ما Redshift يكشف عن كائن

عندما ينظر نجوم النجوم إلى سماء الليل ، انظر النور. إنه جزء أساسي من الكون الذي سافر عبر مسافات طويلة. يحتوي هذا الضوء ، المسمى رسميًا باسم "الإشعاع الكهرومغناطيسي" ، على مجموعة من المعلومات حول الكائن الذي جاء منه ، والتي تتراوح من درجة حرارته إلى حركاته.

يدرس علماء الفلك الضوء في تقنية تسمى "التحليل الطيفي". يسمح لهم بتشريحه وصولاً إلى أطوال موجته لإنشاء ما يسمى "الطيف". من بين أشياء أخرى ، يمكنهم معرفة ما إذا كان كائن ما يتحرك بعيدًا عنا. يستخدمون خاصية تسمى "redshift" لوصف حركة كائنات تتحرك بعيدًا عن بعضها البعض في الفضاء.

يحدث الانزياح نحو الأحمر عندما ينحسر جسم ينبعث منه الإشعاع الكهرومغناطيسي من مراقب. يظهر الضوء المكتشف "أكثر احمرارًا" مما يجب أن يكون بسبب تحوله نحو النهاية "الحمراء" للطيف. Redshift ليس شيئًا يمكن لأي شخص "رؤيته". إنه تأثير يقيسه علماء الفلك في الضوء من خلال دراسة أطوال موجته.

الجسم (عادة ما يسمى "المصدر") ينبعث أو يمتص الإشعاع الكهرومغناطيسي لطول موجة محدد أو مجموعة من الأطوال الموجية. تعطي معظم النجوم مجموعة واسعة من الضوء ، من المرئي إلى الأشعة تحت الحمراء ، الأشعة فوق البنفسجية ، الأشعة السينية ، وهلم جرا.

عندما يتحرك المصدر بعيدًا عن المراقب ، يظهر طول الموجة "ممتدًا" أو يزيد. يتم إصدار كل ذروة بعيدًا عن الذروة السابقة عندما يتراجع الكائن. وبالمثل ، في حين أن الطول الموجي يزيد (يصبح أكثر احمراراً) التردد ، وبالتالي تنخفض الطاقة.

كلما انحسر الكائن بشكل أسرع ، زاد انزياحه الأحمر. هذه الظاهرة هي بسبب تأثير دوبلر. الناس على الأرض على دراية التحول دوبلر بطرق عملية جميلة. على سبيل المثال ، فإن بعض التطبيقات الأكثر شيوعًا لتأثير دوبلر (كل من الانزياح نحو الأحمر و blueshift) هي مدافع رادار الشرطة. إنهم يرتدون إشارات الخروج من السيارة ، كما أن مقدار الانزياح نحو الأحمر أو blueshift يخبر الضابط مدى سرعة سيره. يخبر رادار الطقس دوبلر المتنبئين بمدى سرعة تحرك العاصفة. يتبع استخدام تقنيات دوبلر في علم الفلك نفس المبادئ ، لكن بدلاً من إصدار التذاكر للمجرات ، يستخدمها علماء الفلك للتعرف على حركاتهم.

تتمثل الطريقة التي يحدد بها الفلكيون في التحول الأحمر (و blueshift) في استخدام أداة تُسمى مخطط الطيف (أو مطياف) للنظر إلى الضوء المنبعث من كائن. تُظهر الفروق الصغيرة في الخطوط الطيفية تحولًا نحو الأحمر (للون الأحمر) أو الأزرق (للون الأزرق). إذا أظهرت الاختلافات انزياح أحمر ، فهذا يعني أن الكائن يتراجع. إذا كانت زرقاء اللون ، فإن الكائن يقترب.

في أوائل عام 1900 ، اعتقد علماء الفلك أن بأكمله كون كان مغلف داخل منطقتنا المجرة، ال درب التبانة. ومع ذلك ، قياسات مصنوعة من الآخر المجرات، التي كان يعتقد أنها مجرد سدم داخل منطقتنا ، أظهرت أنها كانت حقًا في الخارج درب التبانة. تم هذا الاكتشاف بواسطة عالم الفلك إدوين ب. هابل، استنادا إلى قياسات النجوم المتغيرة من قبل عالم فلكي اسمه هنريتا ليفيت.

علاوة على ذلك ، تم قياس الانزياحات الحمراء (وفي بعض الحالات التحولات الزرقاء) لهذه المجرات ، وكذلك مسافاتها. اكتشف هابل اكتشافًا مذهلاً أنه كلما كانت المجرة بعيدة ، كلما زاد انزياحها الأحمر لنا. هذه العلاقة معروفة الآن باسم قانون هابل. إنها تساعد علماء الفلك في تحديد توسع الكون. إنه يُظهر أيضًا أن الكائنات البعيدة منا ، وكلما تراجعت أسرع. (هذا صحيح بالمعنى الواسع ، هناك مجرات محلية ، على سبيل المثال ، تتحرك نحونا بسبب حركة " المجموعة المحلية".) بالنسبة للجزء الأكبر ، تتراجع الكائنات في الكون بعيدًا عن بعضها البعض ويمكن قياس هذه الحركة من خلال تحليل انزياحاتها الحمراء.

يمكن للفلكيين استخدام الانزياح نحو الأحمر لتحديد حركة درب التبانة. يفعلون ذلك عن طريق قياس تحول دوبلر من الأشياء في مجرتنا. هذه المعلومات تكشف كيف تتحرك النجوم والسدم الأخرى فيما يتعلق بالأرض. يمكنهم أيضًا قياس حركة المجرات البعيدة جدًا - المسماة "المجرات ذات الانزياح الأحمر العالي". هذا مجال سريع النمو الفلك. إنه لا يركز فقط على المجرات ، ولكن أيضًا على الكائنات الأخرى ، مثل مصادر أشعة غاما رشقات نارية.

تحتوي هذه الأشياء على انزياح أحمر مرتفع للغاية ، مما يعني أنها تتحرك بعيداً عنا بسرعات عالية للغاية. علماء الفلك تعيين الرسالة ض إلى الانزياح نحو الأحمر. وهذا يفسر سبب ظهور قصة في بعض الأحيان تقول إن المجرة لها انزياح أحمر ض= 1 أو شيء من هذا القبيل. في أقرب وقت من عصور الكون تكمن في ض حوالي 100. لذلك ، فإن الانزياح نحو الأحمر يمنح الفلكيين أيضًا وسيلة لفهم مدى بُعد الأشياء بالإضافة إلى سرعة تحركها.

كما أن دراسة الأجسام البعيدة تمنح علماء الفلك لمحة سريعة عن حالة الكون منذ حوالي 13.7 مليار سنة. وذلك عندما بدأ التاريخ الكوني مع الانفجار الكبير. لا يبدو أن الكون يتوسع منذ ذلك الوقت فحسب ، بل إن توسعه يتسارع أيضًا. مصدر هذا التأثير هو الطاقة المظلمة, جزء غير مفهومة جيدا من الكون. يجد علماء الفلك الذين يستخدمون الانزياح نحو الأحمر لقياس المسافات الكونية (الكبيرة) أن التسارع لم يكن دائمًا كما كان طوال التاريخ الكوني. لا يزال سبب هذا التغيير غير معروف ويظل تأثير الطاقة المظلمة مجالًا مثيرًا للاهتمام للدراسة في علم الكونيات (دراسة أصل الكون وتطوره).

حررت بواسطة كارولين كولينز بيترسن.