Какая разница между красным и синим смещением

Если вы когда-нибудь слышали звук от проезжающей мимо скорой помощи с включённой сиреной, то вы сможете понять, что такое красное и синее смещение. Вы, наверняка, заметили, что звук от неё был более высокого тона, когда машина приближалась к вам, и более низкого, когда она удалялась. Это явление известно как эффект Доплера, и оно вызвано тем, что частота звуковых волн выше при приближении и ниже при удалении. Наш мозг интерпретирует изменения частоты звуковых волн как изменения высоты звука.

То же самое происходит и со светом. Оказывается, когда источник света движется к нам или от нас, свет также смещается – но в этом случае его длина волны в электромагнитном спектре становится короче или длиннее. Длина волны – это, по сути, энергетическая структура света, которая определяет его цвет. Более длинные волны соответствуют красному цвету, а более короткие – синему или фиолетовому.

Наблюдатели, смотрящие на объект, который удаляется от них, видят свет с большей длиной волны, чем когда он был испущен (красное смещение), в то время как наблюдатели, смотрящие на приближающийся источник, видят свет, который смещен в сторону меньшей длины волны (синее смещение).

Галактика Андромеды движется к нам, поэтому её свет имеет синее смещение. Фото: Adam Evans

Как это явление помогает нам изучать далекую Вселенную?

Когда мы наблюдаем галактику во Вселенной, мы обнаруживаем, что её свет обычно имеет красное или синее смещение. Так как Вселенная расширяется и всё отдаляется от всего остального, то красное смещение более распространено. Следовательно, чем дальше расположена галактика, тем быстрее она удаляется от нас, – тем больше её красное смещение. Однако есть несколько галактик, таких как Большое Магелланово Облако и Андромеда, которые движутся к нам и через несколько миллиардов лет сольются с нашим Млечным Путём. Их свет смещен к синему цвету. Вращающиеся галактики также демонстрируют небольшое красное или синее смещение, так как одна сторона галактики движется к нам, а другая – от нас.

Сторона спиральной галактики, приближающаяся к нам, будет иметь небольшое синее смещение [А], удаляющаяся сторона – красное смещение [C].

Самая далекая галактика

Мы можем использовать красное смещение, чтобы измерить, насколько далеко находятся самые далекие галактики, которые мы видим. В настоящее время самой далекой галактикой во Вселенной, которую мы видим, является GN-z11, значение красного смещения которой составляет 11,09. Это соответствует расстоянию в 13,4 миллиарда световых лет с точки зрения того, как далеко прошел свет, чтобы достичь нас через Вселенную. Это также означает, что мы смотрим далеко назад во времени, всего на 400 миллионов лет после Большого Взрыва.

Выделенный объект – самая далекая из известных галактик под названием GN-z11. Считается, что эта галактика останется самой далекой из известных галактик до тех пор, пока космический телескоп Джеймса Уэбба не начнёт наблюдения на ещё больших расстояниях. Фото: NASA/ESA

Астрономы надеются ещё глубже приблизится к Большому Взрыву, чтобы найти одни из самых первых галактик, которые сформировались во Вселенной.

Читайте также:

Путешествие к началу времени

Астрономы объяснили непрозрачность ранней Вселенной

О тёмной материи и теории относительности Эйнштейна