Was ist Blueshift?

 Astronomie hat eine Reihe von Begriffen, die für Nicht-Astronomen exotisch klingen. Die meisten Leute haben von "Lichtjahren" und "Parsec" als Begriffen von Fernmessungen gehört. Andere Begriffe sind jedoch eher technisch und klingen für Leute, die nicht viel über Astronomie wissen, vielleicht "Jargon". Zwei solche Begriffe sind "Rotverschiebung" und "Blauverschiebung". Sie werden verwendet, um die Bewegung eines Objekts auf andere Objekte im Raum zu oder von diesen weg zu beschreiben.

Rotverschiebung zeigt an, dass sich ein Objekt von uns entfernt. "Blueshift" ist ein Begriff, den Astronomen verwenden, um ein Objekt zu beschreiben, das sich auf ein anderes Objekt oder auf uns zubewegt. Jemand wird zum Beispiel sagen: "Diese Galaxie ist in Bezug auf die Milchstraße bläulich verschoben". Dies bedeutet, dass sich die Galaxie auf unseren Punkt im Raum zubewegt. Es kann auch verwendet werden, um die Geschwindigkeit zu beschreiben, die die Galaxie nimmt, wenn sie sich unserer nähert. 

Sowohl die Rotverschiebung als auch die Blauverschiebung werden durch Untersuchung des vom Objekt ausgestrahlten Lichtspektrums bestimmt. Insbesondere werden "Fingerabdrücke" von Elementen im Spektrum (die mit einem Spektrographen oder einem Spektrometer aufgenommen wurden) in Abhängigkeit von der Bewegung des Objekts nach blau oder rot "verschoben".

Astronomen verwenden den Doppler-Effekt, um die Frequenz von Lichtwellen zu messen, wenn sich ein Objekt in Bezug auf den Betrachter bewegt. Die Frequenz ist kürzer, wenn sie sich auf Sie zubewegt, und das Objekt zeigt eine Blaustufe. Wenn sich das Objekt wegbewegt, wird eine Rotverschiebung angezeigt. Dies zeigt sich in den Spektren des Sternlichts als Verschiebung der schwarzen Linien (hier als Absorptionslinien bezeichnet). Carolyn Collins Petersen

Wie bestimmen Astronomen Blueshift??

Blueshift ist eine direkte Folge einer Eigenschaft der Bewegung eines Objekts, die als Doppler-Effekt bezeichnet wird. Es gibt jedoch auch andere Phänomene, die dazu führen können, dass das Licht bläulich verschoben wird. So funktioniert das. Nehmen wir noch einmal diese Galaxie als Beispiel. Es emittiert Strahlung in Form von Licht, Röntgenstrahlen, Ultraviolett, Infrarot, Radio, sichtbarem Licht und so weiter. Wenn es sich einem Beobachter in unserer Galaxie nähert, scheint jedes Photon (Lichtpaket), das es aussendet, zeitlich näher am vorherigen Photon zu sein. Dies ist auf den Doppler-Effekt und die ordnungsgemäße Bewegung der Galaxie (ihre Bewegung durch den Raum) zurückzuführen. Das Ergebnis ist, dass das Photon Spitzenwerte aufweist erscheinen näher beieinander zu sein, als sie tatsächlich sind, wodurch die Wellenlänge des Lichts kürzer wird (höhere Frequenz und damit höhere Energie), wie vom Beobachter bestimmt.

Blueshift ist nicht mit dem Auge zu sehen. Es ist eine Eigenschaft davon, wie Licht durch die Bewegung eines Objekts beeinflusst wird. Astronomen bestimmen die Blauverschiebung, indem sie winzige Verschiebungen der Wellenlängen des Lichts vom Objekt messen. Sie tun dies mit einem Instrument, das das Licht in seine Komponentenwellenlängen aufteilt. Normalerweise wird dies mit einem "Spektrometer" oder einem anderen Instrument namens "Spektrograph" durchgeführt. Die gesammelten Daten werden in ein sogenanntes "Spektrum" grafisch dargestellt. Wenn die Lichtinformation uns sagt, dass sich das Objekt auf uns zubewegt, erscheint der Graph "verschoben" in Richtung des blauen Endes des elektromagnetischen Spektrums. 

Messung der Blueshifts von Sternen

Durch die Messung der spektralen Verschiebungen von Sternen in der Milchstraße können Astronomen nicht nur ihre Bewegungen, sondern auch die Bewegung der gesamten Galaxie zeichnen. Objekte, die sich von uns entfernen, erscheinen rot verschoben, während Objekte, die sich nähern, blau verschoben erscheinen. Gleiches gilt für die Beispielgalaxie, die auf uns zukommt.

Astronomen können die Geschwindigkeit bestimmen, mit der die Andromeda-Galaxie auf die Milchstraße zukommt, indem sie ihre Blaustufen messen. Bildnachweis: NASA; ESA; Z. Levay und R. van der Marel, STScI; T. Hallas; und A. Mellinger

Ist das Universum Blueshifted??

Der vergangene, gegenwärtige und zukünftige Zustand des Universums ist ein heißes Thema in der Astronomie und in der Wissenschaft im Allgemeinen. Eine Möglichkeit, diese Zustände zu untersuchen, besteht darin, die Bewegung der astronomischen Objekte um uns herum zu beobachten.

Ursprünglich dachte man, das Universum würde am Rand unserer Galaxie, der Milchstraße, anhalten. In den frühen 1900er Jahren stellte der Astronom Edwin Hubble jedoch fest, dass es Galaxien außerhalb unserer Galaxien gab (diese wurden bereits zuvor beobachtet, aber die Astronomen dachten, es handele sich lediglich um eine Art Nebel, nicht um ganze Sternensysteme). Es ist bekannt, dass es im gesamten Universum mehrere Milliarden Galaxien gibt. 

Dies veränderte unser gesamtes Verständnis des Universums und ebnete kurz darauf den Weg für die Entwicklung einer neuen Theorie zur Entstehung und Entwicklung des Universums: der Urknalltheorie.

Die Bewegung des Universums herausfinden

Der nächste Schritt war zu bestimmen, wo wir uns im Prozess der universellen Evolution befinden und was nett des Universums, in dem wir leben. Die Frage ist wirklich: Erweitert sich das Universum? Vertrag abschließen? Statisch?

Um das zu beantworten, haben Astronomen die spektralen Verschiebungen von Galaxien in der Nähe und in der Ferne gemessen, ein Projekt, das weiterhin Teil der Astronomie ist. Wenn die Lichtmessungen der Galaxien im Allgemeinen bläulich verschoben wären, würde dies bedeuten, dass sich das Universum zusammenzieht und wir auf eine "große Krise" zusteuern könnten, da alles im Kosmos wieder zusammenknallt. 

Das sich beschleunigende, expandierende Universum zeigt den Einfluss der beschleunigten Expansion in den letzten Epochen der kosmischen Geschichte. NASA / WMAP

Es stellt sich jedoch heraus, dass sich die Galaxien im Allgemeinen von uns entfernen und rot verschoben erscheinen. Dies bedeutet, dass sich das Universum ausdehnt. Darüber hinaus wissen wir jetzt, dass sich die universelle Expansion beschleunigt und in der Vergangenheit mit einer anderen Geschwindigkeit beschleunigt hat. Diese Änderung der Beschleunigung wird von einer mysteriösen Kraft angetrieben, die allgemein als bekannt ist dunkle Energie. Wir haben wenig Verständnis für die Natur der Dunklen Energie, nur dass sie überall im Universum zu sein scheint.

Die zentralen Thesen

• Der Begriff "Blauverschiebung" bezieht sich auf die Verschiebung der Wellenlängen des Lichts zum blauen Ende des Spektrums, wenn sich ein Objekt im Raum auf uns zubewegt.
• Astronomen verwenden Blueshift, um Bewegungen von Galaxien zueinander und zu unserer Raumregion zu verstehen.
• Rotverschiebung bezieht sich auf das Lichtspektrum von Galaxien, die sich von uns entfernen. das heißt, ihr Licht wird zum roten Ende des Spektrums verschoben.

Quellen

• Cooler Kosmos, coolcosmos.ipac.caltech.edu/cosmic_classroom/cosmic_reference/redshift.html.
• "Die Entdeckung des expandierenden Universums." Das expandierende Universum, skyserver.sdss.org/dr1/en/astro/universe/universe.asp.
• NASA, NASA, imagine.gsfc.nasa.gov/features/yba/M31_velocity/spectrum/doppler_more.html.

Herausgegeben von Carolyn Collins Petersen.