Skąd wiemy, czy obiekt jest przesunięty ku czerwieni?

11

Mam kilka pytań na temat przesunięcia ku czerwieni. Myślę, że pierwsze dwa trzymają się dwóch ostatnich, ale możesz wskazać wszystko, co Twoim zdaniem powinienem wiedzieć.

Skąd wiemy, czy obiekt jest faktycznie przesunięty na czerwono i że nie widzimy tylko regularnego spektrum gwiazdy?

Jak możemy określić, w jakim stopniu gwiazda jest przesunięta ku czerwieni?

Czy astronomowie mają pełne spektrum podstawowe, z którym porównują zmierzone spektrum? A może po prostu wykorzystują spektrum wodoru, ponieważ wszystkie gwiazdy są głównie wodorem?

Straganowy
źródło

Odpowiedzi:

22

Istnieją dwie metody, jedna bardziej niezawodna od drugiej (choć obie są całkiem dobre).

Kluczowy punkt: im jaśniejsza jest gwiazda, tym więcej szczegółów możemy zobaczyć w jej spektrum - możesz myśleć o niej jako o większym powiększeniu widma, aby móc zobaczyć drobniejsze szczegóły. Pozwala nam to również zobaczyć słabsze linie (nie wszystkie linie widmowe są równie intensywne).

Mamy bardzo szerokie widma referencyjne wszystkich pierwiastków w różnych warunkach, więc gdy gwiazda jest wystarczająco jasna, widzimy wiele linii widmowych i możemy je dopasować do widm referencyjnych. Żadne dwa elementy nie mają podobnych widm, więc jeśli widzisz wiele linii, nie możesz łatwo pomylić między sobą.

Kiedy możesz uwzględnić prawie wszystkie linie w widmie gwiazdy za pomocą prawdopodobnego zestawu elementów w prawdopodobnych obfitościach i wszystkich z tym samym przesunięciem czerwieni, masz bardzo, bardzo niezawodne dopasowanie i dokładnie znasz przesunięcie czerwieni obiektu.

kredyt: https://en.wikipedia.org/wiki/Redshift

Ale odległe gwiazdy (i galaktyki) są bardzo słabe, więc widma, które otrzymujemy, mają bardzo niską rozdzielczość i pokazują tylko kilka najsilniejszych linii widmowych. Można je często dopasowywać, ponieważ wodór jest tak powszechny, że najsilniejsze widoczne linie to linie wodorowe, a nawet jeśli można dostrzec tylko dwie lub trzy z nich, jeśli mają one takie same pozycje względne jak jasne linie wodorowe, można je bezpiecznie zidentyfikować odczytać czerwoną zmianę. Jest to mniej niezawodne, ale wciąż wystarczająco niezawodne, że rzadko stanowi problem.

W najciemniejszych przypadkach możesz zobaczyć tylko jedną linię. Masz bardzo przybliżone pojęcie przesunięcia ku czerwieni od jasności obiektu i wszystko, co możesz zrobić, to założyć, że jest to najsilniejsza linia wodorowa i zobaczyć, czy jest ona w przybliżeniu we właściwej pozycji, biorąc pod uwagę odległość wydedukowaną z jasności i typu obiektu. To też działa, ale nadal jest mniej niezawodne. (Duża część oryginalnej pracy Hubble'a opierała się tylko na jednej linii dla obiektów znajdujących się w większej odległości, ale okazała się poprawna, gdy zaobserwowano ją później przy znacznie lepszym sprzęcie.)

Mark Olson
źródło