Redshift Vs. Кинематический доплеровский сдвиг

Галактика в красном смещении z = 10, соответствует v≈80% из c. Масса Млечного Пути около1011M⊙, если рассматривать темную материю, это 1012M⊙. Таким образом, наш млечный путь огромен. Если он движется на 80%c, это не укладывается в общую концепцию движения объектов.

Мы знаем,

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

При малых значениях z

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

На следующем графике, класс между потоком и длиной волны, есть линии излучения поверх континуума. ИзH-α информации о строке, мы можем сделать вывод, что примерно z = 7. Это означает, что галактика движется на 70%c. Мы наблюдаем сдвиг и интерпретируем его как скорость. Мы должны избавиться от этого понятия и взглянуть наzпо-другому. Представьте себе пространство как двумерную сетку, представляющую вселенную, как показано ниже.

Считайте, что черная звезда - это наш Млечный путь, а голубая звезда - это какая-то другая галактика. Когда мы регистрируем свет от этой галактики, мы видим спектр и узнаем его красное смещение, то есть галактика удаляется. Когда фотон испускался, он имел относительную скорость.

  • Что, если пространство расширяется?

  • Это мгновенное красное смещение фотона. Кумулятивные красные смещения в пространстве между двумя галактиками будут иметь тенденцию к большому красному смещению. Наконец, длина волны изменится. Это расширение пространства, а не кинематическое движение галактик.

На следующем изображении показано, что если взаимная гравитация выходит за пределы расширения, то это не участвует в законе Хаббла.

При кинематическом доплеровском сдвиге красное смещение индуцируется в фотоне во время излучения. В космологическом красном смещении на каждом этапе оно кумулятивно смещается в красную сторону. В гравитационном потенциале фотон будет смещен в синий цвет. Когда он выползает из гравитационного потенциала, он смещается в красную сторону.

Согласно специальной теории относительности, два проходящих мимо объекта не могут иметь относительную скорость, превышающую скорость света. Скорость, о которой мы говорим, связана с расширением Вселенной. Для больших значений z красное смещение является космологическим и не является достоверной мерой фактической скорости удаления объекта по отношению к нам.

Космологический принцип

Это проистекает из Copernicus NotionВселенной. Согласно этому понятию, Вселенная однородна и изотропна. Во вселенной нет предпочтительного направления и местоположения.

  • Однородность означает, что независимо от того, в какой части вселенной вы живете, вы увидите, что вселенная одинакова во всех частях. Изотропная природа означает, что независимо от того, в каком направлении вы смотрите, вы увидите одну и ту же структуру.

  • Подходящим примером однородности является рисовое поле. Он выглядит однородным со всех сторон, но когда ветер дует, его ориентация меняется, поэтому он не изотропен. Представьте себе гору на равнине, а на вершине горы стоит наблюдатель. Он увидит изотропный характер плоской земли, но она неоднородна. Если в однородной Вселенной он изотропен в одной точке, он изотропен везде.

  • Были проведены крупномасштабные исследования для составления карты Вселенной. Sloan Digital Sky Surveyэто одно из таких обзоров, в котором основное внимание уделялось не склонению, а прямому восхождению. Время оглядки назад составляет около 2 миллиардов лет. Каждый пиксель соответствует положению галактики, а цвет соответствует морфологической структуре. Зеленый цвет представляет синюю спиральную галактику, а красный ложный цвет указывает на массивные галактики.

  • Галактики образуют нитевидную структуру в космологической паутине, а между ними есть пустоты.

  • $ \ delta M / M \ cong 1 $ т.е. флуктуация распределения масс равна 1 M - масса вещества, присутствующего в данном кубе. В данном случае возьмем объем 50 Мпк куб.

  • Для стороны куба 1000 Мпк $ \ delta M / M \ cong 10 ^ {- 4} $.

  • Один из способов количественной оценки однородности - принять колебания массы. Колебания массы будут выше при меньших масштабах.

  • Для количественной оценки изотропности рассмотрим космическое микроволновое фоновое излучение. Вселенная почти изотропна на больших угловых масштабах.

Что следует помнить

  • Два проходящих мимо объекта не могут иметь относительную скорость больше скорости света.

  • Космологический принцип утверждает, что Вселенная однородна и изотропна.

  • Эта однородность существует в очень большом угловом масштабе, а не в меньших масштабах.

  • SDSS (Sloan Digital Sky Survey) - это попытка составить карту ночного неба, подтверждающую космологический принцип.