Μετατόπιση προς το ιώδες
Η μπλε μετατόπιση είναι ένα παράδειγμα του φαινομένου Doppler. Πρόκειται για το αντίθετο φαινόμενο της μετατόπισης προς το ερυθρό.
Η μετατόπιση Doppler blueshift προκαλείται από την κίνηση μιας πηγής προς τον παρατηρητή. Ο όρος ισχύει για κάθε μείωση του μήκους κύματος που προκαλείται από σχετική κίνηση, ακόμη και εκτός του ορατού φάσματος.
Το μήκος κύματος κάθε ανακλώμενου ή εκπεμπόμενου φωτονίου ή άλλου σωματιδίου μικραίνει προς την κατεύθυνση της διαδρομής.
Η μετατόπιση Doppler χρησιμοποιείται στην αστρονομία για τον προσδιορισμό της σχετικής κίνησης:
- Ο Γαλαξίας της Ανδρομέδας κινείται προς τον δικό μας Γαλαξία μέσα στην Τοπική Ομάδα. Όταν παρατηρείται από τη Γη, το φως του παρουσιάζει μια μετατόπιση του μπλε χρώματος.
- Τα συστατικά ενός δυαδικού αστρικού συστήματος θα μετατοπιστούν σε μπλε χρώμα όταν κινούνται προς τη Γη
- Όταν παρατηρούμε σπειροειδείς γαλαξίες, η πλευρά που περιστρέφεται προς εμάς θα έχει μια μικρή μετατόπιση του μπλε σε σχέση με την πλευρά που περιστρέφεται μακριά από εμάς.
- Τα μπλέιζαρ μπορεί να εκπέμπουν σχετικιστικούς (κοντά στην ταχύτητα του φωτός) πίδακες προς εμάς που εμφανίζονται μετατοπισμένοι προς το μπλε.
- Τα κοντινά αστέρια, όπως ο Αστέρας του Barnard, κινούνται προς εμάς, με αποτέλεσμα μια πολύ μικρή μετατόπιση του μπλε.
- Η μετατόπιση Doppler blueshift των μακρινών αντικειμένων (υψηλά z) μπορεί να ληφθεί από την πολύ μεγαλύτερη κοσμολογική ερυθρομετατόπιση. Αυτό δείχνει τη σχετική κίνηση στο διαστελλόμενο σύμπαν.
Ο λόγος για τον οποίο οι αστρονόμοι μπορούν να καταλάβουν πόσο μακριά μετατοπίζεται το φως είναι επειδή ορισμένα χημικά στοιχεία, όπως το ασβέστιο στα οστά ή το οξυγόνο που αναπνέουν οι άνθρωποι, έχουν ένα μοναδικό αποτύπωμα του φωτός που κανένα άλλο χημικό στοιχείο δεν έχει. Μπορούν να δουν ποια χρώματα φωτός προέρχονται από ένα αστέρι και να δουν από τι είναι φτιαγμένο. Μόλις το μάθουν αυτό, εξετάζουν τη διαφορά μεταξύ του σημείου όπου βρίσκεται το δακτυλικό αποτύπωμα (που ονομάζεται φασματικές γραμμές) και του σημείου όπου υποτίθεται ότι βρίσκεται. Όταν το βλέπουν αυτό, μπορούν να καταλάβουν πόσο μακριά είναι το άστρο, αν κινείται προς εμάς ή μακριά από εμάς, καθώς και πόσο γρήγορα πηγαίνει, αφού όσο πιο γρήγορα πηγαίνει, τόσο μεγαλύτερη είναι η απόσταση των φασματικών γραμμών από εκεί που θα έπρεπε να είναι.
Ερυθρομετατόπιση Doppler και μετατόπιση μπλε
Ερωτήσεις και απαντήσεις
Q: Τι είναι το Doppler blueshift;
A: Η μετατόπιση Doppler blueshift είναι μια μείωση του μήκους κύματος που προκαλείται από τη σχετική κίνηση, ακόμη και εκτός του ορατού φάσματος. Εμφανίζεται όταν μια πηγή φωτός κινείται προς έναν παρατηρητή.
Ερ: Πώς μπορούν οι αστρονόμοι να χρησιμοποιήσουν τη μετατόπιση Doppler blueshift για να προσδιορίσουν τη σχετική κίνηση;
Α: Οι αστρονόμοι μπορούν να χρησιμοποιήσουν τη μετατόπιση του μπλε χρώματος Doppler για να προσδιορίσουν τη σχετική κίνηση παρατηρώντας αλλαγές στο μήκος κύματος του φωτός από μακρινά αντικείμενα. Για παράδειγμα, αν παρατηρούν σπειροειδείς γαλαξίες, η πλευρά που περιστρέφεται προς εμάς θα έχει μια μικρή μετατόπιση του μπλε χρώματος σε σύγκριση με την πλευρά που περιστρέφεται μακριά από εμάς. Μπορούν επίσης να μετρήσουν σχετικιστικούς πίδακες που εμφανίζονται με κυανή μετατόπιση και κοντινά αστέρια, όπως ο Αστέρας του Barnard, που κινούνται προς εμάς με αποτέλεσμα να έχουν πολύ μικρή κυανή μετατόπιση.
Ερ: Πώς γνωρίζουν οι αστρονόμοι κατά πόσο μετατοπίζεται το φως;
Α: Οι αστρονόμοι γνωρίζουν πόσο μακριά μετατοπίζεται το φως επειδή ορισμένα χημικά στοιχεία όπως το ασβέστιο ή το οξυγόνο έχουν μοναδικά αποτυπώματα του φωτός που κανένα άλλο στοιχείο δεν έχει. Εξετάζοντας τη διαφορά μεταξύ του σημείου που βρίσκονται αυτές οι φασματικές γραμμές και του σημείου που θα έπρεπε να βρίσκονται, οι αστρονόμοι μπορούν να καταλάβουν πόσο μακριά βρίσκεται ένα αντικείμενο, αν κινείται προς ή μακριά τους, καθώς και πόσο γρήγορα κινείται, αφού η ταχύτερη κίνηση έχει ως αποτέλεσμα μεγαλύτερη απόσταση μεταξύ των φασματικών γραμμών και της αναμενόμενης θέσης τους.
Ερ: Τι προκαλεί την ερυθρομετατόπιση;
Α: Η ερυθρομετατόπιση προκαλείται από την κίνηση μιας πηγής μακριά από έναν παρατηρητή, η οποία αυξάνει το μήκος κύματός της. Συμβαίνει όταν ένα αντικείμενο απομακρύνεται περισσότερο από τη Γη λόγω της διαστολής του χωροχρόνου ή της κοσμικής διαστολής που προκαλείται από τη σκοτεινή ενέργεια που σπρώχνει την ύλη με την πάροδο του χρόνου.
Ερ: Τι σημαίνει "υψηλό z";
Α: Το υψηλό z αναφέρεται σε αντικείμενα με υψηλές ερυθρές μετατοπίσεις, γεγονός που υποδηλώνει ότι είναι πολύ μακρινά και απομακρύνονται γρήγορα από τη Γη λόγω της κοσμικής διαστολής που προκαλείται από τη σκοτεινή ενέργεια που σπρώχνει την ύλη μακριά με την πάροδο του χρόνου.
Ερ: Πώς διαφέρει η κοσμολογική ερυθρομετατόπιση από την κυανή μετατόπιση Doppler;
Α: Η κοσμολογική ερυθρομετατόπιση διαφέρει από την κυανόλευκη μετατόπιση Doppler επειδή η κοσμολογική ερυθρομετατόπιση συμβαίνει λόγω της κοσμικής διαστολής, ενώ η κυανόλευκη μετατόπιση Doppler συμβαίνει λόγω της σχετικής κίνησης μεταξύ δύο αντικειμένων, όπως ένα αντικείμενο που πλησιάζει ένα άλλο αντικείμενο ή ένα συστατικό ενός διπλού αστρικού συστήματος που κινείται προς τη Γη.
