ブルーシフトとは？

距離 250 万光年にあるアンドロメダ銀河は、天の川銀河に最も近い渦巻銀河です。天文学者は、その光が「青方偏移」しているため、天の川に向かって動いていることを知っています。アダム・エヴァンス/ウィキメディア・コモンズ。

天文学には、天文学者ではない人には奇妙に聞こえる用語がたくさんあります。ほとんどの人は、距離測定の用語として「光年」と「パーセク」について聞いたことがあります。しかし、他の用語はより専門的で、天文学についてよく知らない人には「専門用語」に聞こえるかもしれません。このような 2 つの用語は、「赤方偏移」と「青方偏移」です。これらは、空間内の他のオブジェクトに向かう、または遠ざかるオブジェクトの動きを表すために使用されます。

赤方偏移は、物体が私たちから遠ざかっていることを示します。 「ブルーシフト」とは、天文学者が別のオブジェクトまたは私たちに向かって移動しているオブジェクトを表すために使用する用語です。たとえば、誰かが「その銀河は天の川に関して青方偏移している」と言うでしょう。これは、銀河が宇宙の私たちのポイントに向かって動いていることを意味します.また、銀河が私たちの銀河に近づく速度を表すためにも使用できます。

赤方偏移と青方偏移はどちらも、物体から放射される光のスペクトルを調べることによって決定されます。具体的には、スペクトル内の要素の「指紋」（分光器または分光計で取得）は、オブジェクトの動きに応じて青または赤に向かって「シフト」します。

天文学者はドップラー効果を使用して、観測者に対して物体が移動する際の光波の周波数を測定します。手前に移動するにつれて周波数が短くなり、オブジェクトは青方偏移を示します。天体が遠ざかる場合、赤方偏移を示します。これは、星の光のスペクトルに黒い線 (吸収線と呼ばれる) のシフトとして現れます)。 キャロリン・コリンズ・ピーターセン

天文学者はどのように青方偏移を決定しますか?

ブルーシフトは、オブジェクトのモーションのプロパティの直接の結果です。 ドップラー効果 、ただし、光が青方偏移になる現象は他にもあります。仕組みは次のとおりです。再びその銀河を例に取りましょう。発している 放射線 光、X線、紫外線、赤外線、電波、可視光線などの形で。私たちの銀河の観測者に近づくと、それが放出する各フォトン (光のパケット) は、前のフォトンに近い時間に生成されるように見えます。これは、ドップラー効果と銀河の固有運動 (空間を通る運動) によるものです。その結果、光子がピークに達します。 現れる 観測者によって決定されるように、それらが実際よりも近くにあるため、光の波長が短くなります（より高い周波数、したがってより高いエネルギー）。

ブルーシフトは目で見えるものではありません。これは、オブジェクトの動きによって光がどのように影響を受けるかのプロパティです。天文学者は、物体からの光の波長のわずかなシフトを測定することによって、青方偏移を決定します。彼らは、光をその構成波長に分割する機器を使用してこれを行います。通常、これは「分光計」または「分光器」と呼ばれる別の機器で行われます。彼らが収集したデータは、「スペクトル」と呼ばれるものにグラフ化されます。光情報が物体が私たちに向かって動いていることを示している場合、グラフは電磁スペクトルの青い端に向かって「シフト」して表示されます。

星の青方偏移の測定

のスペクトルシフトを測定することにより 出演者 の中に 天の川 、天文学者は自分の動きだけでなく、銀河全体の動きもプロットできます。私たちから遠ざかる物体が現れます 赤方偏移 、接近するオブジェクトは青方偏移します。同じことが、私たちに向かってくる例の銀河にも当てはまります。

天文学者は、その青方偏移を測定することで、アンドロメダ銀河が天の川に近づいている速度を判断できます。 クレジット: NASA; ESA; Z. Levay および R. van der Marel、STScI; T. 発見;とA.メリンジャー

宇宙はブルーシフトしていますか?

過去、現在、未来の状態 大宇宙 天文学と科学全般でホットな話題です。これらの状態を研究する方法の 1 つは、周囲の天体の動きを観察することです。

もともと、 宇宙 私たちの銀河系である天の川の端で止まると考えられていました。しかし、1900 年代初頭、天文学者 エドウィン・ハッブル 私たちの銀河の外に銀河があることを発見しました（これらは実際に以前に観測されていましたが、天文学者はそれらが単に一種の銀河であると考えていました 星雲 、星のシステム全体ではありません）。現在、宇宙には数十億の銀河があることが知られています。

これは宇宙に対する私たちの理解全体を変え、その直後に、宇宙の創造と進化に関する新しい理論、ビッグバン理論の開発への道を開きました。

宇宙の動きを理解する

次のステップは、私たちが普遍的な進化の過程のどこにいるのか、そして何が起こっているのかを判断することでした。 親切 問題は、宇宙は膨張しているのかということです。契約中？静的？

それに答えるために、天文学者はスペクトルシフトを測定しました銀河近くて遠く、天文学の一部であり続けているプロジェクト。銀河の光の測定値が一般的に青方偏移した場合、これは宇宙が収縮していることを意味し、宇宙のすべてが再び衝突する「大きな危機」に向かう可能性がある.

加速膨張する宇宙。宇宙史の最新の時代における加速膨張の影響を示しています。 NASA/WMAP

しかし、一般的に、銀河は私たちから遠ざかり、 赤方偏移 .これは、宇宙が膨張していることを意味します。それだけでなく、普遍的な拡大が加速しており、過去には異なる速度で加速したことがわかっています.その加速度の変化は、一般に 暗黒エネルギー .暗黒エネルギーの性質についてはほとんど理解されておらず、宇宙のいたるところに存在しているように見えるだけです。

重要ポイント

• 「ブルーシフト」という用語は、物体が宇宙で私たちに向かって移動するときに、スペクトルの青色端に向かう光の波長のシフトを指します。
• 天文学者は青方偏移を使用して、銀河が互いに向かい合い、私たちの宇宙領域に向かう動きを理解しています。
• 赤方偏移は、私たちから遠ざかる銀河からの光のスペクトルに適用されます。つまり、それらの光はスペクトルの赤端に向かってシフトします。

ソース

• クールコスモス 、coolcosmos.ipac.caltech.edu/cosmic_classroom/cosmic_reference/redshift.html。
• 膨張する宇宙の発見。 拡大する宇宙 、skyserver.sdss.org/dr1/en/astro/universe/universe.asp。
• NASA , NASA, Imagine.gsfc.nasa.gov/features/yba/M31_velocity/spectrum/doppler_more.html.

によって編集キャロリン・コリンズ・ピーターセン.