Redshift Vs. Kinematyczne przesunięcie Dopplera

Galaktyka z przesunięciem ku czerwieni z = 10, koresponduje z v≈80% z c. Wokół jest masa Drogi Mlecznej1011M⊙jeśli weźmiemy pod uwagę ciemną materię, to jest 1012M⊙. Nasza droga mleczna jest więc ogromna. Jeśli porusza się o 80%c, nie pasuje to do ogólnej koncepcji ruchu obiektów.

Wiemy,

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

Dla małych wartości z,

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

Na poniższym wykresie, w klasie między strumieniem a długością fali, na szczycie kontinuum znajdują się linie emisji. ZH-α informacji o liniach, z grubsza możemy to stwierdzić z = 7. Oznacza to, że galaktyka porusza się w 70%c. Obserwujemy przesunięcie i interpretujemy je jako prędkość. Powinniśmy pozbyć się tego pojęcia i przyjrzeć sięzw inny sposób. Wyobraź sobie przestrzeń jako siatkę 2D reprezentującą wszechświat, jak pokazano poniżej.

Uznaj czarną gwiazdę za naszą własną drogę mleczną, a niebieską za jakąś inną galaktykę. Kiedy rejestrujemy światło z tej galaktyki, widzimy widmo i odkrywamy jego przesunięcie ku czerwieni, czyli galaktyka oddala się. Wyemitowany foton miał względną prędkość.

A co jeśli przestrzeń się poszerza?
Jest to natychmiastowe przesunięcie fotonu ku czerwieni. Skumulowane przesunięcie ku czerwieni wzdłuż przestrzeni między dwiema galaktykami będzie miało tendencję do dużego przesunięcia ku czerwieni. W końcu długość fali się zmieni. Jest to raczej ekspansja przestrzeni niż ruch kinematyczny galaktyk.

Poniższy obraz pokazuje, że jeśli wzajemna grawitacja przepełni ekspansję, to nie uczestniczy w prawie Hubble'a.

W kinematycznym przesunięciu dopplerowskim przesunięcie ku czerwieni jest indukowane w fotonie w momencie emisji. W kosmologicznym przesunięciu ku czerwieni na każdym kroku następuje kumulatywne przesunięcie ku czerwieni. W potencjale grawitacyjnym foton zostanie przesunięty na niebiesko. Gdy wychodzi z potencjału grawitacyjnego, zostaje przesunięty ku czerwieni.

Zgodnie ze Specjalną Teorią Względności dwa mijające się obiekty nie mogą mieć względnej prędkości większej niż prędkość światła. Prędkość, o której mówimy, dotyczy rozszerzania się wszechświata. W przypadku dużych wartości z przesunięcie ku czerwieni jest kosmologiczne i nie jest prawidłową miarą rzeczywistej prędkości recesji obiektu względem nas.

Zasada kosmologiczna

Wynika z Copernicus NotionWszechświata. Zgodnie z tym pojęciem wszechświat jest jednorodny i izotropowy. Nie ma preferowanego kierunku i lokalizacji we wszechświecie.

Jednorodność oznacza, że bez względu na to, w której części wszechświata przebywasz, zobaczysz, że wszechświat jest taki sam we wszystkich częściach. Natura izotropowa oznacza, że bez względu na to, w którym kierunku spojrzysz, zobaczysz tę samą strukturę.
Dobrym przykładem jednorodności jest pole ryżowe. Wygląda na jednorodną ze wszystkich stron, ale gdy płynie wiatr, występują różnice w jego orientacji, więc nie jest izotropowy. Rozważmy górę na płaskim terenie, a obserwator stoi na szczycie góry. Zobaczy izotropowy charakter płaskiego terenu, ale nie jest on jednorodny. Jeśli w jednorodnym wszechświecie jest izotropowy w pewnym punkcie, to jest izotropowy wszędzie.
Przeprowadzono badania na dużą skalę w celu sporządzenia mapy wszechświata. Sloan Digital Sky Surveyjest jednym z takich badań, które nie skupiało się zbytnio na deklinacji, ale na rektascensji. Okres ważności wynosi około 2 miliardy lat. Każdy piksel odpowiada położeniu galaktyki, a kolor odpowiada strukturze morfologicznej. Zielony kolor reprezentował niebieską galaktykę spiralną, podczas gdy czerwony fałszywy kolor wskazywał na masywne galaktyki.
Galaktyki znajdują się we włóknistej strukturze w kosmologicznej sieci, a między nimi są puste przestrzenie.
$ \ delta M / M \ cong 1 $ tzn. fluktuacja rozkładu masy wynosi 1 M to masa materii obecnej w danym sześcianie. W takim przypadku weź kostkę o objętości 50 Mpc.
W przypadku boku sześcianu 1000 Mpc $ \ delta M / M \ cong 10 ^ {- 4} $.
Jednym ze sposobów ilościowego określenia jednorodności jest analiza fluktuacji masy. Wahania masy będą większe w niższych skalach.
Aby określić ilościowo charakter izotropowy, rozważ kosmiczne mikrofalowe promieniowanie tła. Wszechświat jest prawie izotropowy w dużych skalach kątowych.

Punkty do zapamiętania

Dwa mijające się obiekty nie mogą mieć względnej prędkości większej niż prędkość światła.
Zasada kosmologiczna stwierdza, że wszechświat jest jednorodny i izotropowy.
Ta jednorodność występuje w bardzo dużej skali kątowej, a nie w mniejszych skalach.
SDSS (Sloan Digital Sky Survey) to próba mapowania nocnego nieba, weryfikująca zasadę kosmologii.