الانزياح الكوني نحو الأحمر والمسافة
مع تمدد الكون، يتمدد الضوء القادم من المصادر البعيدة إلى أطوال موجية أطول، وهو ما يُعرف بالانزياح الكوني نحو الأحمر، وينقسم مفهوم المسافة نفسه إلى عدة مقاييس متميزة تعتمد على التمدد.
Definition
الانزياح الكوني نحو الأحمر هو الزيادة في الطول الموجي للضوء بالعامل الذي نما به عامل المقياس أثناء رحلته، والمسافات الكونية هي كميات تعتمد على الراصد والطريقة (المتحركة، اللمعان، القطر الزاوي) وتختزل إلى مسافة إقليدية واحدة فقط في حدود الانزياح المنخفض القريب.
Scope
يغطي هذا الموضوع الانزياح الكوني نحو الأحمر باعتباره تمددًا للأطوال الموجية بفعل نمو عامل المقياس، وتمييزه عن انزياح دوبلر والانزياح الثقالي نحو الأحمر، وعائلة مقاييس المسافة (المتحركة، المناسبة، اللمعان، والقطر الزاوي) التي تنشأ في الزمكان المتمدد، بالإضافة إلى كيفية ارتباط كل منها بالانزياح نحو الأحمر وتاريخ التمدد.
Core questions
- لماذا لا يعتبر الانزياح الكوني نحو الأحمر مجرد انزياح دوبلر؟
- كيف يرتبط الانزياح نحو الأحمر بتاريخ تمدد الكون؟
- لماذا توجد عدة تعريفات مختلفة للمسافة في علم الكونيات؟
Key concepts
- الانزياح الكوني نحو الأحمر
- عامل المقياس عند الانبعاث
- المسافة المتحركة
- مسافة اللمعان
- مسافة القطر الزاوي
- الشموع والمساطر المعيارية
Key theories
- الانزياح نحو الأحمر من نمو عامل المقياس
- يتمدد الطول الموجي المرصود للضوء بما يتناسب مع مقدار نمو عامل المقياس منذ الانبعاث، لذا فإن الانزياح نحو الأحمر يقيس مباشرة التمدد النسبي للكون بين الانبعاث والرصد بدلاً من السرعة المحلية.
- مقاييس المسافة المتعددة
- في كون متمدد، تختلف مسافة اللمعان (من السطوع المرصود) ومسافة القطر الزاوي (من الحجم المرصود) عن بعضهما البعض وعن المسافة المتحركة، وكلها مرتبطة عبر الانزياح نحو الأحمر وتاريخ التمدد، لذا فإن المسافة التي يستنتجها المرء تعتمد على ما يتم قياسه.
Clinical relevance
تحول هذه العلاقات الملاحظات إلى علم الكونيات: قياس سطوع المستعرات العظمى الشمعات المعيارية مقابل انزياحها نحو الأحمر يكشف عن التمدد المتسارع، ومسافات القطر الزاوي للخلفية الكونية الميكروية وإلى سمات تكتل المجرات تقيد هندسة ومحتويات الكون.
History
قاس سليفر أول انزياحات مجرية نحو الأحمر في عشرينيات القرن الماضي، وجمع هابل في عام 1929 الانزياحات نحو الأحمر مع تقديرات المسافة للكشف عن العلاقة الخطية بين الانزياح نحو الأحمر والمسافة؛ وجاء فهم هذه التحولات على أنها تمدد كوني بدلاً من حركة عادية من تفسير فريدمان-لومتر للنسبية العامة.
Key figures
- Edwin Hubble
- Georges Lemaitre
- Vesto Slipher
Related topics
Seminal works
- weinberg2008
- hogg1999
Frequently asked questions
- هل المجرات تنزاح نحو الأحمر لأنها تبتعد عنا؟
- على المقاييس الكونية، ينشأ الانزياح نحو الأحمر من تمدد الفضاء الذي يمدد الضوء أثناء انتقاله، وليس من الحركة عبر الفضاء؛ في المناطق القريبة يمكن تقريبه كسرعة تراجع، ولكن عند الانزياح العالي نحو الأحمر، يكون تفسير التمدد ضروريًا ويمكن أن تتجاوز 'سرعات' التراجع c دون انتهاك النسبية.
- لماذا يمكن أن يظهر جسم أبعد أكبر في بعض الحالات؟
- لأن مسافة القطر الزاوي في كون متمدد تصل إلى حد أقصى ثم تتناقص عند الانزياح العالي نحو الأحمر، يمكن للأجسام البعيدة جدًا أن تشغل زاوية أكبر من الأجسام الأقرب إلى حد ما، وهو تأثير غير بديهي غائب عن الهندسة الإقليدية اليومية.