Redshift Vs. Kinematische Doppler-Verschiebung

Eine Galaxie, die sich in Rotverschiebung befindet z = 10, entspricht v≈80% von c. Die Masse der Milchstraße ist da1011M⊙Wenn wir die dunkle Materie betrachten, ist es das 1012M⊙. Unsere Milchstraße ist also massiv. Wenn es sich bei 80% bewegtcEs passt nicht in das allgemeine Konzept, wie sich Objekte bewegen.

Wir wissen,

$$ \ frac {v_r} {c} = \ frac {\ lambda_ {obs} - \ lambda {rest}} {\ lambda_ {rest}} $$

Für kleine Werte von z,

$$ z = \ frac {v_r} {c} = \ frac {\ lambda_ {obs} - \ lambda_ {rest}} {\ lambda_ {rest}} $$

In der folgenden Grafik, der Klasse zwischen Fluss und Wellenlänge, befinden sich Emissionslinien über dem Kontinuum. Von demH-α Linieninformationen können wir daraus grob schließen z = 7. Dies impliziert, dass sich die Galaxie zu 70% bewegtc. Wir beobachten eine Verschiebung und interpretieren sie als Geschwindigkeit. Wir sollten diesen Gedanken loswerden und uns das ansehenzauf andere Weise. Stellen Sie sich den Raum als 2D-Gitter vor, das das Universum wie unten gezeigt darstellt.

Betrachten Sie den schwarzen Stern als unsere eigene Milchstraße und den blauen Stern als eine andere Galaxie. Wenn wir Licht von dieser Galaxie aufnehmen, sehen wir das Spektrum und finden seine Rotverschiebung heraus, dh die Galaxie bewegt sich weg. Wenn das Photon emittiert wurde, hatte es eine relative Geschwindigkeit.

Was wäre, wenn sich der Raum erweitern würde?
Es ist eine sofortige Rotverschiebung des Photons. Kumulative Rotverschiebungen entlang des Raums zwischen zwei Galaxien führen zu einer großen Rotverschiebung. Die Wellenlänge wird sich schließlich ändern. Es ist eher die Erweiterung des Raumes als die kinematische Bewegung der Galaxien.

Das folgende Bild zeigt, wenn die gegenseitige Schwerkraft die Expansion überläuft, ist dies nicht Teil des Hubble-Gesetzes.

Bei der kinematischen Doppler-Verschiebung wird die Rotverschiebung zum Zeitpunkt der Emission in einem Photon induziert. Bei einer kosmologischen Rotverschiebung wird sie in jedem Schritt kumulativ rot verschoben. In einem Gravitationspotential wird ein Photon blau verschoben. Wenn es aus dem Gravitationspotential herauskriecht, verschiebt es sich rot.

Gemäß einer speziellen Relativitätstheorie können zwei Objekte, die aneinander vorbeigehen, keine Relativgeschwindigkeit haben, die größer als die Lichtgeschwindigkeit ist. Die Geschwindigkeit, über die wir sprechen, ist von der Expansion des Universums. Für große Werte von z ist die Rotverschiebung kosmologisch und kein gültiges Maß für die tatsächliche Rezessionsgeschwindigkeit des Objekts in Bezug auf uns.

Das kosmologische Prinzip

Es stammt aus dem Copernicus Notiondes Universums. Nach dieser Vorstellung ist das Universum homogen und isotrop. Es gibt keine bevorzugte Richtung und Position im Universum.

Homogenität bedeutet, egal in welchem Teil des Universums Sie sich befinden, Sie werden sehen, dass das Universum in allen Teilen gleich ist. Isotrope Natur bedeutet, dass Sie unabhängig von der Blickrichtung dieselbe Struktur sehen werden.
Ein passendes Beispiel für Homogenität ist ein Reisfeld. Es sieht von allen Seiten homogen aus, aber wenn Wind fließt, gibt es Abweichungen in seiner Ausrichtung, so dass es nicht isotrop ist. Stellen Sie sich einen Berg auf einem flachen Land vor und ein Beobachter steht auf dem Berggipfel. Er wird die isotrope Natur des flachen Landes sehen, aber es ist nicht homogen. Wenn es in einem homogenen Universum an einem Punkt isotrop ist, ist es überall isotrop.
Es wurden groß angelegte Umfragen durchgeführt, um das Universum abzubilden. Sloan Digital Sky Surveyist eine solche Umfrage, die sich nicht viel auf die Deklination konzentrierte, sondern auf den richtigen Aufstieg. Die Lookback-Zeit beträgt rund 2 Milliarden Jahre. Jedes Pixel entspricht dem Ort einer Galaxie und die Farbe entspricht der morphologischen Struktur. Die grüne Farbe stellte die blaue Spiralgalaxie dar, während die rote falsche Farbe massive Galaxien anzeigte.
Galaxien befinden sich in einer Filamentstruktur in einem kosmologischen Netz und es gibt Hohlräume zwischen den Galaxien.
$ \ delta M / M \ cong 1 $ dh die Schwankung der Massenverteilung beträgt 1 M ist die Masse der Materie, die in einem gegebenen Würfel vorhanden ist. Nehmen Sie in diesem Fall den 50-Mpc-Volumenwürfel.
Für eine Würfelseite von 1000 Mpc ist $ \ delta M / M \ cong 10 ^ {- 4} $.
Eine Möglichkeit zur Quantifizierung der Homogenität besteht darin, Massenschwankungen zu erfassen. Massenschwankungen sind bei niedrigeren Maßstäben höher.
Berücksichtigen Sie zur Quantifizierung der isotropen Natur die kosmische Mikrowellen-Hintergrundstrahlung. Das Universum ist bei großen Winkelskalen nahezu isotrop.

Punkte, die man sich merken sollte

Zwei Objekte, die aneinander vorbeigehen, können keine Relativgeschwindigkeit haben, die größer als die Lichtgeschwindigkeit ist.
Das kosmologische Prinzip besagt, dass das Universum homogen und isotrop ist.
Diese Homogenität besteht in einem sehr großen Winkelmaßstab und nicht in kleineren Maßstäben.
SDSS (Sloan Digital Sky Survey) ist ein Versuch, den Nachthimmel abzubilden und das kosmologische Prinzip zu verifizieren.