרת האדום חלה על ספקטרום האור מגלקסיות שמתרחקות מאיתנו; כלומר האור שלהם מועבר לכיוון הקצה האדום של הספקטרום.

• קוסמוס מגניב, coolcosmos.ipac.caltech.edu/cosmic_classroom/cosmic_reference/redshift.html.
• "גילוי היקום המתרחב." היקום המתרחב, skyserver.sdss.org/dr1/en/astro/universe/universe.asp.
• נאס"א, נאס"א, דמיין.gsfc.nasa.gov/features/yba/M31_velocity/spectrum/doppler_more.html.

נערך על ידי קרולין קולינס פיטרסן.