1929 年,埃德溫哈伯注意到遙遠的星系看起來比附近的人更紅。 此外,距離越遠,它們看起來就越紅。 這種被稱為紅移的觀測使我們能夠測量距離太遠而無法透過其他方法確定的星系的距離。 也揭示了宇宙是擴大,其所有組件都會彼此飛散,除非它們足夠接近,重力將它們粘在一起。
這種聯繫與宇宙學是如此的內在聯繫,以至於有關它的文章,包括我們自己的文章,有時會跳過解釋,所以這旨在填補空白。
如果您曾經被摩托車或緊急車輛超越,您可能會熟悉音調變化的方式:接近時變高,遠離時變低。 這被稱為多普勒頻移,得名於克里斯蒂安·多普勒(Christian Doppler),一旦交通開始移動得足夠快以至於它變得引人注目,他就觀察到了這種現象。
發生這種轉變是因為車輛以聲速的很大一部分行駛。 當它們向我們移動時,這會導致聲波聚集在一起,相當於波長更短,這意味著音調更高。 一旦聲源移開,聲波就會散開,產生比來自靜止物體時更低的音調。
光也以波的形式傳播,紅光的波長比藍光更長。 同樣的進場聚集和離場擴散也會發生。 當波展開時,它們被稱為“紅移”。 然而,由於光在真空中的傳播速度幾乎比聲音在空氣中的傳播速度快一百萬倍,因此在移動明顯之前,光源必須移動得非常快。
這就是為什麼,儘管有物理學家?搞笑保險桿貼紙讀到,“如果這張貼紙看起來是藍色的,那麼你行駛得太快了?”,我們在日常生活中聽到但沒有看到多普勒效應
擴充宇宙
哈伯注意到紅移是因為他正在研究的一些星系確實很快就遠離我們? 不接近光速,但足以引起明顯的聚束。
幸運的是,要測量紅色(或藍)移,天文學家不必依賴觀察一個物體並詢問“它對你來說看起來有點粉紅色嗎?” 加熱時,物體會發出廣譜的電磁輻射。 然而,一旦熱到足以變成氣體,釋放的光就會具有額外的強度特定波長到存在的元素。

光源的紅移可以透過觀察熟悉的發射線或吸收線所在的波長來辨識。
其中一些圖案,例如鈉產生的橙色雙線,即使已轉移到截然不同的波長,也很容易識別。 如果我們在黃色波長處發現這一對,我們就知道光源正在向我們而來。 如果它們處於紅色狀態,那麼它就會消失。 如果他們在紅外線的,它正在遠離快速地。
在我們所在的宇宙區域之外,到星系的距離是透過它們的光紅移的程度來測量的,用字母 z 表示。 儘管它測量的是速度而不是距離,但在大範圍內,這兩者之間的相關性非常好,以至於紅移成為最可靠的測量方法。
還有很多其他用途
測量宇宙是一件相當大的事情(從技術上講是最重要的事情),但這並不是紅移改變天文學的唯一方式,儘管在其他情況下它需要藍移的一些幫助。
我們測量星系和黑洞周圍的吸積盤除此之外,它們透過偵測遠離我們的一側的紅移和朝我們移動的肢體上的藍色來轉動。 如果整個物體也相對於我們移動,例如星係正在遠離,我們可能會看到兩側都有紅移。 然而,遠離運動結合的位置的偏移將比兩個運動相互抵消的位置的偏移更大。
一個特別重要的應用是尋找系外行星(繞其他恆星運行的行星)。 和罕見的例外這些發出的光被恆星本身淹沒了,我們無法用現有設備直接看到它們,所以必須發揮創意。
一種方法是觀察恆星何時以有規律的周期輕微移動,而我們看不到任何原因。 這表明它們受到了一個看不見的物體(幾乎總是一顆行星)的引力的作用。 透過測量運動的大小及其重複的週期,我們可以確定行星的質量及其軌道。
您可能認為從我們的角度追蹤恆星左右移動的方式是最簡單的,但事實並非如此。 相反,我們可以透過觀察接近和遠離我們的運動來獲得更高的精度,這些運動是透過非常輕微的紅移和藍移交替來檢測的。
直至推出克卜勒衛星, 這 ?多普勒擺動? 方法是探測系外行星的主要方法。 即使在今天,當開普勒和苔絲 透過以下方式提醒我們數千顆候選系外行星觀測凌日現象,紅移和藍移用於確認嫌疑人並確定其品質。
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