galaksije

Kada posmatramo daleke galaksije opažamo njihov crveni pomak, ali, pazite, on nije posledica doplerovog efekta.

Doplerov efekat

Iako je ovo već svima koji drže do sebe poznata stvar ipak da ponovimo gradivo. Imate izbacivač loptica (onaj što izbacuje loptice za golf). Taj bacač svakog minuta izbaci jednu lopticu prema vama. Znači, prođe jedan minut i paf, bacač izbaci lopticu. I ta loptica za 10 sekundi doleti do vas. 

E sad, uzmite da najednom bacač loptica krene prema vama. Izbaci lopticu, krene ka vama i za 10 sekundi loptica doleti do vas. Bacač se i dalje približava i nakon jednog minuta ponovo izbaci lopticu. Ali sada je on bliže vama i izbačena loptica će do vas da stigne za manje od 10 sekundi, npr. za 8 sekundi. Posle sledećeg minuta bacač ponovo izbaci lopticu i ta loptica će do vas da stigne za 6 sekundi (jer se cela skalamerija još više približila). I tako dalje, shvatate. Iako bacač i dalje izbacuje lopticu u jednakim intervalima (svakog minuta) loptice do vas stižu u sve kraćim vremenskim razmacima. 

A i obrnuto. Ako se bacač udaljava od vas onda lopticama treba sve više vremena da stignu do vas jer prevaljuju sve duži put. Isti efekat se dobija, naravno, i ako se vi krećete ka, odnosno od bacača.

E ta pojava da se usled kretanja tela menja frekvencija izbačenih loptica, po Johanu Kristijanu Dopleru, zove se Doplerov efekat. U stvari, ne frekvencija loptica nego frekvencija talasa koju je Dopler izučavao, ali princip je isti. Kada slušate sirenu automobila koji vam se približava zvučni talasi se sabijaju, time se povećava njihova frekvencija, smanjuje talasna dužina i mi čujemo sve viši ton sirene. I kada auto prođe, zvučni talasi se, sa udaljavanjem automobila, izdužuju te je i zvuk sve dublji.

Evo automobila:

DopplerfrequenzWikipedia by Charly Whisky

KristijaDopler


Johan Kristijan Dopler (Johann Christian Andreas Doppler; 1803 —1853) je bo austrijski matematičar i fizičar. Naučnik je postao zbog lošeg zdravlja koje je onemogućilo da nasledi posao kamenoresca od svog oca. Ali zato je studirao astronomiju i matematiku, predavao matematiku i fiziku, napisao preko 50 članaka iz astronomije, fizike i matematike, a njegovo najznačajnije delo je o prividnoj promeni frekvencije i talasne dužine talasa.

 

Pomaci

Isto je i sa elektromagnetnim talasima. Kada nam se objekat koji ih emituje približava oni se sabijaju i obrnuto. Pošto crveno svetlo ima veću talasnu dužinu od plave, kada objekat ide od nas svetlosni zrak se izdužuje, a time i pomera ka crvenom delu spektra. Crveni talasi imaju najveću talasnu dužinu (u vidljivom delu spektra) i svako rastezanje talasa znači pometanje talasne dužine ka crvenom delu spektra.

pomaciSunce Galaksija

Levo je Sunčev spektar, desno, spektar udaljene galaksije. Spektralne linije su, kako se vidi, u drugom slučaju pomerene u odnosu na linije spektra Sunca i to ka crvenom delu. (Ilustracija iz Vikipedije)

   

To saznanje je unelo revoluciju u astronomiju. Merenjem pomaka astronomi su u stanju da odrede ne samo da li nam se taj objekat približava ili udaljava već i da utvrde njegovu brzinu. Ako je crveni pomak veliki, objekat se nalazi daleko, brz je ali i star. Ako vidimo objekat koji je daleko deset hiljada svetlosnih godina to znači da je taj objekat svetlosni zrak koji smo ulovili pustio najmanje pre deset hiljada godina pa ne može biti mlađi od toga. Za divljenje je koje sve podatke astronomi mogu da izvuku iz zraka neke daleke bledunjave tačkice na nebu. 

Recimo, na osnovu Doplerovog pomaka astronomi mogu da utvrde koje nam se glaksije u okviru Lokalnog jata, približavaju, a koje se od nas udaljavaju. Plavi pomak govori o približavanju, crveni o udaljavanju.

CRVENI POMACI DALEKIH GALAKSIJA

Ima nešto posebno zanimljivo kad se radi o spektarima dalekih galaksija. Sve ovo što smo pričali o Doplerovom efektu, o razvlačenju i sabijanju talasa, odnosi se na tela koja se kreću kroz prostor. Ali daleke galaksije, one koje nisu gravitaciono povezane sa našim Lokalnim jatom, stoje u prostoru! Ne kreću se kroz njega – iako se od nas udaljavaju, a udaljavaju se tako što se prostor između njih i ostalih galaksija širi. Kako se prostor širi tako sobom nosi i galaksije koje stoje u njemu. Taj detalj je objašnjen ovde: Širenje svemira - šta se širii.

Ali u spektrima dalekih galaksija takođe opažamo crveni pomak koji i svedoči o njihovom udaljavanju od nas (i svih drugih galaksija). Međutim crveni pomak dalekih galaksija i jata nije posledica Doplerovog efekta. Evo kako on nastaje.

Talas putuje kroz prostor,  a kako se prostor širi talasne dužine svetlosnog zraka se izdužuju i time pomeraju ka crvenom delu spektra (jer crveni talas ima najveću talasnu dužinu). Što je galaksija dalje, svetlosni zrak više vremena provodi putujući kroz prostor pa se time talasna dužina svetlosti više rasteže - i pomera ka crvenom delu spektra.  

Eto, u tome je trik prirode sa crvenim pomakom dalekih galaksija 😀

DODATAK: Talasne dužine svetlosti 
spektarsvetla ljubičasta 380 – 450 nm
plava 450 – 495 nm
zelena 495 – 570 nm
žuta 570 – 590 nm
narandžasta 590 – 620 nm
crvena 620 – 750 nm

 

Literatura: Veliki prasak Sajmona Singa, Vasiona u ponoć Ken Krosvela itd. 

Još neki zanimljivi članci u vezi ove teme:

Širenje svemira - šta se širi

Gde je centar univerzuma?


Komentari   
Aleksandar Zorkić
0 #3 Aleksandar Zorkić 11-09-2018 15:03
Citat BojanB:
A prostor izmedju bliskih objekata, npr unutar sunčevog sistema? Da li je međusobno udaljavanje planeta ili čak Meseca od Zemlje merljivo usled ove pojave?

Gravitacija Sunčevog sistema, galaksije, pa čak i jata galaksija, dominira nad širenjem prostora i sprečava da tela unutar tih sistema odlutaju. Širenje prostora postoji i unutar galaksije, ali je praktično nemerljivo u tako kratkom periodu kao što su stotine milijardi godina.
Ovde ima više o tome: http://www.astronomija.org.rs/nauka/astronomija/12500-sirenje-svemira-sta-se-siri
Citat:
U širenju svemira koliko sam razumeo, povećava se međuprostor, tj svako se od svakog udalja, nema središta, svako od svakoga "beži"
Da, svako od svakog beži (mada gravitacija sprečava beg tela unutar galaksija i jata galaksija). Centar možda i postoji ali o tome ništa ne znamo. Ovde je to detaljnije objašnjeno:
http://www.astronomija.org.rs/nauka/astronomija/11275-gde-je-centar-univerzuma
milan_123
0 #2 milan_123 11-09-2018 14:39
Teoretski da, prostor u Sunčevom sistemu raste u proteklih nekoliko milijardi godina. U praksi ne, jer na veličinu Sunčevog sistema utiče prvenstveno gravitacija članova. Isto je i sa galaksijama, one ne rastu proporcionalno širenju svemira već se razilaze. Da rastu proporcionalno već bi se sve dosad raspale. Ili isto kao što se oblaci na letnjem nebu rastu i skupljaju, ali se u suštini ne menja prostor unutar oblaka.
BojanB
0 #1 BojanB 10-09-2018 22:47
A prostor izmedju bliskih objekata, npr unutar sunčevog sistema? Da li je međusobno udaljavanje planeta ili čak Meseca od Zemlje merljivo usled ove pojave?
U širenju svemira koliko sam razumeo, povećava se međuprostor, tj svako se od svakog udalja, nema središta, svako od svakoga "beži"
Dodaj komentar