stringtranslate.com

Красное смещение

Линии поглощения в видимом спектре сверхскопления далеких галактик (справа) в сравнении с линиями поглощения в видимом спектре Солнца ( слева). Стрелки указывают на красное смещение. Длина волны увеличивается по направлению к красному и далее (частота уменьшается).

В физике красное смещение — это увеличение длины волны и соответствующее уменьшение частоты и энергии фотона электромагнитного излучения (например, света ). Противоположное изменение, уменьшение длины волны и увеличение частоты и энергии, известно как синее смещение или отрицательное красное смещение. Термины происходят от цветов: красного и синего , которые образуют крайности видимого спектра света . Основными причинами электромагнитного красного смещения в астрономии и космологии являются относительные движения источников излучения, которые приводят к релятивистскому эффекту Доплера , и гравитационные потенциалы, которые гравитационно смещают ускользающее излучение в красную сторону. Все достаточно удаленные источники света показывают космологическое красное смещение , соответствующее скоростям удаления, пропорциональным их расстоянию от Земли, факт, известный как закон Хаббла , который подразумевает, что Вселенная расширяется .

Все красные смещения можно понять под эгидой законов преобразования кадров . Гравитационные волны , которые также распространяются со скоростью света , подвержены тем же явлениям красного смещения. [1] Значение красного смещения часто обозначается буквой z , соответствующей дробному изменению длины волны (положительной для красных смещений, отрицательной для синих смещений), и отношением длин волн 1 + z (которое больше 1 для красных смещений и меньше 1 для синих смещений).

Примерами сильного красного смещения являются гамма-лучи, воспринимаемые как рентгеновские лучи , или изначально видимый свет, воспринимаемый как радиоволны . Более тонкие красные смещения наблюдаются в спектроскопических наблюдениях астрономических объектов и используются в наземных технологиях, таких как доплеровские радары и радарные пушки .

Существуют и другие физические процессы, которые могут приводить к сдвигу частоты электромагнитного излучения, включая рассеяние и оптические эффекты ; однако возникающие в результате изменения отличаются от (астрономического) красного смещения и обычно не называются таковыми (см. раздел о физической оптике и переносе излучения).

История

История предмета началась в 19 веке с развитием классической волновой механики и исследованием явлений, связанных с эффектом Доплера . Эффект назван в честь австрийского математика Кристиана Доплера , который предложил первое известное физическое объяснение этого явления в 1842 году . [2] В 1845 году гипотеза была проверена и подтверждена для звуковых волн голландским ученым Христофором Байсом Баллотом . [3] Доплер правильно предсказал, что явление будет применяться ко всем волнам, и, в частности, предположил, что различные цвета звезд могут быть приписаны их движению относительно Земли. [4] До того, как это было проверено, было обнаружено, что цвета звезд в первую очередь обусловлены температурой звезды , а не движением. Только позже Доплер был оправдан проверенными наблюдениями красного смещения. [ необходима цитата ]

Красное смещение Доплера было впервые описано французским физиком Ипполитом Физо в 1848 году, который отметил смещение спектральных линий, наблюдаемых у звезд, как вызванное эффектом Доплера. Эффект иногда называют «эффектом Доплера–Физо». В 1868 году британский астроном Уильям Хаггинс был первым, кто определил скорость звезды, удаляющейся от Земли, с помощью этого метода. [5] В 1871 году оптическое красное смещение было подтверждено, когда явление было обнаружено в линиях Фраунгофера , используя солнечное вращение, около 0,1 Å в красном диапазоне. [6] В 1887 году Фогель и Шайнер открыли «годовой эффект Доплера», годовое изменение доплеровского смещения звезд, расположенных вблизи эклиптики, из-за орбитальной скорости Земли. [7] В 1901 году Аристарх Белопольский проверил оптическое красное смещение в лаборатории, используя систему вращающихся зеркал. [8]

Артур Эддингтон использовал термин «красное смещение» еще в 1923 году [9] [10], хотя слово не пишется без дефиса до 1934 года, когда его использовал Виллем де Ситтер . [11]

Начиная с наблюдений в 1912 году, Весто Слайфер обнаружил, что большинство спиральных галактик , которые тогда в основном считались спиральными туманностями , имеют значительные красные смещения. Слайфер впервые сообщил о своих измерениях в первом томе Lowell Observatory Bulletin . [12] Три года спустя он написал обзор в журнале Popular Astronomy . [13] В нем он заявил, что «раннее открытие того, что большая спираль Андромеды имела совершенно исключительную скорость –300 км(/с), показало доступные тогда средства, способные исследовать не только спектры спиралей, но и их скорости». [14]

Слайфер сообщил о скоростях для 15 спиральных туманностей, распространенных по всей небесной сфере , все, кроме трех, имели наблюдаемые «положительные» (то есть рецессионные) скорости. Впоследствии Эдвин Хаббл обнаружил приблизительную связь между красным смещением таких «туманностей» и расстояниями до них, сформулировав свой одноименный закон Хаббла . [15] Милтон Хьюмасон работал над этими наблюдениями с Хабблом. [16] Эти наблюдения подтвердили работу Александра Фридмана 1922 года, в которой он вывел уравнения Фридмана–Леметра . [17] Теперь они считаются убедительным доказательством расширяющейся Вселенной и теории Большого взрыва . [18]

Измерение, характеристика и интерпретация

Кандидаты на галактики с высоким красным смещением в Hubble Ultra Deep Field , 2012 [19]

Спектр света , исходящий от источника (см. идеализированную иллюстрацию спектра вверху справа), можно измерить. Чтобы определить красное смещение, ищутся особенности в спектре, такие как линии поглощения , линии испускания или другие изменения интенсивности света. Если эти особенности найдены, их можно сравнить с известными особенностями в спектре различных химических соединений, обнаруженных в экспериментах, где это соединение находится на Земле. Очень распространенным атомным элементом в космосе является водород .

Спектр изначально невыразительного света, прошедшего через водород, покажет характерный спектр , характерный для водорода, который имеет особенности на регулярных интервалах. Если ограничиться линиями поглощения, он будет выглядеть примерно так, как показано на рисунке (справа вверху). Если та же картина интервалов наблюдается в наблюдаемом спектре от удаленного источника, но происходит на смещенных длинах волн, его также можно идентифицировать как водород. Если в обоих спектрах идентифицирована одна и та же спектральная линия, но на разных длинах волн, то красное смещение можно рассчитать с помощью приведенной ниже таблицы.

Определение красного смещения объекта таким способом требует частоты или диапазона длин волн. Чтобы вычислить красное смещение, нужно знать длину волны испускаемого света в системе покоя источника: другими словами, длину волны, которая будет измерена наблюдателем, расположенным рядом и движущимся вместе с источником. Поскольку в астрономических приложениях это измерение не может быть выполнено напрямую, потому что это потребовало бы путешествия к далекой интересующей звезде, вместо этого используется метод с использованием спектральных линий, описанный здесь. Красное смещение нельзя вычислить, глядя на неопознанные особенности, частота покоя которых неизвестна, или со спектром, который не имеет особенностей или представляет собой белый шум (случайные колебания в спектре). [20]

Красное смещение (и голубое смещение) можно охарактеризовать относительной разницей между наблюдаемой и излучаемой длинами волн (или частотой) объекта. В астрономии принято ссылаться на это изменение, используя безразмерную величину, называемую z . Если λ представляет собой длину волны, а f представляет собой частоту (обратите внимание, λf = c , где c — скорость света ), то z определяется уравнениями: [21]

После измерения z различие между красным смещением и синим смещением заключается просто в том, является ли z положительным или отрицательным. Например, синие смещения эффекта Доплера ( z < 0 ) связаны с объектами, приближающимися к наблюдателю, при этом свет смещается в сторону больших энергий . И наоборот, красные смещения эффекта Доплера ( z > 0 ) связаны с объектами, удаляющимися от наблюдателя, при этом свет смещается в сторону меньших энергий. Аналогично, гравитационное синее смещение связано со светом, испускаемым источником, находящимся в более слабом гравитационном поле , наблюдаемом из более сильного гравитационного поля, в то время как гравитационное красное смещение подразумевает противоположные условия.

Формулы красного смещения

В общей теории относительности можно вывести несколько важных формул для красного смещения в определенных специальных геометриях пространства-времени, как показано в следующей таблице. Во всех случаях величина смещения (значение z ) не зависит от длины волны. [22]

эффект Доплера

Эффект Доплера , желтый (длина волны ~575 нм ) шар кажется зеленоватым (синее смещение до длины волны ~565 нм) приближаясь к наблюдателю, становится оранжевым (красное смещение до длины волны ~585 нм) по мере прохождения и снова желтым, когда движение останавливается. Чтобы наблюдать такое изменение цвета, объект должен был бы двигаться со скоростью приблизительно 5200 км/с , или примерно в 32 раза быстрее, чем рекорд скорости для самого быстрого космического зонда .
Красное смещение и синее смещение

Если источник света удаляется от наблюдателя, то происходит красное смещение ( z > 0 ); если источник движется к наблюдателю, то происходит синее смещение ( z < 0 ). Это справедливо для всех электромагнитных волн и объясняется эффектом Доплера . Следовательно, этот тип красного смещения называется доплеровским красным смещением . Если источник удаляется от наблюдателя со скоростью v , которая намного меньше скорости света ( v ≪ c ), красное смещение определяется по формуле

    (с )

где c — скорость света . В классическом эффекте Доплера частота источника не изменяется, но рецессионное движение вызывает иллюзию более низкой частоты.

Более полное рассмотрение красного смещения Доплера требует рассмотрения релятивистских эффектов, связанных с движением источников со скоростью, близкой к скорости света. Полный вывод эффекта можно найти в статье о релятивистском эффекте Доплера . Короче говоря, объекты, движущиеся со скоростью, близкой к скорости света, будут испытывать отклонения от приведенной выше формулы из-за замедления времени специальной теории относительности , которое можно скорректировать, введя фактор Лоренца γ в классическую формулу Доплера следующим образом (для движения исключительно по лучу зрения):

Это явление было впервые обнаружено в эксперименте 1938 года, проведенном Гербертом Э. Айвсом и Г. Р. Стилвеллом, который назывался экспериментом Айвса–Стилвелла . [24]

Поскольку фактор Лоренца зависит только от величины скорости, это приводит к тому, что красное смещение, связанное с релятивистской поправкой, не зависит от ориентации движения источника. Напротив, классическая часть формулы зависит от проекции движения источника на луч зрения , что дает разные результаты для разных ориентаций. Если θ — угол между направлением относительного движения и направлением излучения в системе наблюдателя [25] (нулевой угол направлен прямо от наблюдателя), полная форма для релятивистского эффекта Доплера становится:

а для движения исключительно по линии визирования ( θ = 0° ) это уравнение сводится к:

Для особого случая, когда свет движется под прямым углом ( θ = 90° ) к направлению относительного движения в системе отсчета наблюдателя, [26] релятивистское красное смещение известно как поперечное красное смещение , а красное смещение:

измеряется, даже если объект не удаляется от наблюдателя. Даже когда источник движется к наблюдателю, если есть поперечная составляющая движения, то есть некоторая скорость, при которой расширение просто отменяет ожидаемое синее смещение, а при более высокой скорости приближающийся источник будет смещен в красную сторону. [27]

Расширение пространства

В начале двадцатого века Слайфер, Виртц и другие провели первые измерения красных и синих смещений галактик за пределами Млечного Пути . Первоначально они интерпретировали эти красные и синие смещения как вызванные случайными движениями, но позже Лемэтр (1927) и Хаббл (1929), используя предыдущие данные, обнаружили примерно линейную корреляцию между увеличивающимися красными смещениями и расстояниями до галактик. Лемэтр понял, что эти наблюдения можно объяснить механизмом создания красных смещений, наблюдаемым в решениях Фридмана для уравнений общей теории относительности Эйнштейна . Корреляция между красными смещениями и расстояниями возникает во всех расширяющихся моделях. [18]

Это космологическое красное смещение обычно приписывается растяжению длин волн фотонов, распространяющихся через расширяющееся пространство. Однако эта интерпретация может быть обманчивой; расширяющееся пространство — это всего лишь выбор координат и, таким образом, не может иметь физических последствий. Космологическое красное смещение более естественно интерпретировать как доплеровский сдвиг, возникающий из-за разбегания далеких объектов. [28]

Наблюдаемые последствия этого эффекта могут быть получены с использованием уравнений общей теории относительности , которые описывают однородную и изотропную вселенную . Таким образом, космологическое красное смещение может быть записано как функция a , зависящего от времени космического масштабного фактора :

В расширяющейся Вселенной, подобной той, в которой мы живем, масштабный фактор монотонно увеличивается с течением времени, поэтому z имеет положительное значение, а далекие галактики кажутся смещенными в красную область спектра.

Используя модель расширения Вселенной, красное смещение можно связать с возрастом наблюдаемого объекта, так называемым соотношением космического времени и красного смещения . Обозначим отношение плотностей как Ω 0 :

где ρ crit — критическая плотность, разграничивающая вселенную, которая в конечном итоге сжимается, от той, которая просто расширяется. Эта плотность составляет около трех атомов водорода на кубический метр пространства. [29] При больших красных смещениях, 1 + z > Ω 0 −1 , можно найти:

где H 0 — современная постоянная Хаббла , а z — красное смещение. [30] [31]

Существует несколько веб-сайтов для расчета различных времен и расстояний по красному смещению, поскольку точные расчеты требуют численных интегралов для большинства значений параметров. [32] [33] [34] [35]

Различение космологических и локальных эффектов

Для космологических красных смещений z < 0,01 дополнительные доплеровские красные смещения и синие смещения из-за своеобразных движений галактик относительно друг друга вызывают большой разброс от стандартного закона Хаббла . [36] Полученную ситуацию можно проиллюстрировать с помощью расширяющейся резиновой Вселенной , распространенной космологической аналогии, используемой для описания расширения пространства. Если два объекта представлены шарикоподшипниками, а пространство-время — растягивающимся резиновым листом, эффект Доплера вызывается прокаткой шариков по листу для создания своеобразного движения. Космологическое красное смещение происходит, когда шарикоподшипники прилипают к листу, а лист растягивается. [37] [38] [39]

Красное смещение галактик включает в себя как компонент, связанный со скоростью удаления от расширения Вселенной, так и компонент, связанный с пекулярным движением (доплеровским смещением). [40] Красное смещение из-за расширения Вселенной зависит от скорости удаления способом, определяемым космологической моделью, выбранной для описания расширения Вселенной, что сильно отличается от того, как доплеровское красное смещение зависит от локальной скорости. [41] Описывая космологическое расширение происхождения красного смещения, космолог Эдвард Роберт Харрисон сказал: «Свет покидает галактику, которая неподвижна в своей локальной области пространства, и в конечном итоге принимается наблюдателями, которые неподвижны в своей собственной локальной области пространства. Между галактикой и наблюдателем свет проходит через обширные области расширяющегося пространства. В результате все длины волн света растягиваются расширением пространства. Это так просто...» [42] Стивен Вайнберг пояснил: «Увеличение длины волны от испускания до поглощения света зависит не от скорости изменения a ( t ) [здесь a ( t ) — масштабный фактор Робертсона–Уокера ] во время испускания или поглощения, а от увеличения a ( t ) за весь период от испускания до поглощения». [43]

Если бы Вселенная сжималась, а не расширялась, мы бы увидели далекие галактики, смещенные в синюю сторону на величину, пропорциональную их расстоянию, а не в красную сторону. [44]

Гравитационное красное смещение

В общей теории относительности существует замедление времени в гравитационном колодце. Это известно как гравитационное красное смещение или сдвиг Эйнштейна . [45] Теоретический вывод этого эффекта следует из решения Шварцшильда уравнений Эйнштейна , которое дает следующую формулу для красного смещения, связанного с фотоном, движущимся в гравитационном поле незаряженной , невращающейся , сферически симметричной массы:

где

Этот результат гравитационного красного смещения может быть выведен из предположений специальной теории относительности и принципа эквивалентности ; полная теория общей теории относительности не требуется. [46]

Эффект очень мал, но измерим на Земле с помощью эффекта Мёссбауэра и впервые наблюдался в эксперименте Паунда-Ребки . [47] Однако он существенен вблизи чёрной дыры , и по мере приближения объекта к горизонту событий красное смещение становится бесконечным. Это также доминирующая причина больших угловых флуктуаций температуры в космическом микроволновом фоновом излучении (см. эффект Сакса-Вольфа ). [48]

Наблюдения в астрономии

Время обзора внегалактических наблюдений по их красному смещению до z=20. [49] Существуют веб-сайты для расчета многих таких физических мер по красному смещению. [32] [33] [34] [35]

Красное смещение, наблюдаемое в астрономии, можно измерить, поскольку спектры испускания и поглощения атомов являются отличительными и хорошо известными, откалиброванными по спектроскопическим экспериментам в лабораториях на Земле. Когда измеряется красное смещение различных линий поглощения и испускания от одного астрономического объекта, обнаруживается , что z является на удивление постоянным. Хотя удаленные объекты могут быть слегка размыты, а линии расширены, это не более чем можно объяснить тепловым или механическим движением источника. По этим и другим причинам астрономы сходятся во мнении, что наблюдаемые ими красные смещения обусловлены некоторой комбинацией трех установленных форм доплеровских красных смещений. Альтернативные гипотезы и объяснения красного смещения, такие как усталый свет, обычно не считаются правдоподобными. [50]

Спектроскопия, как измерение, значительно сложнее, чем простая фотометрия , которая измеряет яркость астрономических объектов через определенные фильтры . [51] Когда доступны только фотометрические данные (например, Hubble Deep Field и Hubble Ultra Deep Field ), астрономы полагаются на технику измерения фотометрических красных смещений . [52] Из-за широких диапазонов длин волн в фотометрических фильтрах и необходимых предположений о природе спектра в источнике света ошибки для этих видов измерений могут достигать δ z = 0,5 и гораздо менее надежны, чем спектроскопические определения. [53]

Однако фотометрия, по крайней мере, позволяет качественно охарактеризовать красное смещение. Например, если бы спектр, подобный Солнцу, имел красное смещение z = 1 , он был бы наиболее ярким в инфракрасном диапазоне (1000 нм), а не в сине-зеленом (500 нм) цвете, связанном с пиком его спектра черного тела , и интенсивность света будет уменьшена в фильтре в четыре раза, (1 + z ) 2 . И скорость счета фотонов, и энергия фотонов смещены в красную область. (См. поправку K для получения более подробной информации о фотометрических последствиях красного смещения.) [54]

Местные наблюдения

В близлежащих объектах (в пределах нашей галактики Млечный Путь ) наблюдаемые красные смещения почти всегда связаны со скоростями луча зрения, связанными с наблюдаемыми объектами. Наблюдения таких красных и синих смещений позволили астрономам измерить скорости и параметризовать массы вращающихся звезд в спектроскопических двойных системах , метод, впервые примененный в 1868 году британским астрономом Уильямом Хаггинсом . [5] Аналогично, небольшие красные и синие смещения, обнаруженные в спектроскопических измерениях отдельных звезд, являются одним из способов, с помощью которых астрономы смогли диагностировать и измерить наличие и характеристики планетарных систем вокруг других звезд и даже провести очень подробные дифференциальные измерения красных смещений во время планетарных транзитов для определения точных орбитальных параметров. [55]

Тонкие измерения красных смещений используются в гелиосейсмологии для определения точных движений фотосферы Солнца . [ 56] Красные смещения также использовались для проведения первых измерений скоростей вращения планет , [ 57 ] скоростей межзвездных облаков , [58] вращения галактик , [22] и динамики аккреции на нейтронные звезды и черные дыры , которые демонстрируют как доплеровское, так и гравитационное красное смещение. [59] Температуры различных излучающих и поглощающих объектов можно получить путем измерения доплеровского уширения — фактически красных смещений и синих смещений по одной линии излучения или поглощения. [ 60] Измеряя уширение и смещения 21-сантиметровой линии водорода в разных направлениях, астрономы смогли измерить скорости удаления межзвездного газа , что, в свою очередь, показывает кривую вращения нашего Млечного Пути. [22] Аналогичные измерения были выполнены и для других галактик, таких как Андромеда . [22] Как диагностический инструмент, измерения красного смещения являются одними из важнейших спектроскопических измерений, проводимых в астрономии.

Внегалактические наблюдения

Возраст Вселенной в зависимости от красного смещения от z=5 до 20. [49]

Наиболее удаленные объекты демонстрируют большие красные смещения, соответствующие потоку Хаббла Вселенной . Наибольшее наблюдаемое красное смещение, соответствующее наибольшему расстоянию и самому далекому прошлому, принадлежит космическому микроволновому фоновому излучению; численное значение его красного смещения составляет около z = 1089 ( z = 0 соответствует настоящему времени), и оно показывает состояние Вселенной около 13,8 миллиардов лет назад [61] и через 379 000 лет после начальных моментов Большого взрыва [62] .

Светящиеся точечные ядра квазаров были первыми объектами с «большим красным смещением» ( z > 0,1 ), обнаруженными до того, как усовершенствование телескопов позволило открыть другие галактики с большим красным смещением. [ необходима цитата ]

Для галактик, более удаленных, чем Местная группа и близлежащее скопление Девы , но в пределах тысячи мегапарсеков или около того, красное смещение приблизительно пропорционально расстоянию до галактики. Эта корреляция была впервые обнаружена Эдвином Хабблом и стала известна как закон Хаббла . Весто Слайфер был первым, кто обнаружил галактические красные смещения, примерно в 1912 году, в то время как Хаббл сопоставил измерения Слайфера с расстояниями, которые он измерил другими способами , чтобы сформулировать свой Закон. [63]

В широко принятой космологической модели, основанной на общей теории относительности , красное смещение в основном является результатом расширения пространства: это означает, что чем дальше от нас находится галактика, тем больше расширилось пространство с тех пор, как свет покинул эту галактику, поэтому чем больше растягивается свет, тем больше смещается свет в красную область, и тем быстрее он, по-видимому, удаляется от нас. Закон Хаббла частично следует из принципа Коперника . [63] Поскольку обычно неизвестно, насколько светят объекты, измерить красное смещение проще, чем более прямые измерения расстояния, поэтому красное смещение иногда на практике преобразуют в грубое измерение расстояния с использованием закона Хаббла. [ требуется ссылка ]

Гравитационные взаимодействия галактик друг с другом и скоплениями вызывают значительный разброс в нормальном графике диаграммы Хаббла. Связанные с галактиками пекулярные скорости накладывают грубый след массы вириализованных объектов во Вселенной. Этот эффект приводит к таким явлениям, как близлежащие галактики (например, галактика Андромеды ), демонстрирующие синие смещения, когда мы падаем к общему барицентру , и карты красного смещения скоплений, показывающие эффект пальцев бога из-за разброса пекулярных скоростей в примерно сферическом распределении. [63] Этот добавленный компонент дает космологам возможность измерять массы объектов независимо от отношения массы к светимости (отношение массы галактики в солнечных массах к ее яркости в солнечных светимостях), важный инструмент для измерения темной материи . [64] [ нужна страница ]

Линейная зависимость закона Хаббла между расстоянием и красным смещением предполагает, что скорость расширения Вселенной постоянна. Однако, когда Вселенная была намного моложе, скорость расширения, а значит и «постоянная» Хаббла, были больше, чем сегодня. Для более далеких галактик, свет от которых шел к нам гораздо дольше, приближение постоянной скорости расширения становится неверным, и закон Хаббла становится нелинейной интегральной зависимостью и зависит от истории скорости расширения с момента испускания света из рассматриваемой галактики. Наблюдения за зависимостью красного смещения от расстояния могут быть использованы, таким образом, для определения истории расширения Вселенной и, следовательно, содержания материи и энергии. [ необходима цитата ]

Хотя долгое время считалось, что скорость расширения непрерывно уменьшается с момента Большого взрыва, наблюдения, начатые в 1988 году за зависимостью красного смещения от расстояния с использованием сверхновых типа Ia, показали, что в сравнительно недавнее время скорость расширения Вселенной начала ускоряться . [65]

Наибольшие красные смещения

Сопутствующее расстояние и время обратного просмотра для параметров космологии Planck 2018, от красного смещения 0 до 15, с расстоянием (синяя сплошная линия) на левой оси и временем (оранжевая пунктирная линия) на правой. Обратите внимание, что время, прошедшее (в гигагодах) от данного красного смещения до настоящего момента, не равно расстоянию (в гигасветовых годах), которое свет прошел бы от этого красного смещения, из-за расширения пространства за промежуточный период.

В настоящее время объектами с самыми высокими известными красными смещениями являются галактики и объекты, производящие гамма-всплески. [ требуется ссылка ] Наиболее надежные красные смещения получены из спектроскопических данных, [ требуется ссылка ] а самое высокое подтвержденное спектроскопическое красное смещение галактики - это JADES-GS-z14-0 с красным смещением z = 14,32 , что соответствует 290 миллионам лет после Большого взрыва. [66] Предыдущий рекорд был установлен GN-z11 , [67] с красным смещением z = 11,1 , что соответствует 400 миллионам лет после Большого взрыва, и UDFy-38135539 [68] с красным смещением z = 8,6 , что соответствует 600 миллионам лет после Большого взрыва.

Немного менее надежными являются красные смещения Лайман-брейка , самым высоким из которых является линзированная галактика A1689-zD1 с красным смещением z = 7,5 [69] [70] , а следующим по величине является z = 7,0 . [71] Самым далеким наблюдаемым гамма-всплеском со спектроскопическим измерением красного смещения был GRB 090423 , который имел красное смещение z = 8,2 . [72] Самый далекий известный квазар, ULAS J1342+0928 , находится на z = 7,54 . [73] [74] Радиогалактика с самым большим известным красным смещением (TGSS1530) находится на красном смещении z = 5,72 [75] , а молекулярный материал с самым большим известным красным смещением — это обнаруженное излучение молекулы CO из квазара SDSS J1148+5251 на z = 6,42 . [76]

Экстремально красные объекты (ERO) — это астрономические источники излучения, которые излучают энергию в красной и ближней инфракрасной части электромагнитного спектра. Это могут быть галактики со вспышкой звездообразования, которые имеют высокое красное смещение, сопровождающееся покраснением от мешающей пыли, или это могут быть эллиптические галактики с высоким красным смещением и более старым (и, следовательно, более красным) звездным населением. [77] Объекты, которые еще краснее ERO, называются гиперэкстремально красными объектами (HERO). [78]

Космический микроволновый фон имеет красное смещение z = 1089 , что соответствует возрасту приблизительно 379 000 лет после Большого взрыва и собственному расстоянию более 46 миллиардов световых лет. [79] Первый свет от старейших звезд населения III , который еще предстоит наблюдать , вскоре после того, как атомы впервые сформировались и реликтовое излучение перестало почти полностью поглощаться, может иметь красное смещение в диапазоне 20 < z < 100 . [80] Другие события с высоким красным смещением, предсказанные физикой, но в настоящее время не наблюдаемые, - это космический нейтринный фон примерно через две секунды после Большого взрыва (и красное смещение, превышающее z > 10 10 ) [81] и космический гравитационный волновой фон , испускаемый непосредственно инфляцией при красном смещении, превышающем z > 10 25 . [82]

В июне 2015 года астрономы сообщили о наличии звезд населения III в галактике Cosmos Redshift 7 на z = 6,60 . Такие звезды, вероятно, существовали в очень ранней Вселенной (т. е. при высоком красном смещении) и могли начать производство химических элементов тяжелее водорода , которые необходимы для последующего формирования планет и жизни , какой мы ее знаем. [83] [84]

Обзоры красного смещения

Рендеринг данных 2dFGRS

С появлением автоматизированных телескопов и усовершенствованием спектроскопов было проведено множество совместных работ по картированию Вселенной в пространстве красного смещения. Объединяя данные о красном смещении с данными об угловом положении, обзор красного смещения отображает трехмерное распределение материи в поле неба. Эти наблюдения используются для измерения свойств крупномасштабной структуры Вселенной. Великая стена , огромное сверхскопление галактик шириной более 500 миллионов световых лет , представляет собой яркий пример крупномасштабной структуры, которую могут обнаружить обзоры красного смещения. [85]

Первым обзором красного смещения был CfA Redshift Survey , начатый в 1977 году, а первоначальный сбор данных был завершен в 1982 году . [86] Совсем недавно 2dF Galaxy Redshift Survey определил крупномасштабную структуру одной части Вселенной, измерив красные смещения для более чем 220 000 галактик; сбор данных был завершен в 2002 году, а окончательный набор данных был опубликован 30 июня 2003 года. [87] Sloan Digital Sky Survey (SDSS) продолжается с 2013 года и направлен на измерение красных смещений около 3 миллионов объектов. [88] SDSS зарегистрировал красные смещения для галактик до 0,8 и участвовал в обнаружении квазаров за пределами z = 6. DEEP2 Redshift Survey использует телескопы Keck с новым спектрографом «DEIMOS» ; DEEP2, являющийся продолжением пилотной программы DEEP1, предназначен для измерения слабых галактик с красным смещением 0,7 и выше, и поэтому планируется обеспечить дополнение к SDSS и 2dF с высоким красным смещением. [89]

Эффекты физической оптики или переноса излучения

Взаимодействия и явления, обобщенные в предметах переноса излучения и физической оптики, могут приводить к сдвигам длины волны и частоты электромагнитного излучения. В таких случаях сдвиги соответствуют физической передаче энергии веществу или другим фотонам, а не являются преобразованием между системами отсчета. Такие сдвиги могут быть вызваны такими физическими явлениями, как эффекты когерентности или рассеяние электромагнитного излучения, будь то от заряженных элементарных частиц , от частиц или от флуктуаций показателя преломления в диэлектрической среде, как это происходит в радиофеномене радиосвистов . [22] Хотя такие явления иногда называют «красными смещениями» и «синими смещениями», в астрофизике взаимодействия света с веществом, которые приводят к энергетическим сдвигам в поле излучения, обычно называют «покраснением», а не «красным смещением», которое, как термин, обычно зарезервировано для эффектов, обсуждаемых выше. [22]

Во многих случаях рассеяние приводит к покраснению излучения, поскольку энтропия приводит к преобладанию многих низкоэнергетических фотонов над несколькими высокоэнергетическими (при сохранении полной энергии ). [22] За исключением, возможно, тщательно контролируемых условий, рассеяние не производит одинакового относительного изменения длины волны по всему спектру; то есть любое вычисленное z , как правило, является функцией длины волны. Более того, рассеяние от случайных сред , как правило, происходит под многими углами , а z является функцией угла рассеяния. Если происходит многократное рассеяние или рассеивающие частицы имеют относительное движение, то, как правило, также происходит искажение спектральных линий . [22]

В межзвездной астрономии видимые спектры могут казаться краснее из-за процессов рассеяния в явлении, называемом межзвездным покраснением [22] — аналогично рэлеевское рассеяние вызывает атмосферное покраснение Солнца, видимое на восходе или закате, и заставляет остальное небо иметь синий цвет. Это явление отличается от красного смещения , поскольку спектроскопические линии не смещаются в другие длины волн в покрасневших объектах, и есть дополнительное затемнение и искажение, связанные с явлением из-за того, что фотоны рассеиваются в и из линии зрения . [ требуется ссылка ]

Синее смещение

Противоположностью красного смещения является синее смещение . Синим смещением называется любое уменьшение длины волны (увеличение энергии ) с соответствующим увеличением частоты электромагнитной волны . В видимом свете это смещает цвет в сторону синего конца спектра.

Допплеровское смещение в голубую область спектра

Доплеровское красное и синее смещение

Доплеровское голубое смещение вызвано движением источника по направлению к наблюдателю. Термин применяется к любому уменьшению длины волны и увеличению частоты, вызванному относительным движением, даже за пределами видимого спектра . Только объекты, движущиеся с почти релятивистской скоростью по направлению к наблюдателю, заметно более голубые для невооруженного глаза , но длина волны любого отраженного или испущенного фотона или другой частицы укорачивается в направлении движения. [90]

Доплеровское голубое смещение используется в астрономии для определения относительного движения:

Гравитационное голубое смещение

Волны материи (протоны, электроны, фотоны и т. д.), падающие в гравитационный колодец, становятся более энергичными и подвергаются независимому от наблюдателя синему смещению.

В отличие от относительного доплеровского синего смещения, вызванного движением источника по направлению к наблюдателю и, таким образом, зависящего от угла приема фотона, гравитационное синее смещение является абсолютным и не зависит от угла приема фотона:

Фотоны, вылезающие из гравитирующего объекта, становятся менее энергичными. Эта потеря энергии известна как «красное смещение», поскольку фотоны в видимом спектре кажутся более красными. Аналогично, фотоны, попадающие в гравитационное поле, становятся более энергичными и демонстрируют синюю коррекцию. ... Обратите внимание, что величина эффекта красного смещения (синего смещения) не является функцией испускаемого угла или принимаемого угла фотона — она зависит только от того, насколько далеко радиально фотон должен был вылезти из (упасть в) потенциальную яму. [93] [94]

Это естественное следствие сохранения энергии и эквивалентности массы и энергии , и было экспериментально подтверждено в 1959 году экспериментом Паунда-Ребки . Гравитационное синее смещение вносит вклад в анизотропию космического микроволнового фона (CMB) через эффект Сакса-Вольфа : когда гравитационная яма развивается во время прохождения фотона, величина синего смещения при приближении будет отличаться от величины гравитационного красного смещения при его выходе из области. [95]

Синие выбросы

Существуют далекие активные галактики , которые показывают синее смещение в своих эмиссионных линиях [O III] . Одно из самых больших синих смещений обнаружено в узколинейном квазаре PG 1543+489 , который имеет относительную скорость -1150 км/с. [92] Такие типы галактик называются «голубыми выбросами». [92]

Космологическое синее смещение

В гипотетической Вселенной, претерпевающей неуправляемое сжатие Большого хруста , будет наблюдаться космологическое голубое смещение, при этом более удаленные галактики будут все больше смещаться в синюю сторону — полная противоположность фактически наблюдаемому космологическому красному смещению в современной расширяющейся Вселенной . [ необходима цитата ]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Дин, Цяньхан (август 2021 г.). «Обнаруживаемость первичных чёрных дыр-двойников при высоком красном смещении». Physical Review D. 104 ( 4). id. 043527. arXiv : 2011.13643 . Bibcode : 2021PhRvD.104d3527D. doi : 10.1103/PhysRevD.104.043527.
  2. ^ Допплер, Кристиан (1846). Beiträge zur fixsternenkunde . Том. 69. Прага: Г. Хаазе Зёне. Бибкод : 1846befi.book.....D.
  3. ^ Maulik, Dev (2005). «Допплерография: краткая история». В Maulik, Dev; Zalud, Ivica (ред.). Ультразвуковая допплерография в акушерстве и гинекологии. Springer. ISBN 978-3-540-23088-5.
  4. ^ О'Коннор, Джон Дж.; Робертсон, Эдмунд Ф. (1998). "Кристиан Андреас Допплер". Архив истории математики MacTutor . Университет Сент-Эндрюс .
  5. ^ ab Huggins, William (1868). «Дальнейшие наблюдения спектров некоторых звезд и туманностей с попыткой определить, движутся ли эти тела к Земле или от нее, а также наблюдения спектров Солнца и кометы II». Philosophical Transactions of the Royal Society of London . 158 : 529–564. Bibcode : 1868RSPT..158..529H. doi : 10.1098/rstl.1868.0022.
  6. ^ Ребер, Г. (1995). «Межгалактическая плазма». Астрофизика и космическая наука . 227 (1–2): 93–96. Bibcode : 1995Ap&SS.227...93R. doi : 10.1007/BF00678069. S2CID  30000639.
  7. ^ Pannekoek, A. (1961). История астрономии . Дувр. стр. 451. ISBN 978-0-486-65994-7.
  8. ^ Белопольский, А. (1901). «Об аппарате для лабораторной демонстрации принципа Допплера-Физо». Astrophysical Journal . 13 : 15. Bibcode : 1901ApJ....13...15B. doi : 10.1086/140786 .
  9. ^ Эддингтон, Артур Стэнли (1923). Математическая теория относительности. Издательство Университета. С. 164.
  10. ^ "redshift" . Оксфордский словарь английского языка (Электронная правка). Oxford University Press . Получено 2023-03-17 . (Требуется подписка или членство в участвующем учреждении.)
  11. ^ de Sitter, W. (1934). "О расстоянии, величине и связанных с ними величинах в расширяющейся Вселенной". Бюллетень Астрономических Институтов Нидерландов . 7 : 205. Бибкод :1934BAN.....7..205D. Таким образом, становится актуальным исследовать влияние красного смещения и метрики Вселенной на видимую величину и наблюдаемое количество туманностей данной величины.
  12. ^ Slipher, Vesto (1912). "The radiative speed of the Andromeda Nebula". Lowell Observatory Bulletin . 1 (8): 2.56–2.57. Bibcode : 1913LowOB...2...56S. Величина этой скорости, которая является наибольшей из наблюдавшихся до сих пор, поднимает вопрос о том, не может ли смещение, подобное скорости, быть вызвано какой-то другой причиной, но я считаю, что в настоящее время у нас нет другой интерпретации для этого.
  13. ^ Slipher, Vesto (1915). «Спектрографические наблюдения туманностей». Popular Astronomy . 23 : 21–24. Bibcode : 1915PA.....23...21S.
  14. ^ Слайфер, Весто (1915). «Спектрографические наблюдения туманностей». Popular Astronomy . 23 : 22. Bibcode : 1915PA.....23...21S.
  15. ^ Хаббл, Эдвин (1929). «Соотношение между расстоянием и радиальной скоростью среди внегалактических туманностей». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 15 (3): 168–173. Bibcode :1929PNAS...15..168H. doi : 10.1073/pnas.15.3.168 . PMC 522427 . PMID  16577160. 
  16. ^ "Вселенная расширяется". 2017-12-08 . Получено 2023-09-06 .
  17. ^ Фридман, А.А. (1922). «Über die Krümmung des Raumes». Zeitschrift für Physik . 10 (1): 377–386. Бибкод : 1922ZPhy...10..377F. дои : 10.1007/BF01332580. S2CID  125190902.Перевод на английский язык в Friedman, A. (1999). «О кривизне пространства». Общая теория относительности и гравитация . 31 (12): 1991–2000. Bibcode : 1999GReGr..31.1991F. doi : 10.1023/A:1026751225741. S2CID  122950995.)
  18. ^ ab Это было признано физиками и астрономами, работавшими в области космологии, в 1930-х годах. Самая ранняя публикация для неспециалистов, описывающая детали этого соответствия, — Эддингтон, Артур (1933). Расширяющаяся Вселенная: «Великий спор» астрономии, 1900–1931. Cambridge University Press .(Перепечатка: ISBN 978-0-521-34976-5 ) 
  19. ^ "Перепись Хаббла находит галактики с красным смещением от 9 до 12". Пресс-релиз ESA/Hubble . Получено 13 декабря 2012 г.
  20. ^ См., например, этот пресс-релиз от 25 мая 2004 года космического телескопа Swift НАСА , который исследует гамма-всплески : «Измерения спектров гамма-излучения, полученные во время основного выброса гамма-всплеска, не имеют большой ценности в качестве индикаторов красного смещения из-за отсутствия четко определенных характеристик. Однако оптические наблюдения послесвечения гамма-всплеска дали спектры с идентифицируемыми линиями, что привело к точным измерениям красного смещения».
  21. ^ Для руководства по определению и интерпретации измерений больших красных смещений см.: Huchra, John. "Extragalactic Redshifts". База данных NASA/IPAC Extragalactic . Гарвардско-Смитсоновский центр астрофизики. Архивировано из оригинала 22.12.2013 . Получено 16.03.2023 .
  22. ^ abcdefghi См. Binney и Merrifeld (1998), Carroll и Ostlie (1996), Kutner (2003) для приложений в астрономии.
  23. ^ Где z = красное смещение; v || = скорость, параллельная лучу зрения (положительная, если удаляется от приемника); c = скорость света ; γ = фактор Лоренца ; a = масштабный коэффициент ; G = гравитационная постоянная ; M = масса объекта ; r = радиальная координата Шварцшильда , g tt = t,t компонента метрического тензора
  24. ^ Айвс, Х.; Стилвелл, Г. (1938). «Экспериментальное исследование скорости движущихся атомных часов». Журнал оптического общества Америки . 28 (7): 215–226. Bibcode : 1938JOSA...28..215I. doi : 10.1364/josa.28.000215.
  25. ^ Фройнд, Юрген (2008). Специальная теория относительности для начинающих . World Scientific. стр. 120. ISBN 978-981-277-160-5.
  26. ^ Дитчберн, Р. (1961). Свет . Довер. стр. 329. ISBN 978-0-12-218101-6.
  27. ^ См. «Фотоны, относительность, доплеровский сдвиг», архив 2006-08-27 в Wayback Machine в Университете Квинсленда.
  28. ^ Банн, ЭФ; Хогг, ДВ (2009). «Кинематическое происхождение космологического красного смещения». American Journal of Physics . 77 (8): 688–694. arXiv : 0808.1081 . Bibcode : 2009AmJPh..77..688B. doi : 10.1119/1.3129103. S2CID  1365918.
  29. ^ Вайнберг, Стивен (1993). Первые три минуты: Современный взгляд на происхождение Вселенной (2-е изд.). Basic Books. стр. 34. ISBN 9780-465-02437-7.
  30. ^ Бергстрём, Ларс ; Губар, Ариэль (2006). Космология и астрофизика элементарных частиц (2-е изд.). Springer. стр. 77, уравнение 4.79. ISBN 978-3-540-32924-4.
  31. ^ Longair, MS (1998). Формирование галактики. Springer. стр. 161. ISBN 978-3-540-63785-1.
  32. ^ ab Staff (2015). "UCLA Cosmological Calculator". UCLA . Получено 6 августа 2022 .Расстояние прохождения света было рассчитано на основе значения красного смещения с использованием космологического калькулятора Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе со значениями параметров по состоянию на 2015 год: H 0 =67,74 и Omega M =0,3089 (см. таблицу/Planck2015 в разделе « Модель Lambda-CDM#Параметры »).
  33. ^ ab Staff (2018). "UCLA Cosmological Calculator". UCLA . Получено 6 августа 2022 .Расстояние прохождения света было рассчитано на основе значения красного смещения с использованием космологического калькулятора Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе со значениями параметров по состоянию на 2018 год: H 0 =67,4 и Omega M =0,315 (см. таблицу/Planck2018 в разделе « Модель Lambda-CDM#Параметры »).
  34. ^ ab Staff (2022). "ICRAR Cosmology Calculator". Международный центр радиоастрономических исследований . Получено 6 августа 2022 г.Калькулятор космологии ICRAR - установите H 0 =67,4 и Omega M =0,315 (см. таблицу/Planck2018 в разделе « Модель Lambda-CDM#Параметры »)
  35. ^ ab Kempner, Joshua (2022). "Калькулятор космологии KEMPNER". Kempner.net . Получено 6 августа 2022 г. .Космологический калькулятор KEMP — установите H 0 =67,4, Omega M =0,315 и Omega Λ =0,6847 (см. таблицу/Planck2018 в разделе « Модель Lambda-CDM#Параметры »)
  36. ↑ Измерения пекулярных скоростей до 5 Мпк с использованием космического телескопа Хаббл были представлены в 2003 году Караченцевым, ИД; и др. (2003). "Local galaxy flows within 5 Mpc". Astronomy and Astrophysics . 398 (2): 479–491. arXiv : astro-ph/0211011 . Bibcode :2003A&A...398..479K. doi :10.1051/0004-6361:20021566. S2CID  26822121.
  37. ^ Купелис, Тео; Кун, Карл Ф. (2007). В поисках Вселенной (5-е изд.). Jones & Bartlett Publishers. стр. 557. ISBN 978-0-7637-4387-1.
  38. ^ Льюис, Герайнт Ф.; Фрэнсис, Мэтью Дж.; Барнс, Люк А.; Кван, Джулиана; и др. (2008). "Cosmological Radar Ranging in an Expanding Universe". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . 388 (3): 960–964. arXiv : 0805.2197 . Bibcode :2008MNRAS.388..960L. doi : 10.1111/j.1365-2966.2008.13477.x . S2CID  15147382. Совершенно допустимо интерпретировать уравнения относительности в терминах расширяющегося пространства. Ошибка заключается в том, чтобы слишком далеко заходить в аналогиях и наделять пространство физическими свойствами, которые не согласуются с уравнениями относительности.
  39. ^ Chodorowski, Michal (2007). «Действительно ли пространство расширяется? Контрпример». Concepts Phys . 4 (1): 17–34. arXiv : astro-ph/0601171 . Bibcode :2007ONCP....4...15C. doi :10.2478/v10005-007-0002-2. S2CID  15931627.
  40. ^ Бедран, МЛ (2002). "Сравнение доплеровского и космологического красного смещения" (PDF) . American Journal of Physics . 70 (4): 406–408. Bibcode :2002AmJPh..70..406B. doi :10.1119/1.1446856 . Получено 16.03.2023 .
  41. ^ Харрисон, Эдвард (1992). «Законы красного смещения-расстояния и скорости-расстояния». Astrophysical Journal, Часть 1. 403 : 28–31. Bibcode : 1993ApJ...403...28H. doi : 10.1086/172179 .. PDF-файл можно найти здесь [1].
  42. ↑ Харрисон 2000, стр. 302.
  43. ^ Вайнберг, Стивен (2008). Космология. Oxford University Press. стр. 11. ISBN 978-0-19-852682-7.
  44. ^ Это верно только во вселенной, где нет пекулярных скоростей . В противном случае красные смещения объединяются как
    что дает решения, в которых определенные объекты, которые «удаляются», смещены в синюю область, а другие объекты, которые «приближаются», смещены в красную область. Подробнее об этом странном результате см.: Davis, TM; Lineweaver, CH; Webb, JK (апрель 2003 г.). «Решения проблемы привязанной галактики в расширяющейся вселенной и наблюдение за удаляющимися объектами с синим смещением». American Journal of Physics . 71 (4): 358–364. arXiv : astro-ph/0104349 . Bibcode :2003AmJPh..71..358D. doi :10.1119/1.1528916. S2CID  3219383.
  45. ^ Чант, Калифорния (1930). «Заметки и вопросы (Телескопы и оборудование обсерваторий – Эйнштейновский сдвиг солнечных линий)». Журнал Королевского астрономического общества Канады . 24 : 390. Бибкод : 1930JRASC..24..390C.
  46. ^ Эйнштейн, А. (1907). «Über das Relativitätsprinzip und die aus demselben gezogenen Folgerungen». Jahrbuch der Radioaktivität und Elektronik . 4 : 411–462. Бибкод : 1908JRE.....4..411E.См. стр. 458 Влияние гравитационного поля на часы
  47. ^ Паунд, Р.; Ребка, Г. (1960). «Кажущаяся масса фотонов». Physical Review Letters . 4 (7): 337–341. Bibcode :1960PhRvL...4..337P. doi : 10.1103/PhysRevLett.4.337 .. Эта статья была первым измерением.
  48. ^ Сакс, Р. К.; Вольф , А. М. (1967). «Возмущения космологической модели и угловые вариации космического микроволнового фона». Astrophysical Journal . 147 (73): 73. Bibcode : 1967ApJ...147...73S. doi : 10.1086/148982.
  49. ^ ab С.В. Пилипенко (2013-2021) «Бумажно-карандашный космологический калькулятор» arxiv:1303.5961, включая код Fortran-90, на котором основаны приведенные диаграммы и формулы.
  50. ^ Когда впервые были обнаружены космологические красные смещения, Фриц Цвикки предложил эффект, известный как усталый свет. Хотя обычно его рассматривают в исторических интересах, иногда его, наряду с предположениями о внутреннем красном смещении , используют нестандартные космологии . В 1981 году HJ Reboul обобщил множество альтернативных механизмов красного смещения, которые обсуждались в литературе с 1930-х годов. В 2001 году Джеффри Бербидж заметил в обзоре, что более широкое астрономическое сообщество маргинализировало такие обсуждения с 1960-х годов. Бербидж и Хэлтон Арп , исследуя тайну природы квазаров , пытались разработать альтернативные механизмы красного смещения, и очень немногие из их коллег-ученых признали, не говоря уже о том, чтобы принять их работу. Более того, Goldhaber, G.; et al. (2001). "Timescale Stretch Parameterization of Type Ia Supernova B-Band Lightcurves". Astrophysical Journal . 558 (1): 359–386. arXiv : astro-ph/0104382 . Bibcode : 2001ApJ...558..359G. doi : 10.1086/322460 . S2CID  17237531.указали, что альтернативные теории не способны объяснить растяжение временной шкалы, наблюдаемое в сверхновых типа Ia
  51. ^ Для обзора предмета фотометрии см.: Budding, E. (24 сентября 1993 г.). Введение в астрономическую фотометрию . Cambridge University Press. ISBN 0-521-41867-4.
  52. ^ Метод был впервые описан: Baum, WA (1962). McVittie, GC (ред.). Проблемы внегалактических исследований . Симпозиум IAU № 15. стр. 390.
  53. ^ Больцонелла, М.; Мираллес, Ж.-М.; Пелло, Р. (2000). «Фотометрические красные смещения на основе стандартных процедур подгонки SED». Астрономия и астрофизика . 363 : 476–492. arXiv : astro-ph/0003380 . Bibcode : 2000A&A...363..476B.
  54. ^ Педагогический обзор K-коррекции Дэвида Хогга и других участников сотрудничества SDSS можно найти по адресу: Hogg, David W.; et al. (октябрь 2002 г.). "K-коррекция". arXiv : astro-ph/0210394 .
  55. ^ Exoplanet Tracker — новейший проект по наблюдению, использующий эту технику, способный отслеживать изменения красного смещения в нескольких объектах одновременно, как сообщалось в Ge, Jian; Van Eyken, Julian; Mahadevan, Suvrath ; Dewitt, Curtis; et al. (2006). «Первая внесолнечная планета, обнаруженная с помощью высокопроизводительного доплеровского прибора нового поколения». The Astrophysical Journal . 648 (1): 683–695. arXiv : astro-ph/0605247 . Bibcode :2006ApJ...648..683G. doi :10.1086/505699. S2CID  13879217.
  56. ^ Либбрехт, Кенг (1988). "Солнечная и звездная сейсмология" (PDF) . Space Science Reviews . 47 (3–4): 275–301. Bibcode : 1988SSRv...47..275L. doi : 10.1007/BF00243557. S2CID  120897051.
  57. ^ В 1871 году Герман Карл Фогель измерил скорость вращения Венеры . Весто Слайфер работал над такими измерениями, когда обратил свое внимание на спиральные туманности.
  58. ^ Ранний обзор Oort, JH по теме: Oort, JH (1970). "Формирование галактик и происхождение высокоскоростного водорода". Astronomy and Astrophysics . 7 : 381. Bibcode :1970A&A.....7..381O.
  59. ^ Асаока, Икуко (1989). "Рентгеновские спектры на бесконечности от релятивистского аккреционного диска вокруг черной дыры Керра". Публикации Астрономического общества Японии . 41 (4): 763–778. Bibcode : 1989PASJ...41..763A.
  60. ^ Рыбицки, ГБ; Лайтман, А. Р. (1979). Радиационные процессы в астрофизике . John Wiley & Sons. стр. 288. ISBN 0-471-82759-2.
  61. ^ "Космические детективы". Европейское космическое агентство (ЕКА). 2013-04-02 . Получено 2013-04-25 .
  62. ^ Точное измерение космического микроволнового фона было достигнуто экспериментом COBE . Окончательная опубликованная температура 2,73 К была сообщена в этой статье: Fixsen, DJ; Cheng, ES; Cottingham, DA; Eplee, RE Jr.; Isaacman, RB; Mather, JC; Meyer, SS; Noerdlinger, PD; Shafer, RA; Weiss, R.; Wright, EL; Bennett, CL; Boggess, NW ; Kelsall, T.; Moseley, SH; Silverberg, RF; Smoot, GF; Wilkinson, DT (январь 1994 г.). "Cosmic microwave background dipole spectrum measured by the COBE FIRAS instrument". Astrophysical Journal . 420 : 445. Bibcode :1994ApJ...420..445F. doi :10.1086/173575.. Наиболее точное измерение по состоянию на 2006 год было достигнуто в ходе эксперимента WMAP .
  63. ^ abc Пиблз (1993).
  64. ^ Бинни, Джеймс; Трейман, Скотт (1994). Галактическая динамика . Princeton University Press. ISBN 978-0-691-08445-9.
  65. ^ "Нобелевская премия по физике 2011 года: информация для общественности" (PDF) . nobelprize.org . Получено 2023-06-13 .
  66. ^ Карниани, Стефано; Хайнлайн, Кевин; Д'Эухенио, Франческо; Эйзенштейн, Дэниел Дж.; Якобсен, Питер; Витсток, Йорис; Джонсон, Бенджамин Д.; Шеваллар, Якопо; Майолино, Роберто; Хелтон, Якоб М.; Уиллотт, Крис; Робертсон, Брант; Альбертс, Стейси; Аррибас, Сантьяго; Бейкер, Уильям М. (2024-07-29). "Спектроскопическое подтверждение двух светящихся галактик при красном смещении 14". Nature . 633 (8029): 318–322. doi : 10.1038/s41586-024-07860-9 . ISSN  1476-4687. PMC 11390484 . PMID  39074505. 
  67. ^ Oesch, PA; et al. (1 марта 2016 г.). "A Remarkably Luminous Galaxy at z=11.1 Measured with Hubble Space Telescope Grism Spectroscopy". The Astrophysical Journal . 819 (2): 129. arXiv : 1603.00461 . Bibcode :2016ApJ...819..129O. doi : 10.3847/0004-637X/819/2/129 . S2CID  119262750.
  68. ^ Lehnert, MD; Nesvadba, NP; Cuby, JG; Swinbank, AM; et al. (2010). «Спектроскопическое подтверждение галактики при красном смещении z = 8,6». Nature . 467 (7318): 940–942. arXiv : 1010.4312 . Bibcode :2010Natur.467..940L. doi :10.1038/nature09462. PMID  20962840. S2CID  4414781.
  69. ^ Уотсон, Дарач; Кристенсен, Лиз; Кнудсен, Кирстен Крайберг; Ричард, Йохан; Галлацци, Анна; Михаловский, Михал Ежи (2015). «Пыльная, нормальная галактика в эпоху реионизации». Природа . 519 (7543): 327–330. arXiv : 1503.00002 . Бибкод : 2015Natur.519..327W. дои : 10.1038/nature14164. PMID  25731171. S2CID  2514879.
  70. ^ Брэдли, Л. Д.; и др. (2008). «Открытие очень яркой сильно линзированной галактики-кандидата на z ~ 7,6». The Astrophysical Journal . 678 (2): 647–654. arXiv : 0802.2506 . Bibcode :2008ApJ...678..647B. doi :10.1086/533519. S2CID  15574239.
  71. ^ Эгами, Э.; и др. (2005). «Ограничения космических телескопов Спитцера и Хаббла на физические свойства галактики z~7, сильно линзированной A2218». The Astrophysical Journal . 618 (1): L5–L8. arXiv : astro-ph/0411117 . Bibcode :2005ApJ...618L...5E. doi :10.1086/427550. S2CID  15920310.
  72. ^ Salvaterra, R.; Valle, M. Della; Campana, S.; Chincarini, G.; et al. (2009). "GRB 090423 обнаруживает взрывающуюся звезду в эпоху реионизации". Nature . 461 (7268): 1258–60. arXiv : 0906.1578 . Bibcode :2009Natur.461.1258S. doi :10.1038/nature08445. PMID  19865166. S2CID  205218263.
  73. ^ Чу, Дженнифер (2017-12-06). «Ученые наблюдают сверхмассивную черную дыру в зарождающейся Вселенной». MIT News . Массачусетский технологический институт.
  74. ^ Bañados, Eduardo; Venemans, Bram P.; Mazzucchelli, Chiara; Farina, Emanuele P.; Walter, Fabian; Wang, Feige; Decarli, Roberto; Stern, Daniel; Fan, Xiaohui; Davies, Frederick B.; Hennawi, Joseph F.; Simcoe, Robert A.; Turner, Monica L.; Rix, Hans-Walter; Yang, Jinyi; Kelson, Daniel D.; Rudie, Gwen C.; Winters, Jan Martin (январь 2018 г.). «Черная дыра массой 800 миллионов солнечных масс в существенно нейтральной Вселенной при красном смещении 7,5». Nature . 553 (7689): 473–476. arXiv : 1712.01860 . Bibcode : 2018Natur.553..473B. doi : 10.1038/nature25180. PMID  29211709. S2CID  205263326.
  75. ^ Saxena, A. (2018). «Открытие радиогалактики на z = 5,72». Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . 480 (2): 2733–2742. arXiv : 1806.01191 . Bibcode : 2018MNRAS.480.2733S. doi : 10.1093/mnras/sty1996 . S2CID  118830412.
  76. ^ Уолтер, Фабиан; Бертольди, Фрэнк; Карилли, Крис; Кокс, Пьер; и др. (2003). «Молекулярный газ в галактике-хозяине квазара при красном смещении z = 6,42». Nature . 424 (6947): 406–8. arXiv : astro-ph/0307410 . Bibcode :2003Natur.424..406W. doi :10.1038/nature01821. PMID  12879063. S2CID  4419009.
  77. ^ Smail, Ian; Owen, FN; Morrison, GE; Keel, WC; et al. (2002). «Разнообразие чрезвычайно красных объектов». The Astrophysical Journal . 581 (2): 844–864. arXiv : astro-ph/0208434 . Bibcode : 2002ApJ...581..844S. doi : 10.1086/344440. S2CID  51737034.
  78. ^ Тотани, Томонори; Ёсии, Юзуру; Ивамуро, Фумихидэ; Майхара, Тошинори; и др. (2001). «Гиперэкстремально красные объекты в глубоком поле Субару: свидетельства существования первичных эллиптических галактик в фазе пыльного звездообразования». Астрофизический журнал . 558 (2): L87–L91. arXiv : astro-ph/0108145 . Бибкод : 2001ApJ...558L..87T. дои : 10.1086/323619. S2CID  119511017.
  79. ^ Лайнуивер, Чарльз; Дэвис, Тамара М. (2005). «Заблуждения о Большом взрыве». Scientific American . 292 (3): 36–45. Bibcode : 2005SciAm.292c..36L. doi : 10.1038/scientificamerican0305-36.
  80. ^ Naoz, S.; Noter, S.; Barkana, R. (2006). «Первые звезды во Вселенной». Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters . 373 (1): L98–L102. arXiv : astro-ph/0604050 . Bibcode : 2006MNRAS.373L..98N. doi : 10.1111/j.1745-3933.2006.00251.x . S2CID  14454275.
  81. ^ Lesgourgues, J; Pastor, S (2006). «Массивные нейтрино и космология». Physics Reports . 429 (6): 307–379. arXiv : astro-ph/0603494 . Bibcode : 2006PhR...429..307L. doi : 10.1016/j.physrep.2006.04.001. S2CID  5955312.
  82. ^ Грищук, Леонид П (2005). «Реликтовые гравитационные волны и космология». Успехи физических наук . 48 (12): 1235–1247. arXiv : gr-qc/0504018 . Bibcode :2005PhyU...48.1235G. doi :10.1070/PU2005v048n12ABEH005795. S2CID  11957123.
  83. ^ Собрал, Дэвид; Мэтти, Джоррит; Дарвиш, Бехнам; Шерер, Дэниел; Мобашер, Бахрам; Ретгеринг, Хууб Дж.А.; Сантос, Сержио; Хеммати, Шубане (4 июня 2015 г.). «Доказательства существования звездных популяций, подобных POPIII, в самых ярких излучателях LYMAN-α в эпоху повторной ионизации: спектроскопическое подтверждение». Астрофизический журнал . 808 (2): 139. arXiv : 1504.01734 . Бибкод : 2015ApJ...808..139S. дои : 10.1088/0004-637x/808/2/139. S2CID  18471887.
  84. ↑ Overbye, Dennis (17 июня 2015 г.). «Астрономы сообщают об обнаружении самых ранних звезд, обогативших космос». The New York Times . Получено 17 июня 2015 г.
  85. ^ Геллер, М. Дж.; Хачра, Дж. П. (1989). «Картографирование Вселенной». Science . 246 (4932): 897–903. Bibcode :1989Sci...246..897G. doi :10.1126/science.246.4932.897. PMID  17812575. S2CID  31328798.
  86. ^ Более подробную информацию см. на веб-сайте CfA: Huchra, John P. "The CfA Redshift Survey". Гарвардский и Смитсоновский центр астрофизики . Получено 20.03.2023 .
  87. ^ Коул, Шон ; Персиваль, Уилл Дж.; Пикок, Джон А.; Норберг, Педер; и др. (2005). «Исследование красного смещения галактик 2dF: спектральный анализ окончательного набора данных и космологические последствия». Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . 362 (2): 505–34. arXiv : astro-ph/0501174 . Bibcode : 2005MNRAS.362..505C. doi : 10.1111/j.1365-2966.2005.09318.x . S2CID  6906627.Домашняя страница 2dF Galaxy Redshift Survey Архивировано 05.02.2007 на Wayback Machine
  88. ^ "SDSS-III". www.sdss3.org . Получено 2023-03-20 .
  89. ^ Дэвис, Марк; Сотрудничество DEEP2 (2002). Научные цели и ранние результаты обзора красного смещения DEEP2 . Конференция по астрономическим телескопам и приборам, Вайколоа, Гавайи, 22–28 августа 2002 г. arXiv : astro-ph/0209419 . Bibcode : 2003SPIE.4834..161D. doi : 10.1117/12.457897.{{cite conference}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link)
  90. ^ Кун, Карл Ф.; Купелис, Тео (2004). В поисках Вселенной . Jones & Bartlett Publishers . стр. 122–3. ISBN 978-0-7637-0810-8.
  91. ^ Вудхаус, Крис (2017-12-04). "M31 (Галактика Андромеды)". Руководство по астрофотографии (2-е изд.). Routledge. стр. 308–313. doi :10.4324/9781315159225-42. ISBN 978-1-315-15922-5.
  92. ^ abc Аоки, Кентаро; Кавагучи, Тосихиро; Охта, Кодзи (январь 2005 г.). «Самые большие синие смещения эмиссионной линии [O III] в двух узких квазарах». Astrophysical Journal . 618 (2): 601–608. arXiv : astro-ph/0409546 . Bibcode :2005ApJ...618..601A. doi :10.1086/426075. S2CID  17680991.
  93. ^ Немирофф, Р. Дж. (1993). «Гравитационные принципы и математика». НАСА .
  94. ^ Nemiroff, RJ (1993). «Визуальные искажения вблизи нейтронной звезды и черной дыры». American Journal of Physics . 61 (7): 619–632. arXiv : astro-ph/9312003v1 . Bibcode : 1993AmJPh..61..619N. doi : 10.1119/1.17224. S2CID  16640860.
  95. ^ Бонометто, Сильвио; Горини, Витторио; Мошелла, Уго (2002). Современная космология . ЦРК Пресс . ISBN 978-0-7503-0810-6.

Источники

Статьи

Книги

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме Redshift.
Найдите значение слова «красное смещение» в Викисловаре, бесплатном словаре.