Kozmolojik Kırmızıya Kayma ve Uzaklık
Evren genişledikçe, uzak kaynaklardan gelen ışık daha uzun dalga boylarına gerilmektedir; bu durum kozmolojik kırmızıya kayma olarak adlandırılır ve uzaklık kavramının kendisi, genişlemeye bağlı olarak birkaç farklı ölçüme ayrılmaktadır.
Tanım
Kozmolojik kırmızıya kayma, ışığın yolculuğu sırasında ölçek faktörünün büyüdüğü oranda dalga boyunun artmasıdır ve kozmolojik uzaklıklar, yalnızca yakın, düşük kırmızıya kayma sınırında tek bir Öklid uzaklığına indirgenebilen, gözlemciye ve yönteme bağlı niceliklerdir (eş-hareketli, parlaklık, açısal-çap).
Kapsam
Bu konu, kozmolojik kırmızıya kaymayı, ölçek faktörünün büyümesiyle dalga boylarının gerilmesi olarak ele almaktadır. Ayrıca, Doppler ve kütleçekimsel kırmızıya kaymalardan farkı ile genişleyen uzay-zamanda ortaya çıkan eş-hareketli (comoving), öz (proper), parlaklık (luminosity) ve açısal-çap (angular-diameter) gibi uzaklık ölçümleri ailesini ve her birinin kırmızıya kayma ile evrenin genişleme geçmişiyle nasıl ilişkili olduğunu kapsamaktadır.
Temel sorular
- Kozmolojik kırmızıya kayma neden sadece bir Doppler kayması değildir?
- Kırmızıya kayma, evrenin genişleme geçmişiyle nasıl ilişkilidir?
- Kozmolojide neden uzaklığın birkaç farklı tanımı bulunmaktadır?
Anahtar kavramlar
- Kozmolojik kırmızıya kayma
- Yayımlanma anındaki ölçek faktörü
- Eş-hareketli uzaklık
- Parlaklık uzaklığı
- Açısal-çap uzaklığı
- Standart mumlar ve cetveller
Temel kuramlar
- Ölçek faktörü büyümesinden kaynaklanan kırmızıya kayma
- Gözlemlenen ışık dalga boyu, yayımlanmasından bu yana ölçek faktörünün ne kadar büyüdüğüyle orantılı olarak gerilmektedir; bu nedenle kırmızıya kayma, yerel bir hızı değil, yayımlanma ve gözlem arasındaki evrenin göreceli genişlemesini doğrudan ölçmektedir.
- Çoklu uzaklık ölçümleri
- Genişleyen bir evrende, parlaklık uzaklığı (gözlemlenen parlaklıktan) ve açısal-çap uzaklığı (gözlemlenen boyuttan) birbirinden ve eş-hareketli uzaklıktan farklılık göstermektedir; bunların hepsi kırmızıya kayma ve genişleme geçmişi aracılığıyla ilişkilidir, bu nedenle çıkarılan uzaklık neyin ölçüldüğüne bağlıdır.
Klinik önem
Bu ilişkiler, gözlemleri kozmolojiye dönüştürmektedir: standart-mum (standard-candle) süpernovaların parlaklıklarının kırmızıya kaymalarına göre ölçülmesi, hızlanan genişlemeyi ortaya koymaktadır; kozmik mikrodalga arka planına ve galaksi kümelenme özelliklerine olan açısal-çap uzaklıkları ise evrenin geometrisini ve içeriğini kısıtlamaktadır.
Tarihçe
Slipher, ilk galaksi kırmızıya kaymalarını 1910'larda ölçmüştür ve Hubble, 1929'da kırmızıya kaymaları uzaklık tahminleriyle birleştirerek doğrusal kırmızıya kayma-uzaklık ilişkisini ortaya koymuştur; bu kaymaların sıradan hareket yerine kozmolojik genişleme olarak anlaşılması, genel göreliliğin Friedmann-Lemaitre yorumundan gelmektedir.
Öne çıkan isimler
- Edwin Hubble
- Georges Lemaitre
- Vesto Slipher
İlgili konular
Temel eserler
- weinberg2008
- hogg1999
Sıkça sorulan sorular
- Galaksiler bizden uzaklaştıkları için mi kırmızıya kaymaktadır?
- Kozmolojik ölçeklerde kırmızıya kayma, uzayda hareketten değil, uzayın genişlemesinin geçiş halindeki ışığı germesinden kaynaklanmaktadır; yakın mesafelerde bir geri çekilme hızı olarak yaklaşık olarak kabul edilebilir, ancak yüksek kırmızıya kaymada genişleme yorumu esastır ve geri çekilme 'hızları' göreliliği ihlal etmeden c'yi bile aşabilmektedir.
- Daha uzaktaki bir nesne bazı durumlarda neden daha büyük görünebilir?
- Genişleyen bir evrende açısal-çap uzaklığı bir maksimuma ulaştıktan sonra yüksek kırmızıya kaymada azaldığı için, çok uzaktaki nesneler biraz daha yakın olanlardan daha büyük bir açı kaplayabilmektedir; bu, günlük Öklid geometrisinde bulunmayan sezgiye aykırı bir etkidir.