우주론적 적색편이와 거리

우주가 팽창함에 따라 멀리 있는 광원에서 오는 빛은 더 긴 파장으로 늘어나는데, 이를 우주론적 적색편이라고 하며, 거리라는 개념 자체는 팽창에 따라 여러 개의 뚜렷한 측정값으로 나뉩니다.

Definition

우주론적 적색편이는 빛이 이동하는 동안 척도 인자가 성장한 비율만큼 빛의 파장이 증가하는 것이며, 우주론적 거리는 관측자와 방법에 따라 달라지는 양(고유 거리, 광도 거리, 각지름 거리)으로, 가까운 저적색편이 한계에서만 단일 유클리드 거리로 환원됩니다.

Scope

이 주제는 우주론적 적색편이를 척도 인자의 성장으로 인한 파장 늘림으로 다루며, 도플러 및 중력 적색편이와의 구별, 그리고 팽창하는 시공간에서 발생하는 고유 거리, 고유 거리, 광도 거리, 각지름 거리와 같은 거리 측정값의 종류와 각각이 적색편이 및 팽창 역사와 어떻게 관련되는지를 포함합니다.

Core questions

• 우주론적 적색편이가 단순히 도플러 편이가 아닌 이유는 무엇입니까?
• 적색편이는 우주의 팽창 역사와 어떻게 관련됩니까?
• 우주론에서 여러 가지 다른 거리 정의가 있는 이유는 무엇입니까?

Key concepts

• 우주론적 적색편이
• 방출 시 척도 인자
• 고유 거리
• 광도 거리
• 각지름 거리
• 표준 촉광 및 표준 자

Key theories

척도 인자 성장으로 인한 적색편이

관측된 빛의 파장은 방출 이후 척도 인자가 성장한 비율에 비례하여 늘어나므로, 적색편이는 국부적인 속도보다는 방출과 관측 사이의 우주의 상대적 팽창을 직접적으로 측정합니다.

다중 거리 측정

팽창하는 우주에서는 광도 거리(관측된 밝기에서 유추)와 각지름 거리(관측된 크기에서 유추)가 서로 다르며 고유 거리와도 다릅니다. 이들은 모두 적색편이와 팽창 역사를 통해 관련되어 있으므로, 추론하는 거리는 측정하는 대상에 따라 달라집니다.

Clinical relevance

이러한 관계는 관측을 우주론으로 전환시킵니다. 표준 촉광 초신성의 밝기를 적색편이에 대비하여 측정하면 가속 팽창을 알 수 있으며, 우주 마이크로파 배경과 은하단 특징에 대한 각지름 거리는 우주의 기하학과 내용을 제한합니다.

History

슬라이퍼는 1910년대에 최초의 은하 적색편이를 측정했으며, 허블은 1929년에 적색편이와 거리 추정치를 결합하여 선형 적색편이-거리 관계를 밝혀냈습니다. 이러한 변화를 일반 상대성 이론의 프리드만-르메트르 해석을 통해 일반적인 운동이 아닌 우주론적 팽창으로 이해하게 되었습니다.

Key figures

• Edwin Hubble
• Georges Lemaitre
• Vesto Slipher

Seminal works

• weinberg2008
• hogg1999

Frequently asked questions

은하들이 우리에게서 멀어지기 때문에 적색편이됩니까?

우주론적 규모에서 적색편이는 공간을 통한 움직임이 아니라 공간의 팽창이 이동 중인 빛을 늘리기 때문에 발생합니다. 가까운 거리에서는 후퇴 속도로 근사할 수 있지만, 높은 적색편이에서는 팽창 해석이 필수적이며 후퇴 '속도'는 상대성 이론을 위반하지 않고도 c를 초과할 수 있습니다.

어떤 경우에는 더 먼 물체가 더 크게 보이는 이유는 무엇입니까?

팽창하는 우주에서 각지름 거리는 최대값에 도달한 후 높은 적색편이에서 감소하기 때문에, 매우 먼 물체는 다소 가까운 물체보다 더 큰 각도를 차지할 수 있습니다. 이는 일상적인 유클리드 기하학에서는 볼 수 없는 직관에 반하는 효과입니다.