Pergeseran Merah Kosmologis dan Jarak

Seiring dengan mengembangnya alam semesta, cahaya dari sumber-sumber jauh direntangkan ke panjang gelombang yang lebih panjang, yang disebut pergeseran merah kosmologis, dan gagasan tentang jarak terbagi menjadi beberapa ukuran yang berbeda, bergantung pada ekspansi.

Definition

Pergeseran merah kosmologis adalah peningkatan panjang gelombang cahaya oleh faktor seberapa besar faktor skala telah tumbuh selama perjalanannya, dan jarak kosmologis adalah kuantitas yang bergantung pada pengamat dan metode (komoving, luminositas, diameter sudut) yang berkurang menjadi jarak Euclidean tunggal hanya pada batas pergeseran merah rendah yang dekat.

Scope

Topik ini mencakup pergeseran merah kosmologis sebagai peregangan panjang gelombang oleh pertumbuhan faktor skala, perbedaannya dari pergeseran merah Doppler dan gravitasi, serta keluarga ukuran jarak, yaitu jarak komoving, jarak sebenarnya, jarak luminositas, dan jarak diameter sudut, yang muncul dalam ruang-waktu yang mengembang, bersama dengan bagaimana masing-masing berhubungan dengan pergeseran merah dan sejarah ekspansi.

Core questions

• Mengapa pergeseran merah kosmologis bukan hanya pergeseran Doppler?
• Bagaimana pergeseran merah berhubungan dengan sejarah ekspansi alam semesta?
• Mengapa ada beberapa definisi jarak yang berbeda dalam kosmologi?

Key concepts

• Pergeseran merah kosmologis
• Faktor skala pada emisi
• Jarak komoving
• Jarak luminositas
• Jarak diameter sudut
• Lilin dan penggaris standar

Key theories

Pergeseran merah dari pertumbuhan faktor skala

Panjang gelombang cahaya yang diamati direntangkan secara proporsional dengan seberapa besar faktor skala telah tumbuh sejak emisi, sehingga pergeseran merah secara langsung mengukur ekspansi relatif alam semesta antara emisi dan observasi daripada kecepatan lokal.

Berbagai ukuran jarak

Dalam alam semesta yang mengembang, jarak luminositas (dari kecerahan yang diamati) dan jarak diameter sudut (dari ukuran yang diamati) berbeda satu sama lain dan dari jarak komoving, semuanya terkait melalui pergeseran merah dan sejarah ekspansi, sehingga jarak yang disimpulkan bergantung pada apa yang diukur.

Clinical relevance

Hubungan-hubungan ini mengubah observasi menjadi kosmologi: mengukur kecerahan supernova standar lilin terhadap pergeseran merahnya mengungkapkan ekspansi yang dipercepat, dan jarak diameter sudut ke latar belakang gelombang mikro kosmik serta ke fitur pengelompokan galaksi membatasi geometri dan kandungan alam semesta.

History

Slipher mengukur pergeseran merah galaksi pertama pada tahun 1910-an, dan Hubble pada tahun 1929 menggabungkan pergeseran merah dengan perkiraan jarak untuk mengungkapkan hubungan pergeseran merah-jarak linier; pemahaman pergeseran ini sebagai ekspansi kosmologis daripada gerakan biasa berasal dari interpretasi Friedmann-Lemaitre tentang relativitas umum.

Key figures

• Edwin Hubble
• Georges Lemaitre
• Vesto Slipher

Seminal works

• weinberg2008
• hogg1999

Frequently asked questions

Apakah galaksi mengalami pergeseran merah karena mereka bergerak menjauh dari kita?

Pada skala kosmologis, pergeseran merah muncul dari ekspansi ruang yang meregangkan cahaya dalam perjalanan, bukan dari gerakan melalui ruang; di dekatnya dapat didekati sebagai kecepatan resesi, tetapi pada pergeseran merah tinggi interpretasi ekspansi sangat penting dan 'kecepatan' resesi bahkan dapat melebihi c tanpa melanggar relativitas.

Mengapa objek yang lebih jauh dapat terlihat lebih besar dalam beberapa kasus?

Karena jarak diameter sudut dalam alam semesta yang mengembang mencapai maksimum dan kemudian menurun pada pergeseran merah tinggi, objek yang sangat jauh dapat membentuk sudut yang lebih besar daripada objek yang sedikit lebih dekat, sebuah efek yang berlawanan dengan intuisi yang tidak ada dalam geometri Euclidean sehari-hari.