Добавлено 01.01.23
==================
Закон космологического расширения Хаббла был впервые сформулирован Эдвином Хабблом в 1929 году. Хаббл сравнил расстояния до галактик с их красным смещением и обнаружил линейную зависимость. Он интерпретировал красное смещение как вызванное разбеганием галактик. Соотношение удаленности и расстояния интерпретируется как общее расширение Вселенной. По мере того, как свет движется к нам из далеких галактик, он растягивается во времени из-за постоянно расширяющегося пространства, через которое он проходит. Чем дольше он путешествует, тем больше увеличивается длина волны (краснеет), а частота излучения уменьшается. Этот сдвиг отличается от релятивскеого эффекта Доплера, вызванного движением самого источника света. Это похоже на нанесение изображения на кусок резины или латекса с последующим искажением изображения растяжением.
Релятивистский эффект Доплера — это изменение частоты (и длины волны) света, вызванное относительным движением источника и наблюдателя (как в классическом эффекте Доплера), при учете эффектов, описываемых специальной теорией относительности. Релятивистский эффект Доплера отличается от нерелятивистского эффекта Доплера, поскольку уравнения включают эффект замедления времени специальной теории относительности и не используют среду распространения в качестве точки отсчета. Они описывают полную разность наблюдаемых частот и обладают необходимой лоренцевой симметрией. Специалисты знают о трех источниках красного/синего смещения: (1) доплеровские сдвиги; (2) гравитационные красные смещения (из-за выхода света из гравитационного поля); (3) и космологическое расширение (где простирается само пространство).
==========================================
В физике красное смещение — это увеличение длины волны и соответствующее уменьшение частоты и энергии фотонов электромагнитного излучения (например, света). Противоположное изменение, уменьшение длины волны и одновременное увеличение частоты и энергии, известно как отрицательное красное или синее смещение. Термины происходят от цветов красного и синего, которые образуют крайние точки спектра видимого света.
В астрономии и космологии тремя основными причинами электромагнитного красного смещения являются:
- Излучение проходит между разлетающимися объектами («релятивистское» красное смещение, пример релятивистского эффекта Доплера).
- Излучение движется к объекту в более слабом гравитационном потенциале, то есть к объекту в менее сильно искривленном (более плоском) пространстве-времени (гравитационное красное смещение).
- Излучение проходит через расширяющееся пространство (космологическое красное смещение). Наблюдение, что все достаточно удаленные источники света имеют красное смещение, соответствующее их расстоянию от Земли, известно как закон Хаббла.
Релятивистские, гравитационные и космологические красные смещения можно понять как законы преобразования системы отсчета. Гравитационные волны, которые также распространяются со скоростью света, подвержены тому же явлению красного смещения.
Закон Хаббла, также известный как закон Хаббла-Леметра, представляет собой наблюдение в физической космологии, согласно которому галактики удаляются от Земли со скоростью, пропорциональной их расстоянию. Другими словами, чем они дальше, тем быстрее удаляются от Земли. Скорость галактик определяется их красным смещением, смещением излучаемого ими света в сторону красного конца видимого спектра. Закон Хаббла считается первой наблюдательной основой для расширения Вселенной, и сегодня он служит одним из доказательств, наиболее часто цитируемых в поддержку модели Большого взрыва. Движение астрономических объектов исключительно за счет этого расширения известно как поток Хаббла. Оно описывается уравнением v = H0D, где H0 — константа пропорциональности — постоянная Хаббла — между «собственным расстоянием» D до галактики, которое может изменяться во времени, в отличие от сопутствующего расстояния, и скоростью ее разделения v, то есть производная от собственного расстояния по космологической временной координате.
Красное смещение, вызванное одной из этих причин, называется соответственно доплеровским z_{D},гравитационным z_{g} и космологическим z_{c}. Космологическое красное смещение иногда рассматривается как частный случай доплеровского из-за их внешнего сходства, но это ошибочно. Эти причины смещения могут сочетаться, и в таком случае величина наблюдаемого красного смещения может быть выражена следующим образом:
1+z=(1+z_{D})(1+z_{g})(1+z_{c})
Примерами сильного красного смещения являются гамма-лучи, воспринимаемые как рентгеновские лучи, или первоначально видимый свет, воспринимаемый как радиоволны. Более тонкие красные смещения наблюдаются при спектроскопических наблюдениях астрономических объектов и используются в наземных технологиях, таких как доплеровский радар и радиолокационные пушки.