宇宙が膨張していることを Redshift が示す方法

ゲッティイメージズ/ベクターマイン

スターゲイザーが夜空を見上げると、 光を見る .それは、長い距離を旅してきた宇宙の不可欠な部分です。正式には「電磁放射」と呼ばれるその光には、温度から動きに至るまで、その物体に関する情報の宝庫が含まれています。

天文学者は、「分光法」と呼ばれる技術で光を研究します。これにより、波長まで分解して「スペクトル」と呼ばれるものを作成できます。とりわけ、物体が私たちから遠ざかっているかどうかを知ることができます。彼らは、「赤方偏移」と呼ばれる特性を使用して、空間内で互いに遠ざかる物体の動きを記述します。

赤方偏移は、電磁放射を放出する物体が観測者から遠ざかるときに発生します。検出された光は、本来よりも「赤く」見えます。これは、スペクトルの「赤」側にシフトしているためです。 Redshift は、誰もが「見る」ことができるものではありません。これは、天文学者が光の波長を研究することによって測定する効果です。

Redshift の仕組み

オブジェクト (通常は「ソース」と呼ばれる) は、特定の波長または波長のセットの電磁放射を放出または吸収します。ほとんどの星は、可視光から赤外線、紫外線、X 線など、さまざまな光を放っています。

光源が観測者から遠ざかるにつれて、波長は「伸びる」または増加するように見えます。オブジェクトが後退するにつれて、各ピークは前のピークから遠く離れて放出されます。同様に、波長が増加する (赤くなる) と、周波数、つまりエネルギーが減少します。

天体の後退が速いほど、赤方偏移が大きくなります。この現象は、 ドップラー効果 .地球上の人々は、かなり実用的な方法でドップラー シフトに精通しています。たとえば、ドップラー効果 (赤方偏移と青方偏移の両方) の最も一般的な用途のいくつかは、警察のレーダー銃です。それらは車両から信号を跳ね返し、赤方偏移または青方偏移の量は警官に車両の速度を知らせます。ドップラー気象レーダーは、嵐のシステムがどれだけ速く動いているかを予報官に伝えます。天文学におけるドップラー技術の使用は同じ原則に従いますが、天文学者は銀河をチケットする代わりに、銀河の動きについて学ぶためにそれを使用します.

天文学者が赤方偏移 (および青方偏移) を決定する方法は、分光器 (または分光計) と呼ばれる機器を使用して、オブジェクトから放出される光を調べることです。スペクトル線のわずかな違いは、赤 (赤方偏移の場合) または青 (青方偏移の場合) へのシフトを示しています。差が赤方偏移を示している場合、それは天体が遠ざかっていることを意味します。青色の場合、オブジェクトが近づいています。

宇宙の膨張

1900 年代初頭、天文学者は、 宇宙 私たち自身の中に閉じ込められていた 銀河 、 天の川 .ただし、その他の測定銀河は、単に私たち自身の内部の星雲であると考えられていましたが、それらが実際にあったことを示しました 外側 天の川の。この発見は天文学者によってなされた エドウィン・P・ハッブル 、という名前の別の天文学者による変光星の測定に基づいています ヘンリエッタ・リービット。

さらに、これらの銀河の距離だけでなく、赤方偏移 (場合によっては青方偏移) も測定されました。ハッブルは、銀河が遠くにあるほど赤方偏移が大きくなるという驚くべき発見をしました。この相関関係は現在、 ハッブルの法則 .天文学者が宇宙の膨張を定義するのに役立ちます。また、物体が遠ざかるほど、遠ざかる速度が速くなることも示しています。 （これは広い意味で真実です。たとえば、私たちの運動のために私たちに向かって動いている局所的な銀河があります。 ローカル グループ '.) ほとんどの場合、宇宙のオブジェクトは互いに遠ざかっており、その動きはそれらの赤方偏移を分析することで測定できます。

天文学における Redshift のその他の用途

天文学者は、天の川の動きを決定するために赤方偏移を使用できます。彼らは、私たちの銀河系にある天体のドップラー シフトを測定することによってそれを行います。その情報は、他の星や星雲が地球に対してどのように動いているかを明らかにします。また、「高赤方偏移銀河」と呼ばれる非常に遠い銀河の動きも測定できます。これは急速に成長している分野です 天文学 .銀河だけでなく、他の天体にも焦点を当てています。 ガンマ線 バースト。

これらの天体は非常に高い赤方偏移を持っています。つまり、非常に速い速度で私たちから遠ざかっています。天文学者は文字を割り当てる と 赤方偏移します。これは、銀河の赤方偏移が と =1 またはそのようなもの。宇宙の最古の時代は と つまり、赤方偏移は天文学者に、物がどれだけ速く動いているかに加えて、物がどれだけ離れているかを理解する方法も提供します。

遠方の天体の研究は、天文学者に約 137 億年前の宇宙の状態のスナップショットも提供します。宇宙の歴史はビッグバンから始まった。その時以来、宇宙は膨張しているように見えるだけでなく、その膨張も加速しています。この効果の元は 暗黒エネルギー 、 宇宙のよく理解されていない部分。赤方偏移を使用して宇宙の (大きな) 距離を測定する天文学者は、加速が宇宙の歴史を通じて常に同じであったとは限らないことを発見しました。その変化の理由はまだわかっておらず、暗黒エネルギーのこの影響は、宇宙論 (宇宙の起源と進化の研究) の興味深い研究分野のままです。

によって編集キャロリン・コリンズ・ピーターセン.