Görünür ışık spektrumu.
(Resim: © NASA.)
Kırmızıya kayma ve mavi kaydırma, uzayda nesneler (yıldızlar veya galaksiler gibi) bizden ne kadar yaklaştıkça veya uzaklaştıkça ışığın daha kısa veya daha uzun dalga boylarına nasıl kaydığını tanımlar. Kavram, evrenin genişlemesini çizmenin anahtarıdır.
Görünür ışık, bir gökkuşağına bakan herkes için açık olan bir renk spektrumudur. Bir nesne bizden uzaklaştığında, ışık dalga boyları uzadıkça ışık spektrumun kırmızı ucuna kaydırılır. Bir nesne yaklaşırsa, dalga boyları kısaldıkça ışık spektrumun mavi ucuna gider.
Bunu daha net düşünmek için, Avrupa Uzay Ajansı önerdi, araba yolda yanınızda koşarken bir polis sireni dinlediğinizi hayal edin.
"Herkes yaklaşan bir polis sireninin ses perdesinin arttığını ve siren geçerken ve geri çekilirken ses perdesindeki keskin düşüşü duymuştur. Etkisi, ses dalgalarının kaynak yaklaştıkça dinleyicinin kulağına yaklaştıkça ve daha da uzak olması nedeniyle ortaya çıkar. "ESA yazdı.
Ses ve ışık
Bu ses efekti ilk olarak 1800'lerde Christian Andreas Doppler tarafından tanımlanmıştır ve buna Doppler etkisi denir. Işık dalga boylarında da yayıldığı için, bu, dalga boylarının nesnelerin göreceli konumuna bağlı olarak birlikte uzayabileceği veya çatlayabileceği anlamına gelir. Bununla birlikte, günlük yaşam boyutunda bunu fark etmiyoruz, çünkü ışık ses hızından çok daha hızlı seyahat ediyor - milyonlarca daha hızlı.
Amerikalı gökbilimci Edwin Hubble (Hubble Uzay Teleskobu'nun adını taşıyan), kırmızıya kayma fenomenini tanımlayan ve onu genişleyen bir evrene bağlayan ilk kişiydi. NASA, 1929'da ortaya koyduğu gözlemlerinin, gözlemlediği neredeyse tüm gökadaların uzaklaştığını gösterdi.
NASA, "Bu fenomen bir galaksinin spektrumunun kırmızıya kayması olarak gözlendi." "Bu kırmızıya kayma, zayıf, muhtemelen daha fazla gökada için daha büyük görünüyordu. Bu nedenle, bir galaksi ne kadar uzaksa, Dünya'dan o kadar hızlı uzaklaşıyor."
Galaksiler Dünya'dan uzaklaşıyor çünkü uzayın dokusu genişliyor. Galaksilerin kendileri hareket halindeyken (örneğin, Andromeda Gökadası ve Samanyolu) bir çarpışma rotasındayken, evren büyüdükçe genel bir kırmızıya kayma olgusu vardır.
Redshift ve blueshift terimleri, radyo dalgaları, kızılötesi, ultraviyole, X-ışınları ve gama ışınları dahil olmak üzere elektromanyetik spektrumun herhangi bir kısmı için geçerlidir. Dolayısıyla, radyo dalgaları spektrumun ultraviyole kısmına kaydırılırsa, bunların blueshifte edildiği veya daha yüksek frekanslara doğru kaydırıldığı söylenir. Radyo dalgalarına kaydırılan gama ışınları, düşük frekansa kayma veya kırmızıya kayma anlamına gelir.
Bir nesnenin kırmızıya kayması, spektrumundaki emilim veya emisyon çizgilerini inceleyerek ölçülür. Bu çizgiler her öğe için benzersizdir ve her zaman aynı aralığa sahiptir. Uzaydaki bir nesne bize doğru veya ondan uzaklaştığında, çizgiler nesne hareket etmiyorsa (bize göre) bulundukları yerden farklı dalga boylarında bulunabilir. [İlgili: Kendi Spektroskopunuzu Yapın]
Kırmızıya kayma, ışığın dalga boyundaki değişiklik, kaynak hareket etmiyorsa ışığın sahip olacağı dalga boyuna bölünmesi olarak tanımlanır - geri kalan dalga boyu denir:
Üç tür kırmızıya kayma
Evrende en az üç tür kırmızıya kayma meydana gelir - evrenin genişlemesinden, galaksilerin birbirine göre hareketinden ve bir galaksinin içindeki büyük miktarda madde nedeniyle ışık değiştiğinde meydana gelen "yerçekimi kırmızıya kayma" dan.
Bu son kırmızıya kayma, üçünün en incesidir, ancak 2011'de bilim adamları bunu evren büyüklüğünde bir ölçekte tanımlayabildiler. Gökbilimciler, Sloan Dijital Gökyüzü Araştırması olarak bilinen büyük bir kataloğun istatistiksel analizini yaptılar ve yerçekimsel kırmızıya kaymanın tam olarak Einstein'ın genel görelilik teorisine uygun olarak gerçekleştiğini buldular. Bu çalışma bir Nature dergisinde yayınlandı.
Kopenhag Üniversitesi astrofizikçi Radek Wojtak o zaman “Küme kütlelerinin bağımsız ölçümlerine sahibiz, bu nedenle genel göreliliğe dayalı kütleçekimsel kayma beklentisinin ne olduğunu hesaplayabiliriz” dedi. "Bu etkinin ölçümlerine tam olarak katılıyor."
Yerçekimsel kırmızıya kaymanın ilk tespiti, bilim adamlarının Dünya merkezli bir laboratuvardan yayılan gama ışını ışığında meydana geldiğini tespit ettikten sonra 1959'da geldi. 2011'den önce, güneşte ve yakındaki beyaz cücelerde ya da güneş yıldızlarının sonunda kalan ölü yıldızlar yaşamlarının sonlarında nükleer füzyonu durdurdu.
Redshift'in dikkate değer kullanımları
Redshift, gökbilimcilerin uzaktaki nesnelerin mesafelerini karşılaştırmasına yardımcı olur. 2011 yılında bilim adamları, patlayan bir yıldızdan kaynaklanan GRB 090429B adlı bir gama ışını patlaması gördüğünü açıkladılar. O zaman, bilim adamları patlamanın 13.14 milyar yıl önce gerçekleştiğini tahmin ettiler. Karşılaştırıldığında, Büyük Patlama 13.8 milyar yıl önce gerçekleşti.
Bilinen en uzak gökada GN-z11'dir. 2016'da Hubble Uzay Teleskobu, Büyük Patlama'dan sadece birkaç yüz milyon yıl sonra var olduğunu belirledi. Bilim adamları GN-z11'in ışığının evrenin genişlemesinden ne kadar etkilendiğini görmek için kırmızıya kaymasını ölçtüler. GN-z11'in kırmızıya kayması, galaksi EGSY8p7'den ölçülen 8.68'in bir sonraki en yüksek kırmızıya kaymasından çok daha yüksek 11.1 idi.
Bilim adamları, evrenin büyük ölçekte nasıl yapılandırıldığını ölçmek için kırmızıya kaymayı kullanabilirler. Bunun bir örneği Herkül-Corona Borealis Çin Seddi; ışığın yapının üzerinden geçmesi yaklaşık 10 milyar yıl alır. Sloan Digital Sky Survey, milyonlarca nesnenin kırmızıya kaymalarını ölçmeye çalışan devam eden bir kırmızıya kayma projesidir. İlk kırmızıya kayma anketi, 1982'de ilk veri toplamasını tamamlayan CfA RedShift Anketi oldu.
Ortaya çıkan bir araştırma alanı, kütleçekimsel dalgalardan gelen ve büyük bir cismin hızlandırıldığı veya bozulduğu zaman meydana gelen uzay-zaman bozuklukları olan kırmızıya kayma bilgilerinin nasıl çıkarılacağı ile ilgilidir. (Einstein ilk olarak 1916'da yerçekimi dalgalarının varlığını önermiştir ve Lazer İnterferometre Yerçekimi Dalgası Gözlemevi (LIGO) ilk önce 2016'da doğrudan tespit etmiştir). Hakemli dergi Fiziksel İnceleme X'de yer alan 2014 tarihli bir makaleye göre, yerçekimi dalgaları, kırmızıya kaymış kütlelerini gösteren bir sinyal taşıdığından, bir miktar hesaplama ve tahmin gerektiren kırmızıya kaymayı çıkarmak.
Editörün Notu: Bu makale bir düzeltmeyi yansıtacak şekilde 7 Ağustos 2019'da güncellenmiştir. Spektrumun ultraviyole kısmına kaydırılan radyo dalgaları, kırmızıya kayma değil, blueshifte edilir.
