Redshift Vs. Pergeseran Doppler Kinematik
Sebuah galaksi yang bergeser merah z = 10, sesuai dengan v≈80% dari c. Massa Bima Sakti ada di sekitar1011M⊙, jika kita mempertimbangkan materi gelap, itu dia 1012M⊙. Bima Sakti kita begitu masif. Jika bergerak pada 80%c, ini tidak sesuai dengan konsep umum tentang bagaimana benda bergerak.
Kita tahu,
$$ \ frac {v_r} {c} = \ frac {\ lambda_ {obs} - \ lambda {rest}} {\ lambda_ {rest}} $$
Untuk nilai z kecil,
$$ z = \ frac {v_r} {c} = \ frac {\ lambda_ {obs} - \ lambda_ {rest}} {\ lambda_ {rest}} $$
Pada grafik berikut, kelas antara fluks dan panjang gelombang, terdapat garis emisi di atas kontinum. DariH-α informasi baris, kita dapat menyimpulkan bahwa secara kasar z = 7. Ini menyiratkan galaksi bergerak pada 70%c. Kami mengamati pergeseran dan menafsirkannya sebagai kecepatan. Kita harus menyingkirkan gagasan ini dan melihatzdengan cara yang berbeda. Bayangkan ruang sebagai kisi 2D yang mewakili alam semesta seperti yang ditunjukkan di bawah ini.
Anggaplah bintang hitam adalah bima sakti kita dan bintang biru adalah galaksi lain. Ketika kita merekam cahaya dari galaksi ini, kita melihat spektrumnya dan menemukan pergeseran merahnya, yaitu galaksi sedang bergerak menjauh. Ketika foton dipancarkan, ia memiliki kecepatan relatif.
Bagaimana jika ruangnya meluas?
Ini adalah pergeseran merah foton secara instan. Pergeseran merah kumulatif di sepanjang ruang antara dua galaksi akan cenderung menjadi pergeseran merah yang besar. Panjang gelombang akhirnya akan berubah. Ini adalah perluasan ruang dan bukan gerakan kinematik galaksi.
Gambar berikut menunjukkan jika gravitasi timbal balik meluap ekspansi maka ini tidak berpartisipasi dalam hukum Hubble.
Dalam Pergeseran Doppler Kinematik, pergeseran merah diinduksi dalam foton pada saat emisi. Dalam Pergeseran Merah Kosmologis, di setiap langkah, pergeseran merah secara kumulatif. Dalam potensial gravitasi, foton akan bergeser menjadi biru. Saat merangkak keluar dari potensi gravitasi, ia mengalami pergeseran merah.
Menurut Teori Relativitas Khusus, dua benda yang melewati satu sama lain tidak dapat memiliki kecepatan relatif lebih besar dari kecepatan cahaya. Kecepatan yang kita bicarakan adalah perluasan alam semesta. Untuk nilai z yang besar, pergeseran merah bersifat kosmologis dan bukan ukuran yang valid dari kecepatan resesi aktual objek terhadap kita.
Prinsip Kosmologis
Itu berasal dari Copernicus Notionalam semesta. Sesuai dengan gagasan ini, alam semesta bersifat homogen dan isotropik. Tidak ada arah dan lokasi yang disukai di alam semesta.
Homogenitas berarti tidak peduli di bagian mana Anda tinggal, Anda akan melihat alam semesta sama di semua bagian. Sifat isotropik berarti ke mana pun Anda melihat, Anda akan melihat struktur yang sama.
Contoh yang cocok untuk homogenitas adalah Sawah. Terlihat homogen dari semua bagian, namun pada saat angin mengalir terdapat variasi orientasinya sehingga tidak isotropik. Bayangkan sebuah gunung di atas tanah datar dan seorang pengamat sedang berdiri di puncak gunung. Ia akan melihat sifat isotropik dari tanah datar, tetapi tidak homogen. Jika di alam semesta homogen, ia isotropik pada satu titik, isotropik di mana-mana.
Ada survei skala besar untuk memetakan alam semesta. Sloan Digital Sky Surveyadalah salah satu survei tersebut, yang tidak banyak berfokus pada deklinasi, tetapi pada kenaikan yang tepat. Waktu lihat balik sekitar 2 miliar tahun. Setiap piksel sesuai dengan lokasi galaksi dan warnanya sesuai dengan struktur morfologi. Warna hijau mewakili galaksi spiral biru sedangkan warna semu merah menunjukkan galaksi masif.
Galaksi berada dalam struktur berserabut dalam jaringan kosmologis dan terdapat celah di antara galaksi.
$ \ delta M / M \ cong 1 $ yaitu, fluktuasi distribusi massa adalah 1 M adalah massa materi yang ada di dalam kubus tertentu. Dalam hal ini, ambil kubus volume 50 Mpc.
Untuk sisi kubus 1000 Mpc, $ \ delta M / M \ cong 10 ^ {- 4} $.
Salah satu cara untuk mengukur homogenitas adalah dengan mengambil fluktuasi massa. Fluktuasi massa akan lebih tinggi pada skala yang lebih rendah.
Untuk mengukur sifat isotropik, pertimbangkan radiasi latar gelombang mikro kosmik. Alam semesta hampir isotropik pada skala sudut yang besar.
Poin untuk Diingat
Dua benda yang lewat satu sama lain tidak dapat memiliki kecepatan relatif lebih besar dari kecepatan cahaya.
Prinsip Kosmologis menyatakan bahwa alam semesta itu homogen dan isotropik.
Homogenitas ini ada pada skala sudut yang sangat besar dan bukan pada skala yang lebih kecil.
SDSS (Sloan Digital Sky Survey) adalah upaya untuk memetakan langit malam dengan memverifikasi Prinsip Kosmologis.