Сазнајте више о ефекту Доплера

Астрономи проучавају светлост из удаљених објеката да би их разумели. Светлост се креће кроз свемир брзином од 299.000 километара у секунди, а његов пут се може усмерити гравитацијом, као и апсорбовати и распршити облацима материјала у свемиру. Астрономи користе многа својства светлости да проуче све, од планета и њихових месеци до најдаље удаљених објеката у космосу.

Један алат који користе је Допплеров ефекат. Ово је помицање фреквенције или таласне дужине зрачења емитованог из објекта док се креће кроз свемир. Име је добио по аустријском физичару Цхристиану Допплеру који га је први пут предложио 1842. године.

Како делује Доплеров ефекат? Ако је извор зрачења, рецимо а Звезда, креће се према астроному на Земљи (на пример), тада ће се таласна дужина његовог зрачења чинити краћом (већа фреквенција, а самим тим и већа енергија). С друге стране, ако се објект удаљава од посматрача, таласна дужина ће се појавити дуже (нижа фреквенција и нижа енергија). Вероватно сте доживели верзију ефекта када сте чули звиждук воза или полицијску сирену док се кретао поред вас, мењајући висину док пролази поред вас и одмиче се.

Допплеров ефекат стоји иза таквих технологија као што је полицијски радар, где „радарски пиштољ“ емитује светло познате таласне дужине. Тада та радарска „светлост“ одскаче од аутомобила који се креће и креће назад ка инструменту. Добијени помак таласне дужине користи се за израчунавање брзине возила. (Напомена: то је у ствари двострука измена, јер се аутомобил у покрету прво понаша као посматрач и доживи смену, затим као извор који се креће, шаље светлост назад у канцеларију и на тај начин помера таласну дужину на секунду време.)

Када се неки објект удаљи (тј. Удаљава) од посматрача, врхови зрачења који се емитују биће удаљенији један од другог ако би изворни објект био непомичан. Резултат је да настала таласна дужина светлости изгледа дуже. Астрономи кажу да је "померен на црвени" крај спектра.

Исти ефекат важи за све појасеве електромагнетног спектра, као што су радио, рендгенски снимак или гама-зраци. Међутим, оптичка мерења су најчешћа и извор су термина „црвено померање“. Што се извор брже одмиче од посматрача, то је већи црвени помак. Са енергетског становишта, веће таласне дужине одговарају нижем енергетском зрачењу.

Супротно томе, када се извор зрачења приближава посматрачу, таласне дужине светлости се појављују ближе једни другима, ефикасно скраћујући таласну дужину светлости. (Опет, краћа таласна дужина значи већу фреквенцију, а самим тим и већу енергију.) Спектроскопски би се чинило да се емисионе линије померају према плавој страни оптичког спектра, отуда и назив блуесхифт.

Као и код црвеног померања, ефекат је применљив на остале појасеве електромагнетног спектра, али ефекат је највећи често се расправља о раду са оптичком светлошћу, мада у неким пољима астрономије то сигурно није оно случај.

Употреба Допплерове смене резултирала је неким важним открићима у астрономији. Почетком 1900-их веровало се да ће универзум био је статичан. У ствари је то водило Алберт Ајнштајн да се његовој чувеној једначини поља дода космолошка константа како би се "поништио" експанзија (или контракција) која је била предвиђена његовим прорачуном. Тачније, некоћ се веровало да је "ивица" Млечни пут представљао је границу статичког универзума.

Онда, Едвин Хуббле установио да су такозване "спиралне маглице" које су деценијама мучиле астрономију не маглице уопште. Они су заправо биле друге галаксије. Било је то невероватно откриће и рекли су астрономима да је универзум много је већа него што су знали.

Хуббле је затим наставио да мери допплерово померање, посебно проналазећи црвено померање ових галаксија. Открио је да што је удаљенија галаксија, то се брже повлачи. То је довело до сада познатог Хубблеов закон, што каже да је удаљеност објекта пропорционална брзини рецесије.

Ово откриће навело је Ајнштајна да то напише његов додавање космолошке константе једначини поља била је највећа грешка у његовој каријери. Интересантно је, међутим, да неки истраживачи сада постављају константу назад у општа релативност.

Како се испоставило, Хубблеов закон је истинит само до тачке јер су истраживања у последњих неколико деценија то утврдила далеке галаксије повлаче се брже него што је предвиђено. То имплицира да се ширење универзума убрзава. Разлог за то је мистерија, а научници су назвали покретачку снагу овог убрзања тамна енергија. Они то сматрају у Аинстеиновој једначини поља као космолошку константу (мада је другачијег облика од Ајнштајнове формулације).

Поред мерења ширења свемира, Допплеров ефекат може се користити за моделирање кретања ствари много ближе дому; наиме динамика Галаксија Млечни Пут.

Мерењем удаљености до звезда и њиховог црвеног померања или померања блуеса, астрономи могу да пресликају мапу кретања наше галаксије и добили слику како наша галаксија може изгледати посматрачу из целе универзум.

Допплеров ефекат такође омогућава научницима да мере пулсирања променљивих звезда, као и покрети честица који путују невјероватним брзинама унутар релативистичких млазних токова од супермасивне црне рупе.

Уредио и ажурирао Царолин Цоллинс Петерсен.