Красное смещение
Что такое красное смещение и как оно связано с расстоянием до галактик, чем отличаются его три вида, что значит z и как по нему определяют возраст далёких объектов.
Красное смещение — удлинение длины волны света от далёкого объекта по сравнению с излучённым («Свет и спектры»). Его измеряют по сдвигу спектральных линий и записывают числом z: z = (λнаблюдаемая − λизлучённая) / λизлучённая.
Три причины
- Доплеровское. Объект удаляется от нас, волны растягиваются («Эффект Доплера»).
- Космологическое. Волны растягиваются вместе с самим пространством во время его расширения. Именно это главная причина смещения света далёких галактик («Расширение Вселенной»).
- Гравитационное. Свет теряет энергию, выбираясь из сильного поля тяготения, например вблизи чёрной дыры («Теория относительности»).
Закон Хаббла — Леметра
В 1920-х годах Весто Слайфер измерил, что спектры многих галактик смещены в красную сторону, а Эдвин Хаббл в 1929 году показал, что смещение растёт с расстоянием. Скорость удаления v = H₀ · d; постоянная Хаббла H₀ около 70 км/с на мегапарсек (точное значение спорно — «Сверхновые типа Ia»). Георг Леметр вывел эту зависимость теоретически ещё в 1927 году.
Что значит z
z = 1 означает, что длина волны выросла вдвое. Для очень больших z это не скорость в обычном смысле: галактики не «летят быстрее света», это растягивается пространство. Реликтовое излучение приходит к нам с z ≈ 1100 («Реликтовое излучение»), квазары наблюдают при z больше 7 («Квазары»).
Рекорды
Телескоп «Уэбб» подтвердил галактики с z около 14 — их свет вышел менее чем через 300 млн лет после Большого взрыва («Телескоп Джеймса Уэбба», «Первые звёзды»). Чем больше z, тем дальше назад во времени мы смотрим.