Blauverschiebung
Die Blauverschiebung ist ein Beispiel für den Dopplereffekt. Es ist der gegenteilige Effekt zur Rotverschiebung.
Die Doppler-Blauverschiebung wird durch die Bewegung einer Quelle auf den Beobachter zu verursacht. Der Begriff bezieht sich auf jede durch Relativbewegung verursachte Abnahme der Wellenlänge, auch außerhalb des sichtbaren Spektrums.
Die Wellenlänge jedes reflektierten oder emittierten Photons oder anderen Teilchens wird in Fahrtrichtung verkürzt.
Die Doppler-Blauverschiebung wird in der Astronomie zur Bestimmung der Relativbewegung verwendet:
- Die Andromeda-Galaxie bewegt sich innerhalb der Lokalen Gruppe auf unsere eigene Milchstraßen-Galaxie zu. Bei der Beobachtung von der Erde aus zeigt ihr Licht eine Blauverschiebung.
- Komponenten eines Doppelsternsystems werden auf dem Weg zur Erde blauverschoben
- Bei der Beobachtung von Spiralgalaxien weist die Seite, die sich auf uns zu dreht, eine leichte Blauverschiebung relativ zu der Seite auf, die sich von uns wegdreht.
- Blazare können relativistische (nahe der Lichtgeschwindigkeit) Strahlen in unsere Richtung aussenden, die blauverschoben erscheinen.
- Nahe gelegene Sterne wie Barnard's Star bewegen sich auf uns zu, was zu einer sehr geringen Blauverschiebung führt.
- Die Doppler-Blauverschiebung entfernter Objekte (hohes z) kann aus der viel größeren kosmologischen Rotverschiebung gewonnen werden. Dies zeigt die Relativbewegung im expandierenden Universum.
Der Grund, warum Astronomen sagen können, wie weit das Licht verschoben wird, liegt darin, dass bestimmte chemische Elemente, wie das Kalzium in den Knochen oder der Sauerstoff, den die Menschen atmen, einen einzigartigen Fingerabdruck des Lichts haben, den kein anderes chemisches Element hat. Sie können sehen, welche Farben des Lichts von einem Stern kommen, und sehen, woraus er besteht. Sobald sie das wissen, betrachten sie den Unterschied zwischen dem Ort, an dem der Fingerabdruck (Spektrallinien genannt) ist, und dem Ort, an dem er sein soll. Wenn sie das sehen, können sie erkennen, wie weit der Stern entfernt ist, ob er sich auf uns zubewegt oder von uns weg, und auch, wie schnell er sich bewegt, denn je schneller er sich bewegt, desto weiter sind die Spektrallinien von dort entfernt, wo sie sein sollten.
Doppler-Rotverschiebung und Blauverschiebung
Fragen und Antworten
F: Was ist Doppler blueshift?
A: Die Doppler-Blauverschiebung ist eine Verringerung der Wellenlänge, die durch relative Bewegung verursacht wird, auch außerhalb des sichtbaren Spektrums. Sie tritt auf, wenn sich eine Lichtquelle auf einen Beobachter zubewegt.
Q: Wie können Astronomen die Doppler-Blauverschiebung nutzen, um die relative Bewegung zu bestimmen?
A: Astronomen können die Doppler-Blauverschiebung nutzen, um die relative Bewegung zu bestimmen, indem sie Veränderungen in der Wellenlänge des Lichts von weit entfernten Objekten beobachten. Wenn sie zum Beispiel Spiralgalaxien beobachten, hat die Seite, die sich auf uns zubewegt, eine leichte Blauverschiebung im Vergleich zu der Seite, die sich von uns wegbewegt. Sie können auch relativistische Jets messen, die eine Blauverschiebung aufweisen, und nahe Sterne wie den Barnard-Stern, die sich auf uns zubewegen und eine sehr geringe Blauverschiebung aufweisen.
F: Woher wissen die Astronomen, wie weit das Licht verschoben wird?
A: Astronomen wissen, wie weit das Licht verschoben wird, weil bestimmte chemische Elemente wie Kalzium oder Sauerstoff einzigartige Fingerabdrücke des Lichts haben, die kein anderes Element hat. Anhand des Unterschieds zwischen dem Ort, an dem sich diese Spektrallinien befinden, und dem Ort, an dem sie sich befinden sollten, können die Astronomen feststellen, wie weit ein Objekt entfernt ist, ob es sich auf sie zu- oder von ihnen wegbewegt, und auch, wie schnell es sich bewegt, da eine schnellere Bewegung zu einem größeren Abstand zwischen den Spektrallinien und ihrer erwarteten Position führt.
F: Was verursacht die Rotverschiebung?
A: Die Rotverschiebung wird durch die Bewegung einer Quelle weg von einem Beobachter verursacht, wodurch sich ihre Wellenlänge vergrößert. Sie tritt auf, wenn sich ein Objekt aufgrund der Ausdehnung der Raumzeit oder der kosmischen Expansion, die durch die dunkle Energie verursacht wird, die die Materie im Laufe der Zeit auseinander treibt, weiter von der Erde entfernt.
F: Was bedeutet "hohes z"?
A: Ein hohes z bezieht sich auf Objekte mit hoher Rotverschiebung, was bedeutet, dass sie sehr weit entfernt sind und sich aufgrund der kosmischen Expansion, die durch die dunkle Energie verursacht wird, die die Materie im Laufe der Zeit auseinander treibt, schnell von der Erde entfernen.
F: Wie unterscheidet sich die kosmologische Rotverschiebung von der Doppler-Blueshift?
A: Die kosmologische Rotverschiebung unterscheidet sich von der Doppler-Blauverschiebung, weil die kosmologische Rotverschiebung durch die kosmische Expansion verursacht wird, während die Doppler-Blauverschiebung durch die relative Bewegung zwischen zwei Objekten entsteht, z.B. wenn sich ein Objekt einem anderen Objekt nähert oder eine Komponente eines Doppelsternsystems sich auf die Erde zubewegt.
