Redshift เทียบกับ Kinematic Doppler Shift

กาแลคซีที่เปลี่ยนเป็นสีแดง z = 10, สอดคล้องกับ v≈80% ของ c. มวลของทางช้างเผือกอยู่รอบ ๆ1011M⊙ถ้าเราพิจารณาสสารมืดก็คือ 1012M⊙. ทางช้างเผือกของเราจึงมีขนาดใหญ่มาก ถ้ามันเคลื่อนที่ที่ 80% ของcมันไม่สอดคล้องกับแนวคิดทั่วไปของการเคลื่อนที่ของวัตถุ

พวกเรารู้,

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

สำหรับค่า z เล็กน้อย

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

ในกราฟต่อไปนี้คลาสระหว่างฟลักซ์และความยาวคลื่นจะมีเส้นปล่อยอยู่ด้านบนของความต่อเนื่อง จากH-α ข้อมูลบรรทัดเราได้ข้อสรุปคร่าวๆ z = 7. นี่หมายความว่ากาแลคซีกำลังเคลื่อนที่อยู่ที่ 70% ของc. เรากำลังสังเกตการเปลี่ยนแปลงและตีความว่าเป็นความเร็ว เราควรกำจัดความคิดนี้และมองไปที่zในทางที่แตกต่างกัน ลองนึกภาพอวกาศเป็นตาราง 2 มิติแทนจักรวาลดังที่แสดงด้านล่าง

พิจารณาดาวดำเป็นทางช้างเผือกของเราเองและดาวสีน้ำเงินเป็นดาราจักรอื่น เมื่อเราบันทึกแสงจากกาแล็กซีนี้เราจะเห็นสเปกตรัมและพบว่ากาแล็กซีกำลังเคลื่อนที่ออกไป เมื่อโฟตอนถูกปล่อยออกมาจะมีความเร็วสัมพัทธ์

เกิดอะไรขึ้นถ้าพื้นที่ขยาย?
มันคือการเปลี่ยนโฟตอนเป็นสีแดงทันที การเปลี่ยนสีแดงสะสมตามช่องว่างระหว่างกาแลคซีสองแห่งจะมีแนวโน้มที่จะเปลี่ยนเป็นสีแดงขนาดใหญ่ ความยาวคลื่นจะเปลี่ยนไปในที่สุด เป็นการขยายตัวของอวกาศมากกว่าการเคลื่อนที่แบบจลนศาสตร์ของกาแลคซี

ภาพต่อไปนี้แสดงให้เห็นว่าแรงโน้มถ่วงร่วมกันล้นการขยายตัวหรือไม่สิ่งนี้จะไม่เข้าร่วมในกฎของฮับเบิล

ใน Kinematic Doppler Shift การเปลี่ยนสีแดงจะเกิดขึ้นในโฟตอนในช่วงเวลาที่ปล่อยออกมา ใน Cosmological Redshift ในทุกขั้นตอนจะมีการเปลี่ยนสีแดงแบบสะสม ในความโน้มถ่วงโฟตอนจะเปลี่ยนเป็นสีน้ำเงิน เมื่อมันคลานออกมาจากความโน้มถ่วงมันจะเปลี่ยนเป็นสีแดง

ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษวัตถุสองชิ้นที่ผ่านกันไม่สามารถมีความเร็วสัมพัทธ์มากกว่าความเร็วแสงได้ ความเร็วที่เราพูดถึงนั้นมาจากการขยายตัวของจักรวาล สำหรับค่า z ที่มีค่ามากการเปลี่ยนสีแดงเป็นแบบจักรวาลวิทยาและไม่ใช่การวัดที่ถูกต้องของความเร็วถอยที่แท้จริงของวัตถุเมื่อเทียบกับเรา

หลักการจักรวาล

มันเกิดจาก Copernicus Notionของจักรวาล ตามแนวคิดนี้เอกภพเป็นเนื้อเดียวกันและเป็นไอโซทรอปิก ไม่มีทิศทางและที่ตั้งที่ต้องการในจักรวาล

ความเป็นเนื้อเดียวกันหมายถึงไม่ว่าคุณจะอยู่ส่วนไหนของจักรวาลคุณจะเห็นว่าจักรวาลเหมือนกันทุกส่วน ลักษณะไอโซทรอปิกหมายถึงไม่ว่าคุณจะมองไปทางใดคุณจะเห็นโครงสร้างเดียวกัน
ตัวอย่างที่เหมาะสมของความเป็นเนื้อเดียวกันคือนาข้าว มันดูเป็นเนื้อเดียวกันจากทุกส่วน แต่เมื่อกระแสลมมีการเปลี่ยนแปลงในการวางแนวดังนั้นจึงไม่ใช่ไอโซทรอปิก พิจารณาภูเขาบนพื้นที่ราบและผู้สังเกตการณ์ยืนอยู่บนยอดเขา เขาจะเห็นลักษณะไอโซทรอปิกของพื้นราบ แต่มันไม่ได้เป็นเนื้อเดียวกัน ถ้าอยู่ในเอกภพที่เป็นเนื้อเดียวกันมันเป็นไอโซทรอปิก ณ จุดหนึ่งมันเป็นไอโซโทรปิกทุกที่
มีการสำรวจขนาดใหญ่เพื่อทำแผนที่จักรวาล Sloan Digital Sky Surveyเป็นหนึ่งในการสำรวจดังกล่าวซึ่งไม่ได้มุ่งเน้นไปที่การลดลงมากนัก แต่เป็นการขึ้นไปทางขวา เวลามองย้อนกลับอยู่ที่ประมาณ 2 พันล้านปี ทุกพิกเซลสอดคล้องกับตำแหน่งของกาแลคซีและสีสอดคล้องกับโครงสร้างสัณฐานวิทยา สีเขียวแสดงถึงกาแล็กซีก้นหอยสีน้ำเงินในขณะที่สีเท็จสีแดงแสดงถึงดาราจักรขนาดใหญ่
กาแลคซีอยู่ในโครงสร้างใยแก้วในใยจักรวาลและมีช่องว่างระหว่างกาแลคซี
$ \ delta M / M \ Cong 1 $ นั่นคือความผันผวนของการกระจายมวลคือ 1 M คือมวลของสสารที่มีอยู่ภายในลูกบาศก์ที่กำหนด ในกรณีนี้ให้ใช้ปริมาตร 50 Mpc cube
สำหรับด้านลูกบาศก์ 1,000 Mpc ให้ $ \ delta M / M \ Cong 10 ^ {- 4} $
วิธีหนึ่งในการหาปริมาณความเป็นเนื้อเดียวกันคือการรับความผันผวนของมวล ความผันผวนของมวลจะสูงขึ้นในระดับที่ต่ำกว่า
สำหรับการหาปริมาณธรรมชาติของไอโซโทรปิกให้พิจารณาการแผ่รังสีพื้นหลังไมโครเวฟของจักรวาล เอกภพเกือบจะเป็นไอโซโทรปิกที่เกล็ดเชิงมุมขนาดใหญ่

สิ่งที่ต้องจำ

วัตถุสองชิ้นที่ผ่านกันไม่สามารถมีความเร็วสัมพัทธ์มากกว่าความเร็วแสง
หลักการจักรวาลวิทยากล่าวว่าเอกภพเป็นเนื้อเดียวกันและเป็นไอโซโทรปิก
ความเป็นเนื้อเดียวกันนี้มีอยู่ในสเกลเชิงมุมที่ใหญ่มากและไม่ได้อยู่บนสเกลที่เล็กกว่า
SDSS (Sloan Digital Sky Survey) คือความพยายามในการทำแผนที่ท้องฟ้ายามค่ำคืนเพื่อยืนยันหลักการจักรวาลวิทยา