Vad är Blueshift?

 Astronomi har ett antal termer som låter exotiskt för icke-astronomen. De flesta har hört talas om "ljusår" och "parsec" som avlägsen mätningar. Men andra termer är mer tekniska och kan låta "jargony" för människor som inte vet mycket om astronomi. Två sådana termer är "rödskift" och "blåskift." De används för att beskriva ett objekts rörelse mot eller bort från andra föremål i rymden.

Redshift indikerar att ett objekt rör sig bort från oss. "Blueshift" är en term som astronomer använder för att beskriva ett objekt som rör sig mot ett annat objekt eller mot oss. Någon kommer att säga, "Den galaxen är blåskiftad med avseende på Vintergatan", till exempel. Det betyder att galaxen rör sig mot vår plats i rymden. Det kan också användas för att beskriva hastigheten galaxen tar när den kommer närmare vår. 

Både rödskift och blåskift bestäms genom att studera spektrumet av ljus som strålas ut från objektet. Specifikt "flyttas" fingeravtryck av element i spektrumet (som tas med en spektrografik eller en spektrometer) mot det blå eller röda beroende på rörelse hos objektet.

Astronomer använder Doppler-effekten för att mäta frekvensen av ljusvågor när ett objekt rör sig i förhållande till observatören. Frekvensen är kortare när den rör sig mot dig och objektet visar en blåskift. Om objektet rör sig bort visar det en rödförskjutning. Detta visas i spektra av stjärnljus som en förskjutning i de svarta linjerna (kallad absorptionslinjer) som visas här). Carolyn Collins Petersen

Hur bestämmer astronomer Blueshift?

Blueshift är ett direkt resultat av en egenskap i ett objekts rörelse som kallas Doppler-effekten, även om det finns andra fenomen som också kan leda till att ljus blir blåskiftat. Så här fungerar det. Låt oss ta den galaxen som ett exempel igen. Det avger strålning i form av ljus, röntgenstrålar, ultraviolett, infrarött, radio, synligt ljus och så vidare. När den närmar sig en iakttagare i vår galax verkar varje foton (paket med ljus) som den avger produceras närmare den föregående foton. Detta beror på Doppler-effekten och galaxens korrekta rörelse (dess rörelse genom rymden). Resultatet är att foton toppar dyka upp att vara närmare varandra än de faktiskt är, vilket gör våglängden för ljus kortare (högre frekvens, och därför högre energi), som bestäms av observatören.

Blueshift är inte något som kan ses med ögat. Det är en egenskap för hur ljus påverkas av ett objekts rörelse. Astronomer bestämmer blåskift genom att mäta små förskjutningar i ljusets våglängder från objektet. De gör detta med ett instrument som delar upp ljuset i dess komponentvåglängder. Normalt görs detta med en "spektrometer" eller ett annat instrument som kallas "spektrografi". Uppgifterna de samlar in i det som kallas ett "spektrum". Om ljusinformationen berättar att objektet rör sig mot oss kommer grafen att visas "förskjutet" mot den blå änden av det elektromagnetiska spektrumet. 

Mäta Blueshifts of Stars

Genom att mäta de spektrala förändringarna av stjärnor i Vintergatan kan astronomer inte bara plotta deras rörelser, utan också galaxens rörelse som helhet. Objekt som rör sig bort från oss kommer att visas rödförskjutna, medan objekt som närmar sig kommer att bli blåskiftade. Detsamma gäller för exemplet galaxen som kommer mot oss.

Astronomer kan bestämma hastigheten vid vilken Andromeda-galaxen kommer mot Vintergatan genom att mäta dess blåskift. Kredit: NASA; ESA; Z. Levay och R. van der Marel, STScI; T. Hallas; och A. Mellinger

Är Universet Blueshifted?

Universumets förflutna, nuvarande och framtida tillstånd är ett hett ämne inom astronomi och i vetenskap i allmänhet. Och ett av sätten som vi studerar dessa tillstånd är att observera rörelsen hos de astronomiska föremålen omkring oss.

Ursprungligen trodde universum att sluta vid kanten av vår galax, Vintergatan. Men i början av 1900-talet fann astronomen Edwin Hubble att det fanns galaxer utanför våra (dessa hade faktiskt observerats tidigare, men astronomer trodde att de helt enkelt var en slags nebulosa, inte hela system av stjärnor). Det är nu känt att det finns flera miljarder galaxer över hela universum. 

Detta förändrade hela vår förståelse av universum och banade kort efter väg för utvecklingen av en ny teori om universums skapelse och utveckling: Big Bang Theory.

Räkna ut rörelsen av universum

Nästa steg var att bestämma var vi befinner oss i processen för universell evolution, och vad snäll av universum vi lever i. Frågan är verkligen: expanderar universum? Avtalsslutande? Statisk?

För att svara på detta mätte astronomer de spektrala förändringarna av galaxer nära och långt, ett projekt som fortsätter att vara en del av astronomin. Om ljusmätningarna av galaxerna i allmänhet skulle blåskiftas, skulle detta innebära att universumet drar sig samman och att vi kan vara på väg mot en "stor knas" eftersom allt i kosmos smälter tillbaka tillsammans. 

Det accelererande, expanderande universum som visar påverkan av accelererad expansion i de senaste epokarna av kosmisk historia. NASA / WMAP

Det visar sig dock att galaxerna i allmänhet går tillbaka från oss och verkar rödförskjutna. Detta innebär att universum expanderar. Inte bara det, men vi vet nu att den universella expansionen accelererar och att den accelererade i en annan takt tidigare. Denna förändring i accelerationen drivs av en mystisk kraft som generellt kallas mörk energi. Vi har liten förståelse för naturen av mörk energi, bara att det verkar vara överallt i universum.

Key Takeaways

• Termen "blåskift" hänvisar till förändringen i ljusets våglängder mot spektrumets blå ände när ett objekt rör sig mot oss i rymden.
• Astronomer använder blåskift för att förstå galaxrörelser mot varandra och mot vår rymdregion.
• Redshift tillämpas på spektrumet av ljus från galaxer som rör sig bort från oss; det vill säga att deras ljus förskjuts mot den röda änden av spektrumet.

källor

• Cool Cosmos, coolcosmos.ipac.caltech.edu/cosmic_classroom/cosmic_reference/redshift.html.
• "Upptäckten av det expanderande universum." Det expanderande universum, skyserver.sdss.org/dr1/en/astro/universe/universe.asp.
• NASA, NASA, imag.gsfc.nasa.gov/features/yba/M31_velocity/spectrum/doppler_more.html.

Redigerad av Carolyn Collins Petersen.