Redshift vs. Spostamento doppler cinematico
Una galassia in redshift z = 10, corrisponde a v≈80% di c. La massa della Via Lattea è intorno1011M⊙, se consideriamo la materia oscura, lo è 1012M⊙. La nostra via lattea è quindi enorme. Se si muove all'80% dic, non si adatta al concetto generale di come si muovono gli oggetti.
Sappiamo,
$$ \ frac {v_r} {c} = \ frac {\ lambda_ {obs} - \ lambda {rest}} {\ lambda_ {rest}} $$
Per piccoli valori di z,
$$ z = \ frac {v_r} {c} = \ frac {\ lambda_ {obs} - \ lambda_ {rest}} {\ lambda_ {rest}} $$
Nel grafico seguente, la classe tra flusso e lunghezza d'onda, ci sono linee di emissione in cima al continuo. DalH-α informazioni sulla riga, arriviamo a concludere che grosso modo z = 7. Ciò significa che la galassia si sta muovendo al 70% dic. Stiamo osservando uno spostamento e interpretandolo come velocità. Dovremmo sbarazzarci di questa nozione e guardarezin un altro modo. Immagina lo spazio come una griglia 2D che rappresenta l'universo come mostrato di seguito.
Considera la stella nera come la nostra via lattea e la stella blu come un'altra galassia. Quando registriamo la luce da questa galassia, vediamo lo spettro e scopriamo il suo spostamento verso il rosso, cioè la galassia si sta allontanando. Quando il fotone è stato emesso, aveva velocità relativa.
E se lo spazio si stesse espandendo?
È un redshift istantaneo del fotone. Gli spostamenti cumulativi verso il rosso lungo lo spazio tra due galassie tenderanno ad un ampio spostamento verso il rosso. La lunghezza d'onda cambierà finalmente. È l'espansione dello spazio piuttosto che il movimento cinematico delle galassie.
L'immagine seguente mostra se la gravità reciproca supera l'espansione, allora questo non partecipa alla legge di Hubble.
Nel Kinematic Doppler Shift, il redshift è indotto in un fotone al momento dell'emissione. In un spostamento verso il rosso cosmologico, in ogni fase, viene spostato verso il rosso cumulativamente. In un potenziale gravitazionale, un fotone diventerà blu spostato. Man mano che esce dal potenziale gravitazionale, viene spostato verso il rosso.
Secondo una teoria della relatività speciale, due oggetti che passano l'uno accanto all'altro non possono avere una velocità relativa maggiore della velocità della luce. La velocità di cui parliamo è dell'espansione dell'universo. Per grandi valori di z, il redshift è cosmologico e non è una misura valida dell'effettiva velocità di recessione dell'oggetto rispetto a noi.
Il principio cosmologico
Deriva dal Copernicus Notiondell'universo. Secondo questa nozione, l'universo è omogeneo e isotropo. Non esiste una direzione e una posizione preferite nell'universo.
L'omogeneità significa che indipendentemente dalla parte dell'universo in cui risiedi, vedrai che l'universo è lo stesso in tutte le parti. La natura isotropa significa che, indipendentemente dalla direzione in cui guardi, vedrai la stessa struttura.
Un esempio calzante di omogeneità è un campo di risaia. Sembra omogeneo da tutte le parti, ma quando scorre il vento, ci sono variazioni nel suo orientamento, quindi non è isotropo. Considera una montagna su un terreno pianeggiante e un osservatore è in piedi sulla cima della montagna. Vedrà la natura isotropa del terreno pianeggiante, ma non è omogeneo. Se in un universo omogeneo, è isotropo in un punto, è isotropo ovunque.
Sono state effettuate indagini su larga scala per mappare l'universo. Sloan Digital Sky Surveyè una di queste indagini, che non si è concentrata molto sulla declinazione, ma sull'ascensione retta. Il tempo di ricerca è di circa 2 miliardi di anni. Ogni pixel corrisponde alla posizione di una galassia e il colore corrisponde alla struttura morfologica. Il colore verde rappresentava la galassia a spirale blu mentre il falso colore rosso indicava galassie massicce.
Le galassie sono presenti in una struttura filamentosa in una rete cosmologica e ci sono dei vuoti tra le galassie.
$ \ delta M / M \ cong 1 $ cioè, la fluttuazione della distribuzione di massa è 1 M è la massa della materia presente all'interno di un dato cubo. In questo caso, prendi il cubo del volume da 50 Mpc.
Per un lato cubo di 1000 Mpc, $ \ delta M / M \ cong 10 ^ {- 4} $.
Un modo per quantificare l'omogeneità è prendere le fluttuazioni di massa. Le fluttuazioni di massa saranno maggiori a scale inferiori.
Per quantificare la natura isotropa, si consideri la radiazione di fondo cosmica a microonde. L'universo è quasi isotropo a grandi scale angolari.
Punti da ricordare
Due oggetti che passano l'uno accanto all'altro non possono avere una velocità relativa maggiore della velocità della luce.
Il principio cosmologico afferma che l'universo è omogeneo e isotropo.
Questa omogeneità esiste su una scala angolare molto ampia e non su scale minori.
SDSS (Sloan Digital Sky Survey) è uno sforzo per mappare il cielo notturno, verificando il principio cosmologico.