Wat is Blueshift?

Met 2,5 miljoen lichtjaar is het Andromedastelsel het dichtstbijzijnde spiraalstelsel van de Melkweg. Astronomen weten dat het in de richting van de Melkweg beweegt omdat het licht 'blauwverschoven' is. Adam Evans/Wikimedia Commons.

Astronomie heeft een aantal termen die exotisch klinken voor de niet-astronoom. De meeste mensen hebben gehoord van 'lichtjaren' en 'parsec' als termen voor metingen op afstand. Maar andere termen zijn technischer en kunnen 'jargony' klinken voor mensen die niet veel weten over astronomie. Twee van dergelijke termen zijn 'roodverschuiving' en 'blauwverschuiving'. Ze worden gebruikt om de beweging van een object naar of van andere objecten in de ruimte te beschrijven.

Roodverschuiving geeft aan dat een object van ons af beweegt. 'Blueshift' is een term die astronomen gebruiken om een ​​object te beschrijven dat naar een ander object of naar ons toe beweegt. Iemand zal bijvoorbeeld zeggen: 'Dat sterrenstelsel is blauwverschoven ten opzichte van de Melkweg'. Het betekent dat de melkweg naar ons punt in de ruimte beweegt. Het kan ook worden gebruikt om de snelheid te beschrijven die het sterrenstelsel neemt naarmate het dichter bij het onze komt.

Zowel roodverschuiving als blauwverschuiving worden bepaald door het spectrum van licht dat door het object wordt uitgestraald te bestuderen. Met name 'vingerafdrukken' van elementen in het spectrum (die zijn genomen met een spectrograaf of een spectrometer), worden 'verschoven' naar blauw of rood, afhankelijk van de beweging van het object.

Astronomen gebruiken het Doppler-effect om de frequentie van lichtgolven te meten wanneer een object beweegt ten opzichte van de waarnemer. De frequentie is korter naarmate het naar je toe beweegt, en het object vertoont een blauwverschuiving. Als het object weg beweegt, vertoont het een roodverschuiving. Dit komt tot uiting in spectra van stellair licht als een verschuiving in de zwarte lijnen (absorptielijnen genoemd) zoals hier getoond). Carolyn Collins Petersen

Hoe bepalen astronomen Blueshift?

Blauwverschuiving is een direct resultaat van een eigenschap van de beweging van een object genaamd het Doppler-effect , hoewel er andere verschijnselen zijn die er ook toe kunnen leiden dat licht blauwverschoven wordt. Dit is hoe het werkt. Laten we dat sterrenstelsel nog eens als voorbeeld nemen. Het straalt uit straling in de vorm van licht, röntgenstralen, ultraviolet, infrarood, radio, zichtbaar licht, enzovoort. Wanneer het een waarnemer in onze melkweg nadert, lijkt elk foton (pakket licht) dat het uitzendt dichter in de tijd bij het vorige foton te worden geproduceerd. Dit komt door het Doppler-effect en de eigenbeweging van de melkweg (de beweging door de ruimte). Het resultaat is dat de fotonpieken tevoorschijn komen dichter bij elkaar te zijn dan ze in werkelijkheid zijn, waardoor de golflengte van licht korter wordt (hogere frequentie en dus hogere energie), zoals bepaald door de waarnemer.

Blueshift is niet iets dat met het oog kan worden gezien. Het is een eigenschap van hoe licht wordt beïnvloed door de beweging van een object. Astronomen bepalen de blauwverschuiving door kleine verschuivingen in de golflengten van het licht van het object te meten. Ze doen dit met een instrument dat het licht splitst in zijn samenstellende golflengten. Normaal gesproken gebeurt dit met een 'spectrometer' of een ander instrument dat een 'spectrograaf' wordt genoemd. De gegevens die ze verzamelen, worden grafisch weergegeven in wat een 'spectrum' wordt genoemd. Als de lichtinformatie ons vertelt dat het object naar ons toe beweegt, zal de grafiek 'verschoven' lijken naar het blauwe uiteinde van het elektromagnetische spectrum.

De blauwverschuivingen van sterren meten

Door de spectrale verschuivingen van te meten sterren in de Melkweg kunnen astronomen niet alleen hun bewegingen plotten, maar ook de beweging van de melkweg als geheel. Er verschijnen objecten die van ons af bewegen roodverschoven , terwijl naderende objecten blauw verschoven worden. Hetzelfde geldt voor het voorbeeldsterrenstelsel dat op ons afkomt.

Astronomen kunnen de snelheid bepalen waarmee de Andromeda-melkweg in de richting van de Melkweg komt door zijn blauwverschuiving te meten. Krediet: NASA; ESA; Z. Levay en R. van der Marel, STScI; T. vondsten; en A. Mellinger

Is het heelal blauwverschoven?

Het verleden, het heden en de toekomstige staat van het universum is een hot topic in de astronomie en in de wetenschap in het algemeen. En een van de manieren waarop we deze toestanden bestuderen, is door de beweging van de astronomische objecten om ons heen te observeren.

Oorspronkelijk was de universum werd gedacht te stoppen aan de rand van onze melkweg, de Melkweg. Maar in het begin van de twintigste eeuw, astronoom Edwin Hubble ontdekte dat er sterrenstelsels buiten de onze waren (deze waren eigenlijk al eerder waargenomen, maar astronomen dachten dat ze gewoon een soort nevel , niet hele sterrenstelsels). Het is nu bekend dat er meerdere miljarden sterrenstelsels in het universum zijn.

Dit veranderde ons hele begrip van het heelal en effende kort daarna de weg voor de ontwikkeling van een nieuwe theorie over de schepping en evolutie van het heelal: de oerknaltheorie.

De beweging van het heelal achterhalen

De volgende stap was om te bepalen waar we ons bevinden in het proces van universele evolutie, en wat? vriendelijk van het universum waarin we leven. De vraag is eigenlijk: breidt het universum zich uit? Contracteren? Statisch?

Om dat te beantwoorden, maten astronomen de spectrale verschuivingen vansterrenstelselsdichtbij en veraf, een project dat nog steeds deel uitmaakt van de astronomie. Als de lichtmetingen van de sterrenstelsels in het algemeen blauwverschoven zouden zijn, dan zou dit betekenen dat het universum samentrekt en dat we op een 'big crunch' kunnen afstevenen als alles in de kosmos weer samensmelt.

Het versnellende, uitdijende heelal, toont de invloed van versnelde uitdijing in de meest recente tijdperken van de kosmische geschiedenis. NASA/WMAP

Het blijkt echter dat de sterrenstelsels zich over het algemeen van ons terugtrekken en verschijnen roodverschoven . Dit betekent dat het heelal uitdijt. Niet alleen dat, maar we weten nu dat de universele expansie versnelt en dat deze in het verleden in een ander tempo is versneld. Die verandering in versnelling wordt aangedreven door een mysterieuze kracht die algemeen bekend staat als donkere energie . We hebben weinig begrip van de aard van donkere energie, alleen dat het overal in het universum lijkt te zijn.

Belangrijkste leerpunten

• De term 'blauwverschuiving' verwijst naar de verschuiving in golflengten van licht naar het blauwe uiteinde van het spectrum wanneer een object in de ruimte naar ons toe beweegt.
• Astronomen gebruiken blauwverschuiving om bewegingen van sterrenstelsels naar elkaar en naar ons ruimtegebied te begrijpen.
• Roodverschuiving is van toepassing op het spectrum van licht van sterrenstelsels die van ons weg bewegen; dat wil zeggen, hun licht wordt verschoven naar het rode einde van het spectrum.

bronnen

• Koele kosmos , coolcosmos.ipac.caltech.edu/cosmic_classroom/cosmic_reference/redshift.html.
• De ontdekking van het uitdijende heelal. Het uitdijende heelal , skyserver.sdss.org/dr1/en/astro/universe/universe.asp.
• NASA , NASA, imagine.gsfc.nasa.gov/features/yba/M31_velocity/spectrum/doppler_more.html.

Bewerkt doorCarolyn Collins Petersen.