Crveni pomak

Crveni pomak spektralnih linija iz vidljivog spektra u superklasteru dalekih galaksija (desno) u poređenju sa spektrom Sunca (levo). Talasna dužina raste odozdo nagore (od plavog ka crvenom) a u istom se smeru pomeraju i linije zbog crvenog pomaka.

Crveni pomak je porast talasne dužine elektromagnetnog zračenja uzrokovan širenjem svemira. Izražava se odnosom promene talasnih dužina i same talasne dužine.

Izražavanje crvenog pomaka, $z$

Preko talasne dužine	Preko frekvencije
$z={\frac {\lambda _{\mathrm {o} }-\lambda _{\mathrm {e} }}{\lambda _{\mathrm {e} }}}$	$z={\frac {f_{\mathrm {e} }-f_{\mathrm {o} }}{f_{\mathrm {o} }}}$
$1+z={\frac {\lambda _{\mathrm {o} }}{\lambda _{\mathrm {e} }}}$	$1+z={\frac {f_{\mathrm {e} }}{f_{\mathrm {o} }}}$

λ predstavlja talasnu dužinu (o-opaženu, e-emitovanu) f frekvenciju (o-opaženu, e-emitovanu): λf = c, gde je c brzina svetlosti. Doplerov efekat crvenog pomaka je u slučaju kada je z>0. Zahvaljujući crvenom pomaku Edvin Habl je došao do zaključka da se svemir širi 1929. godine.

Istorija

Istorija predmeta započela je razvojem talasne mehanike u 19. veku i istraživanjem fenomena povezanih sa Doplerovim efektom. Efekat je dobio ime po Kristijanu Dopleru, koji je ponudio prvo poznato fizičko objašnjenje za fenomen 1842. Hipotezu je za zvučne talase testirao i potvrdio holandski naučnik Kristoforus Bujs Balot 1845. Dopler je tačno predvideo da bi se fenomen mogao primeniti na sve talase, a posebno je predložio da se različite boje zvezda mogu pripisati njihovom kretanju u odnosu na Zemlju. Pre nego što je ovo provereno, međutim, otkriveno je da su zvezdne boje prvenstveno posledica temperature zvezde, a ne kretanja. Tek kasnije je Doplerovo predviđanje potvrđeno verifikovanim zapažanjima crvenog pomaka.

Prvi doplerski crveni pomak opisao je francuski fizičar Ipolit Fizo 1848. godine, koji je ukazao na pomeranje spektralnih linija koje se vide u zvezdama kao posledica Doperovog efekta. Efekat se ponekad naziva i „Dopler-Fizov efekat”. Godine 1868, britanski astronom Vilijam Hagins prvi je utvrdio brzinu zvezde koja se udaljava od Zemlje ovom metodom. Godine 1871, optičko crveno pomeranje je potvrđeno kada je fenomen primećen u Fraunhoferovim linijama pomoću solarne rotacije, oko 0,1 Å u crvenoj boji. Godine 1887, Vogel i Šajner su otkrili godišnji Doperov efekat, godišnju promenu Doplerovog pomeranja zvezda koje se nalaze u blizini ekliptike usled orbitalne brzine Zemlje. Aristarh Belopolski je u laboratoriji verifikovao optičko crveno pomeranje pomoću sistema rotirajućih ogledala 1901. godine.

Smatra se da se pojam crvenog-pomaka u štampi (u ovom obliku s crticom) prvi upotrebio američki astronom Valter S. Adams 1908. godine, pri čemu je pomenuo „Dva metoda istraživanja te prirode crvenog-pomaka magline”. Ovaj termin se pojavljuje bez crtica tek oko 1934. u radu Vilema de Sitera, što možda ukazuje na to da se do tada njegov nemački ekvivalent, Rotverschiebung, češće koristio.

Polazeći od posmatranja 1912. godine, Vesto Slajfer je otkrio da većina spiralnih galaksija, za koje se tada uglavnom mislilo da su spiralne magline, ima znatna crvena pomeranja. Slajfer je prvi put izvestio o svom merenju u uvodnoj svesci Biltena Opservatorije Louel. Tri godine kasnije, on je napisao recenziju u časopisu Popularna Astronomija. U njoj se navodi da je „rano otkriće da je velika Andromedina spirala imala izuzetnu brzinu od –300 km(/s) pokazalo tada raspoloživa sredstva, sposobna da se ispitaju ne samo spektri spirala, već i njihove brzine“. Slajfer je izvestio o brzinama za 15 spiralnih maglina raširenih po celoj nebeskoj sferi, pri čemu sve osim tri imaju uočljive „pozitivne“ (to jest recesijske) brzine. Nakon toga, Edvin Habl je otkrio približnu vezu između crvenih pomaka takvih „maglina” i udaljenosti do njih sa formulacijom svog istoimenog Hablovog zakona. Ova zapažanja potvrdila su rad Aleksandra Fridmana iz 1922. godine, u kojem je izveo Fridman-Lemetrove jednačine. One se danas smatraju jakim dokazom za širenje univerzuma i teoriju Velikog praska.

Literatura

• Pannekoek, A (1961). A History of Astronomy. Dover. str. 451. ISBN 978-0-486-65994-7. 
• Odenwald, S. & Fienberg, RT. 1993; "Galaxy Redshifts Reconsidered" in Sky & Telescope Feb. 2003; pp. 31–35 (This article is useful further reading in distinguishing between the 3 types of redshift and their causes.)
• Lineweaver, Charles H. and Tamara M. Davis, "Misconceptions about the Big Bang", Scientific American, March 2005. (This article is useful for explaining the cosmological redshift mechanism as well as clearing up misconceptions regarding the physics of the expansion of space.)
• Nussbaumer, Harry; Bieri, Lydia (2009). Discovering the Expanding Universe. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-51484-2. 
• Binney, James; Merrifeld, Michael (1998). Galactic Astronomy. Princeton University Press. ISBN 978-0-691-02565-0. 
• Carroll, Bradley W.; Dale A. Ostlie (1996). An Introduction to Modern Astrophysics. Addison-Wesley Publishing Company, Inc. ISBN 978-0-201-54730-6. 
• Feynman, Richard; Leighton, Robert; Sands, Matthew (1989). Feynman Lectures on Physics. Vol. 1. Addison-Wesley. ISBN 978-0-201-51003-4. 
• Grøn, Øyvind; Hervik, Sigbjørn (2007). Einstein's General Theory of Relativity. New York: Springer. ISBN 978-0-387-69199-2. 
• Kutner, Marc (2003). Astronomy: A Physical Perspective. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-52927-3. 
• Misner, Charles; Thorne, Kip S.; Wheeler, John Archibald (1973). Gravitation. San Francisco: W. H. Freeman. ISBN 978-0-7167-0344-0. 
• Peebles, P. J. E. (1993). Principles of Physical Cosmology. Princeton University Press. ISBN 978-0-691-01933-8. 
• Taylor, Edwin F.; Wheeler, John Archibald (1992). Spacetime Physics: Introduction to Special Relativity (2nd izd.). W.H. Freeman. ISBN 978-0-7167-2327-1. 
• Weinberg, Steven (1971). Gravitation and Cosmology. John Wiley. ISBN 978-0-471-92567-5. 
• Moriconi, M (1. 11. 2006). „Special theory of relativity through the Doppler effect”. European Journal of Physics. 27 (6): 1409—1423. Bibcode:2006EJPh...27.1409M. S2CID 11347287. arXiv:physics/0605204 . doi:10.1088/0143-0807/27/6/015. CS1 održavanje: Format datuma (veza)
• Sher, D. (1968). „The Relativistic Doppler Effect”. Journal of the Royal Astronomical Society of Canada. 62: 105—111. Pristupljeno 11. 10. 2018. CS1 održavanje: Format datuma (veza)
• Gill, T. P. (1965). The Doppler Effect. London: Logos Press Limited. str. 6–9. OL 5947329M. 
• Feynman, Richard P.; Leighton, Robert B.; Sands, Matthew (februar 1977). „Relativistic Effects in Radiation”. The Feynman Lectures on Physics: Volume 1. Reading, Massachusetts: Addison-Wesley. str. 34—7 f. ISBN 9780201021165. LCCN 2010938208. CS1 održavanje: Format datuma (veza)
• Morin, David (2008). „Chapter 11: Relativity (Kinematics)” (PDF). Introduction to Classical Mechanics: With Problems and Solutions. Cambridge University Press. str. 539—543. ISBN 978-1-139-46837-4. Arhivirano iz originala (PDF) 4. 4. 2018. g. CS1 održavanje: Format datuma (veza)
• Einstein, Albert (1907). „On the Possibility of a New Test of the Relativity Principle (Über die Möglichkeit einer neuen Prüfung des Relativitätsprinzips)”. Annalen der Physik. 328 (6): 197—198. Bibcode:1907AnP...328..197E. doi:10.1002/andp.19073280613. 
• Kündig, Walter (1963). „Measurement of the Transverse Doppler Effect in an Accelerated System”. Physical Review. 129 (6): 2371—2375. Bibcode:1963PhRv..129.2371K. doi:10.1103/PhysRev.129.2371. 
• Einstein, Albert (1905). „Zur Elektrodynamik bewegter Körper”. Annalen der Physik (na jeziku: nemački). 322 (10): 891—921. Bibcode:1905AnP...322..891E. doi:10.1002/andp.19053221004 . 

Spoljašnje veze

• Gravitational redshift
• Ned Wright's Cosmology tutorial
• Article on redshift from SPACE.com
• Cosmic reference guide entry on redshift
• Mike Luciuk's Astronomical Redshift tutorial
• Kraus, Ute; Zahn, Corvin. „Space Time Travel: Visualization of the theory of relativity”. SpacetimeTravel.org. Physics and Astronomy Education Group, Hildesheim University, Germany. Pristupljeno 17. 10. 2018. CS1 održavanje: Format datuma (veza)