Was ist eine Rotverschiebung?

Eine Rotverschiebung ist eine Verschiebung der Frequenz einer elektromagnetischen Welle, die durch die Bewegung eines Objekts verursacht wird. Licht von Objekten, die sich von einem Beobachter wegziehen, lassen ihre Lichtwellen in Richtung des roten Teils des Spektrums verschoben. Rotverschiebung wird häufig bei der Astronomie beobachtet, insbesondere bei der Beobachtung sehr entfernter Objekte. Der Effekt ist nicht auf elektromagnetische Strahlung im sichtbaren Bereich beschränkt, obwohl der Begriff sich anfing, da einige zurückgehende astronomische Objekte rot erschienen.

Rotverschiebung ist das Ergebnis des Doppler -Effekts. Der Doppler -Effekt gilt sowohl für Schallwellen als auch für elektromagnetische Wellen und wird häufig täglich von Menschen erlebt. Das Horn eines sich nähernden Zuges klingt in der Tonhöhe höher als wenn sich der Zug wegläuft, obwohl das Horn selbst einen Klang ständiger Tonhöhe erzeugt. Dies liegt daran, dass der Schall in einem bestimmten Medium mit gleichmäßiger Geschwindigkeit bewegt wird - es ist die Frequenz der Schallwelle, die sich basierend auf der Bewegung des Zuges ändert. Ein ähnlicher Effekt tritt aufMit Licht mit einem niedrigeren Frequenzlicht, das aus einer Quelle entsteht, die sich im Weltraum bewegt.

Innerhalb des sichtbaren Spektrums von Licht, niederfrequente Lichtwellen werden von Menschen als rot erkannt. Hochfrequente Lichtwellen werden als blau angesehen. Daher resultiert eine Rotverschiebung aus Licht, deren Quelle sich von einem Beobachter entfernen. Eine Galaxie zum Beispiel, die sich bei hoher Geschwindigkeit von der Erde entfernen kann, kann rot erscheinen. Ebenso könnte eine sich nähernde Galaxie blau aussehen, wenn ihre Geschwindigkeit innerhalb eines bestimmten Bereichs liegt.

Obwohl der Begriff Rotverschiebung eine Farbänderung impliziert, gilt der Doppler -Effekt für das gesamte elektromagnetische Spektrum. Die gesamte Strahlung, von der sichtbares Licht ein Typ ist, wird basierend auf der relativen Geschwindigkeit der Strahlungsquelle verschoben. Ein astronomisches Objekt, das sich mit ausreichender Geschwindigkeit entziehtSt rot. Die resultierende Strahlung, die ein Beobachter erhalten hat, würde sich im Bereich der Infrarotstrahlung befinden, was für das bloße Auge unsichtbar ist. Daher verwenden Astronomen den Begriff Rotverschiebung, um eine Verschiebung der Strahlung in Richtung niedrigerer Frequenzen anzuzeigen.

In den 1920er Jahren beobachteten der amerikanische Astronom Edwin Hubble und andere, dass die meisten Galaxien rotverschoben zu sein schienen, wobei die Menge an Rotverschiebung proportional zu ihren Entfernungen von der Erde war. Je weitere Galaxien waren, desto schneller schienen sie sich von der Erde zu bewegten. Dieser Trend heißt Hubble's Law und lieferte einige der ersten Beweise für ein expandierendes Universumsmodell, das aus einem Urknall stammte. Bei einer Explosion erhöhen Partikel unterschiedlicher Geschwindigkeiten ihre Entfernungen von allen anderen Partikeln. Gleiches gilt für ein "explodierendes" Universum - alle Galaxien scheinen sich von jedem Beobachter zu entfernen.