Црвени помак

Црвени помак спектралних линија из видљивог спектра у суперкластеру далеких галаксија (десно) у поређењу са спектром Сунца (лево). Таласна дужина расте одоздо нагоре (од плавог ка црвеном) а у истом се смеру померају и линије због црвеног помака.

Црвени помак је пораст таласне дужине електромагнетног зрачења узрокован ширењем свемира. Изражава се односом промене таласних дужина и саме таласне дужине.

**Изражавање црвеног помака, $z$**
Преко таласне дужине	Преко фреквенције
$z={\frac {\lambda _{\mathrm {o} }-\lambda _{\mathrm {e} }}{\lambda _{\mathrm {e} }}}$	$z={\frac {f_{\mathrm {e} }-f_{\mathrm {o} }}{f_{\mathrm {o} }}}$
$1+z={\frac {\lambda _{\mathrm {o} }}{\lambda _{\mathrm {e} }}}$	$1+z={\frac {f_{\mathrm {e} }}{f_{\mathrm {o} }}}$

λ представља таласну дужину (о-опажену, е-емитовану) f фреквенцију (о-опажену, е-емитовану): λf = c, где је c брзина светлости. Доплеров ефекат црвеног помака је у случају када је z>0. Захваљујући црвеном помаку Едвин Хабл је дошао до закључка да се свемир шири 1929. године.

Историја[уреди | уреди извор]

Историја предмета започела је развојем таласне механике у 19. веку и истраживањем феномена повезаних са Доплеровим ефектом. Ефекат је добио име по Кристијану Доплеру, који је понудио прво познато физичко објашњење за феномен 1842.^[1] Хипотезу је за звучне таласе тестирао и потврдио холандски научник Кристофорус Бујс Балот 1845.^[2] Доплер је тачно предвидео да би се феномен могао применити на све таласе, а посебно је предложио да се различите боје звезда могу приписати њиховом кретању у односу на Земљу.^[3] Пре него што је ово проверено, међутим, откривено је да су звездне боје првенствено последица температуре звезде, а не кретања. Тек касније је Доплерово предвиђање потврђено верификованим запажањима црвеног помака.

Први доплерски црвени помак описао је француски физичар Иполит Физо 1848. године, који је указао на померање спектралних линија које се виде у звездама као последица Доперовог ефекта. Ефекат се понекад назива и „Доплер-Физов ефекат”. Године 1868, британски астроном Вилијам Хагинс први је утврдио брзину звезде која се удаљава од Земље овом методом.^[4] Године 1871, оптичко црвено померање је потврђено када је феномен примећен у Фраунхоферовим линијама помоћу соларне ротације, око 0,1 Å у црвеној боји.^[5] Године 1887, Вогел и Шајнер су открили годишњи Доперов ефекат, годишњу промену Доплеровог померања звезда које се налазе у близини еклиптике услед орбиталне брзине Земље.^[6] Аристарх Белополски је у лабораторији верификовао оптичко црвено померање помоћу система ротирајућих огледала 1901. године.^[7]

Сматра се да се појам црвеног-помака у штампи (у овом облику с цртицом) први употребио амерички астроном Валтер С. Адамс 1908. године, при чему је поменуо „Два метода истраживања те природе црвеног-помака маглине”.^[8] Овај термин се појављује без цртица тек око 1934. у раду Вилема де Ситера, што можда указује на то да се до тада његов немачки еквивалент, Rotverschiebung, чешће користио.^[9]

Полазећи од посматрања 1912. године, Весто Слајфер је открио да већина спиралних галаксија, за које се тада углавном мислило да су спиралне маглине, има знатна црвена померања. Слајфер је први пут известио о свом мерењу у уводној свесци Билтена Опсерваторије Лоуел.^[10] Три године касније, он је написао рецензију у часопису Популарна Астрономија.^[11] У њoj се наводи да је „рано откриће да је велика Андромедина спирала имала изузетну брзину од –300 km(/s) показало тада расположива средства, способна да се испитају не само спектри спирала, већ и њихове брзине“.^[12] Слајфер је известио о брзинама за 15 спиралних маглина раширених по целој небеској сфери, при чему све осим три имају уочљиве „позитивне“ (то јест рецесијске) брзине. Након тога, Едвин Хабл је открио приближну везу између црвених помака таквих „маглина” и удаљености до њих са формулацијом свог истоименог Хабловог закона.^[13] Ова запажања потврдила су рад Александра Фридмана из 1922. године, у којем је извео Фридман-Леметрове једначине.^[14] Оне се данас сматрају јаким доказом за ширење универзума и теорију Великог праска.^[15]

Референце[уреди | уреди извор]

^ Doppler, Christian (1846). Beiträge zur fixsternenkunde. 69. Prague: G. Haase Söhne. Bibcode:1846befi.book.....D.
^ Maulik, Dev (2005). „Doppler Sonography: A Brief History”. Ур.: Maulik, Dev; Zalud, Ivica. Doppler Ultrasound in Obstetrics And Gynecology. Springer. ISBN 978-3-540-23088-5.
^ O'Connor, John J.; Robertson, Edmund F. (1998). „Christian Andreas Doppler”. MacTutor History of Mathematics archive. University of St Andrews.
^ Huggins, William (1868). „Further Observations on the Spectra of Some of the Stars and Nebulae, with an Attempt to Determine Therefrom Whether These Bodies are Moving towards or from the Earth, Also Observations on the Spectra of the Sun and of Comet II”. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 158: 529—564. Bibcode:1868RSPT..158..529H. doi:10.1098/rstl.1868.0022.
^ Reber, G. (1995). „Intergalactic Plasma”. Astrophysics and Space Science. 227 (1–2): 93—96. Bibcode:1995Ap&SS.227...93R. S2CID 30000639. doi:10.1007/BF00678069.
^ Pannekoek, A (1961). A History of Astronomy. Dover. стр. 451. ISBN 978-0-486-65994-7.
^ Bélopolsky, A. (1901). „On an Apparatus for the Laboratory Demonstration of the Doppler-Fizeau Principle”. Astrophysical Journal. 13: 15. Bibcode:1901ApJ....13...15B. doi:10.1086/140786.
^ Adams, Walter S. (1908). „Preliminary catalogue of lines affected in sun-spots”. Contributions from the Mount Wilson Observatory / Carnegie Institution of Washington. Contributions from the Solar Observatory of the Carnegie Institution of Washington: Carnegie Institution of Washington. 22: 1—21. Bibcode:1908CMWCI..22....1A. Reprinted in Adams, Walter S. (1908). „Preliminary Catalogue of Lines Affected in Sun-Spots Region λ 4000 TO λ 4500”. Astrophysical Journal. 27: 45. Bibcode:1908ApJ....27...45A. doi:10.1086/141524.
^ de Sitter, W. (1934). „On distance, magnitude, and related quantities in an expanding universe”. Bulletin of the Astronomical Institutes of the Netherlands. 7: 205. Bibcode:1934BAN.....7..205D. »It thus becomes urgent to investigate the effect of the redshift and of the metric of the universe on the apparent magnitude and observed numbers of nebulae of given magnitude«
^ Slipher, Vesto (1912). „The radial velocity of the Andromeda Nebula”. Lowell Observatory Bulletin. 1: 2.56—2.57. Bibcode:1913LowOB...2...56S. »The magnitude of this velocity, which is the greatest hitherto observed, raises the question whether the velocity-like displacement might not be due to some other cause, but I believe we have at present no other interpretation for it«
^ Slipher, Vesto (1915). „Spectrographic Observations of Nebulae”. Popular Astronomy. 23: 21—24. Bibcode:1915PA.....23...21S.
^ Slipher, Vesto (1915). „Spectrographic Observations of Nebulae”. Popular Astronomy. 23: 22. Bibcode:1915PA.....23...21S.
^ Hubble, Edwin (1929). „A Relation between Distance and Radial Velocity among Extra-Galactic Nebulae”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 15 (3): 168—173. Bibcode:1929PNAS...15..168H. PMC 522427 . PMID 16577160. doi:10.1073/pnas.15.3.168.
^ Friedman, A. A. (1922). „Über die Krümmung des Raumes”. Zeitschrift für Physik. 10 (1): 377—386. Bibcode:1922ZPhy...10..377F. S2CID 125190902. doi:10.1007/BF01332580. English translation in Friedman, A. (1999). „On the Curvature of Space”. General Relativity and Gravitation. 31 (12): 1991—2000. Bibcode:1999GReGr..31.1991F. S2CID 122950995. doi:10.1023/A:1026751225741. )
^ This was recognized early on by physicists and astronomers working in cosmology in the 1930s. The earliest layman publication describing the details of this correspondence is Eddington, Arthur (1933). The Expanding Universe: Astronomy's 'Great Debate', 1900–1931. Cambridge University Press. (Reprint: ISBN 978-0-521-34976-5)

Литература[уреди | уреди извор]

Odenwald, S. & Fienberg, RT. 1993; "Galaxy Redshifts Reconsidered" in Sky & Telescope Feb. 2003; pp31–35 (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; Lydia Bieri (2009). Discovering the Expanding Universe. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-51484-2.
Binney, James; Michael Merrifeld (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. Непознати параметар |name-list-style= игнорисан (помоћ)
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 изд.). 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.
Sher, D. (1968). „The Relativistic Doppler Effect”. Journal of the Royal Astronomical Society of Canada. 62: 105—111. Приступљено 11. 10. 2018.
Gill, T. P. (1965). The Doppler Effect. London: Logos Press Limited. стр. 6–9. OL 5947329M.
Feynman, Richard P.; Leighton, Robert B.; Sands, Matthew (фебруар 1977). „Relativistic Effects in Radiation”. The Feynman Lectures on Physics: Volume 1. Reading, Massachusetts: Addison-Wesley. стр. 34—7 f. ISBN 9780201021165. LCCN 2010938208.
Morin, David (2008). „Chapter 11: Relativity (Kinematics)” (PDF). Introduction to Classical Mechanics: With Problems and Solutions. Cambridge University Press. стр. 539—543. ISBN 978-1-139-46837-4. Архивирано из оригинала (PDF) на датум 4. 4. 2018.
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 (на језику: немачки). 322 (10): 891—921. Bibcode:1905AnP...322..891E. doi:10.1002/andp.19053221004 .

Спољашње везе[уреди | уреди извор]

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. Приступљено 17. 10. 2018.

[1] Doppler, Christian (1846). Beiträge zur fixsternenkunde. 69. Prague: G. Haase Söhne. Bibcode:1846befi.book.....D.

[2] Maulik, Dev (2005). „Doppler Sonography: A Brief History”. Ур.: Maulik, Dev; Zalud, Ivica. Doppler Ultrasound in Obstetrics And Gynecology. Springer. ISBN 978-3-540-23088-5.

[3] O'Connor, John J.; Robertson, Edmund F. (1998). „Christian Andreas Doppler”. MacTutor History of Mathematics archive. University of St Andrews.

[Huggins-4] Huggins, William (1868). „Further Observations on the Spectra of Some of the Stars and Nebulae, with an Attempt to Determine Therefrom Whether These Bodies are Moving towards or from the Earth, Also Observations on the Spectra of the Sun and of Comet II”. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 158: 529—564. Bibcode:1868RSPT..158..529H. doi:10.1098/rstl.1868.0022.

[5] Reber, G. (1995). „Intergalactic Plasma”. Astrophysics and Space Science. 227 (1–2): 93—96. Bibcode:1995Ap&SS.227...93R. S2CID 30000639. doi:10.1007/BF00678069.

[6] Pannekoek, A (1961). A History of Astronomy. Dover. стр. 451. ISBN 978-0-486-65994-7.

[7] Bélopolsky, A. (1901). „On an Apparatus for the Laboratory Demonstration of the Doppler-Fizeau Principle”. Astrophysical Journal. 13: 15. Bibcode:1901ApJ....13...15B. doi:10.1086/140786.

[8] Adams, Walter S. (1908). „Preliminary catalogue of lines affected in sun-spots”. Contributions from the Mount Wilson Observatory / Carnegie Institution of Washington. Contributions from the Solar Observatory of the Carnegie Institution of Washington: Carnegie Institution of Washington. 22: 1—21. Bibcode:1908CMWCI..22....1A. Reprinted in Adams, Walter S. (1908). „Preliminary Catalogue of Lines Affected in Sun-Spots Region λ 4000 TO λ 4500”. Astrophysical Journal. 27: 45. Bibcode:1908ApJ....27...45A. doi:10.1086/141524.

[9] Sitter, W. (1934). „On distance, magnitude, and related quantities in an expanding universe”. Bulletin of the Astronomical Institutes of the Netherlands. 7: 205. Bibcode:1934BAN.....7..205D. »It thus becomes urgent to investigate the effect of the redshift and of the metric of the universe on the apparent magnitude and observed numbers of nebulae of given magnitude«

[10] Slipher, Vesto (1912). „The radial velocity of the Andromeda Nebula”. Lowell Observatory Bulletin. 1: 2.56—2.57. Bibcode:1913LowOB...2...56S. »The magnitude of this velocity, which is the greatest hitherto observed, raises the question whether the velocity-like displacement might not be due to some other cause, but I believe we have at present no other interpretation for it«

[11] Slipher, Vesto (1915). „Spectrographic Observations of Nebulae”. Popular Astronomy. 23: 21—24. Bibcode:1915PA.....23...21S.

[12] Slipher, Vesto (1915). „Spectrographic Observations of Nebulae”. Popular Astronomy. 23: 22. Bibcode:1915PA.....23...21S.

[13] Hubble, Edwin (1929). „A Relation between Distance and Radial Velocity among Extra-Galactic Nebulae”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 15 (3): 168—173. Bibcode:1929PNAS...15..168H. PMC 522427 . PMID 16577160. doi:10.1073/pnas.15.3.168.

[14] Friedman, A. A. (1922). „Über die Krümmung des Raumes”. Zeitschrift für Physik. 10 (1): 377—386. Bibcode:1922ZPhy...10..377F. S2CID 125190902. doi:10.1007/BF01332580. English translation in Friedman, A. (1999). „On the Curvature of Space”. General Relativity and Gravitation. 31 (12): 1991—2000. Bibcode:1999GReGr..31.1991F. S2CID 122950995. doi:10.1023/A:1026751225741. )

[Eddington-15] This was recognized early on by physicists and astronomers working in cosmology in the 1930s. The earliest layman publication describing the details of this correspondence is Eddington, Arthur (1933). The Expanding Universe: Astronomy's 'Great Debate', 1900–1931. Cambridge University Press. (Reprint: ISBN 978-0-521-34976-5)

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]