Encyklopædi

Rødforskydning

  • Gå til encyklopædien
  • Læs evt. også denne punktopstillede forklaring af rødforskydning, som svar på Peders spørgsmål

  • Bevægelse ændrer lysets bølgelængde

    Når et lysende objekt, f.eks. en stjerne, en galakse eller en lommelygte, bevæger sig hen imod os, bliver lysets bølgelængde kortere, og kommer dermed til at ligge i den blå ende af spektret. Omvendt, hvis kilden bevæger sig væk fra bliver bølgelængden længere og dermed rødere. I det første tilfælde siges lyset at være blevet blåforskudt, i det andet rødforskudt. I begge tilfælde skyldes det Dopplereffekten.

    En analog effekt opleves, når sirenen fra en ambulance, der bevæger sig væk fra (hen mod) os, lyder dybere (højere). Fra laboratorieforsøg ved man, hvilke bølgelængder de forskellige grundstoffer udsender lys ved. Ved at se, hvor meget lyset fra et fjernt objekt er forskudt, kan man (meget præcist) regne ud, hvor hurtigt det bevæger sig.

    Hvis objektet bevæger sig væk med hastigheden v, vil bølgelængden forøges med en faktor 1 + v /c, hvor c er lysets hastighed. En hastighed på 3000 km/s, svarende til 1% af lysets hastighed, giver altså en bølgelængde der er 1% længere. Formelt set benævnes definitionen på rødforskydning med z = v /c.

    Dopplereffekt: Lys får en kortere (længere) bølgelængde, hvis det der lyser bevæger sig hen imod (væk fra) os, og kommer derved til at ligge i den blå (røde) ende af spektret.

    Kosmologisk rødforskydning

    Galakser ligger spredt rundt i Universet, og ligger egentlig nogenlunde stille i rummet, men fordi selve rummet udvider sig, fjerner alle galakserne sig alligevel fra hinanden. Hver gang Universet fordobler sin størrelse, øges afstanden mellem to galakser til det dobbelte. Hvis to galakser på et tidspunkt lå f.eks. 100 millioner lysår fra hinanden, vil de efter denne tid ligge 200 mio. lysår fra hinanden, mens to andre der startede med at ligge f.eks. 200 mio. lysår fra hinanden vil ende 400 mio. lysår fra hinanden. Dvs., at jo længere to galakser ligger fra hinanden, jo hurtigere fjerner de sig fra hinanden. På den måde kan vi bruge en galakses rødforskydning som et mål for dens afstand fra os.

    For meget store afstande er rødforskydning og hastighed ikke længere proportionale, men faktisk er det sådan, at galakser der ligger længere væk end ca. 13.7 mia. lysår, bevæger sig hurtigere væk end med lysets hastighed. Dette strider ikke mod fysikkens love, da denne fartgrænse kun gælder i ikke-accelererende referencerammer. Galakser kan også sagtens ligge længere væk end 13.7 mia. lysår, selvom Universet alder er 13.7 år, netop fordi det udvider sig. Det fjerneste objekt vi i teorien kan se ligger faktisk 42 mia. lysår væk. I praksis kan vi dog ikke se så langt.

    Kosmologisk rødforskydning: Galakser i et ekspanderende Univers fjerner sig fra hinanden, hurtigere og hurtigere, og med en hastighed der øges med afstanden mellem dem. Galakse "B" ligger dobbelt så langt væk fra "midtergalaksen" som galakse "A", og fjerner sig derfor dobbelt så hurtigt.

    Rødforskydning som et mål for tid

    Fordi lyset ikke bevæger sig uendelig hurtigt, ser vi faktisk altid tilbage i tiden, når vi ser på noget. Når vi f.eks. ser på Månen, der ligger omtrent 400.000 km væk, ser vi den som den så ud for godt et sekund siden, fordi det har taget lyset godt et sekund at nå herned. Solen ser vi som den så ud for otte minutter siden, og når vi kigger på vores nærmeste (rigtige) nabogalakse Andromeda, ser vi 2.5 mio. tilbage i tiden. Dvs., at hvis vi vil vide hvordan Universet var i "gamle dage", skal vi bare kigge så langt væk som muligt. Derfor bruges udtrykket rødforskydning også som et mål for Universets alder.

    Det var ved at måle på galaksernes rødforskydninger, at Edwin Hubble (og andre) i 1929 fandt ud af, at Universet udvider sig. Indtil da troede man at det var statisk og havde eksisteret altid, men nu kan man regne baglæns og se, at for 13.7 mia. år siden var alle de galakser vi kan se samlet på samme sted. Det var dér at selve Universet og alt hvad det består af blev skabt, i den begivenhed vi kalder "Big Bang".


    Edwin Hubble: Han røg pibe.
    (Kredit: AIP)

    Gravitationel rødforskydning

    Udover at bevægelse kan give anledning til en forskydelse af bølgelængden, vil selve tyngdefeltet omkring et tungt legeme forårsage en tilsvarende effekt. For at bevæge sig væk fra et legeme ("kravle op af tyngdepotential-brønden"), må lyset bruge noget energi til at overvinde tyngdekraften, og når lysets energi mindskes, øges bølgelængden. Denne effekt, der beskrives ved den generelle relativitetsteori, er normalt meget mindre end den forårsaget af bevægelse. Lyset fra vores Sol rødforskydes ca. en milliontedel, men for små, kompakte objekter såsom hvide dværge er det ca. 1/10.000, og for lys udsendt fra overfladen af et sort hul er rødforskydningen uendelig stor, så lyset mister al sin energi og undslipper derfor ikke.