RedshiftredshiftRedshift describes how the observed light spectra are shifted towards longer wavelengths (red part of visible light spectrum) as an object in space moves further away from the observer.
This phenomenonphenomenonphenomenon allowed to find out that the Universe expands.
The redshiftredshiftredshift of an object is measured by studying the absorption or emission lines in its spectrum. The spectrum lines are unique for every element and correspond always to the same wavelengths (frequencies). When an object moves in space toward or away from its observer, the spectrum lines can be found in different position, as they were expected.
If the space between galaxies expands, the wavelength of the light sent from one galaxy stretches proportionally to the time that it needs to reach the other galaxy. RedshiftredshiftRedshift (z) is defined as the change in the wavelength of the observed light divided by the wavelength that the light would have if the source was not moving (emitted wavelength):
where: ν - is the radial outward velocity of the galaxy (ν << c), c - is the speed of light.
R16ZtSjoFXoyg
Na ilustracji interaktywnej przedstawione są dwie sytuacje. Po lewej stronie, sytuacja oznaczona numerem 1, znajdują dwie galaktyki symbolicznie zaznaczone jako spirale, z których jedna emituje promieniowanie. Promieniowanie oznaczone jest za pomocą czerwonej fali, między jej grzbietami widnieje napis short i symbol lambda. Po prawej stronie rysunku, sytuacja oznaczona numerem 2, te dwie galaktyki dzieli większa odległość, a promieniowanie dociera do drugiej galaktyki - czyli czerwona fala, tym razem o szerszym rozstawie grzbietów. Między jej grzbietami widnieje napis long i symbol lambda. Obydwie sytuacje dla zaakcentowania są otoczone okręgami, a między nimi widnieje strzałka z podpisem time. Na ilustracji widoczne są numery, a na nich podpisy. 1. an escaping galaxy emits radiation of a certain wavelength {audio}, 2. radiation with longer wavelength reaches after long time another galaxy {audio}.
Na ilustracji interaktywnej przedstawione są dwie sytuacje. Po lewej stronie, sytuacja oznaczona numerem 1, znajdują dwie galaktyki symbolicznie zaznaczone jako spirale, z których jedna emituje promieniowanie. Promieniowanie oznaczone jest za pomocą czerwonej fali, między jej grzbietami widnieje napis short i symbol lambda. Po prawej stronie rysunku, sytuacja oznaczona numerem 2, te dwie galaktyki dzieli większa odległość, a promieniowanie dociera do drugiej galaktyki - czyli czerwona fala, tym razem o szerszym rozstawie grzbietów. Między jej grzbietami widnieje napis long i symbol lambda. Obydwie sytuacje dla zaakcentowania są otoczone okręgami, a między nimi widnieje strzałka z podpisem time. Na ilustracji widoczne są numery, a na nich podpisy. 1. an escaping galaxy emits radiation of a certain wavelength {audio}, 2. radiation with longer wavelength reaches after long time another galaxy {audio}.
In 1929 the American astronomer Edwin Hubble described the redshiftredshiftredshiftphenomenonphenomenonphenomenon and connected it to the expansionexpansionexpansion of the Universe. The results of his observations showed that nearly all galaxies are moving away from each other. The redshift appeared to be larger for faint and, as he assumed, further galaxies. Hence, the further a galaxy, the faster it is receding from the observer.
The Hubble’s law describes the relation between the velocity of a receding galaxy and its distance to the observer as:
where: ν - is the radial outward velocity of the galaxy, r - is the distance between the galaxy and the observer, HIndeks dolny 00 - is the proportionality constant (called Hubble constant).
A parsec is a unit often used by astronomers to measure large distances to astronomical objects outside the Solar System. One parsec corresponds to the distance from the Sun to an astronomical object that has a parallax angle of one arcsecond. 1 parsec is about 3,3 light‑years. The standard abbreviation is pc.
The value of the Hubble constant is important to cosmologists because it can be used to estimate the age of the Universe. If we assume that the expansionexpansionexpansion of the Universe started immediately with the beginning of its existence and it continues, then the radial outward velocity of our Galaxy can be expressed as:
If we compare these formula with the Hubble law than the lifetimelifetimelifetime of the Universe evaluated with the Hubble constant is about 13,8 billion years.
In 1929 the American astronomer Edwin Hubble described the redshiftredshiftredshiftphenomenonphenomenonphenomenon and discovered that the Universe expands.
Exercises
Ro9UdkZJAfCMe
Exercise 1
Wersja alternatywna ćwiczenia: Determine which sentences are true. Możliwe odpowiedzi: 1. Astronomers believe that the Universe is expanding because they see a redshift in the spectral lines of distant galaxies., 2. The law of expansion was first formulated by Edwin Hubble in 1939., 3. The Hubble constant is an observed quantity., 4. The spectrum lines are unique for every element.
Wersja alternatywna ćwiczenia: Determine which sentences are true. Możliwe odpowiedzi: 1. Astronomers believe that the Universe is expanding because they see a redshift in the spectral lines of distant galaxies., 2. The law of expansion was first formulated by Edwin Hubble in 1939., 3. The Hubble constant is an observed quantity., 4. The spectrum lines are unique for every element.
Determine which sentences are true.
Astronomers believe that the Universe is expanding because they see a redshift in the spectral lines of distant galaxies.
The law of expansion was first formulated by Edwin Hubble in 1939.
The Hubble constant is an observed quantity.
The spectrum lines are unique for every element.
zadanie
Source: GroMar, licencja: CC BY 3.0.
Exercise 2
In an absorption spectrum of a particular galaxy a line expected to have the wavelength of 500 nm was found at 505 nm. Calculate the velocity of this galaxy. What is its distance from the Earth?
Exercise 3
Describe in English what facts are speaking for the expansionexpansionexpansion of the Universe.
R1G0ZSddBA2Cx
Exercise 4
Wersja alternatywna ćwiczenia: Indicate which pairs of expressions or words are translated correctly. Możliwe odpowiedzi: 1. ucieczka galaktyk - escape of galaxies, 2. przesunięcie do podczerwieni - redshift, 3. rozszerzanie - expansion, 4. stała Hubble’a - Hubble’s constant, 5. linia widmowa - lifetime, 6. czas życia - expansion
Wersja alternatywna ćwiczenia: Indicate which pairs of expressions or words are translated correctly. Możliwe odpowiedzi: 1. ucieczka galaktyk - escape of galaxies, 2. przesunięcie do podczerwieni - redshift, 3. rozszerzanie - expansion, 4. stała Hubble’a - Hubble’s constant, 5. linia widmowa - lifetime, 6. czas życia - expansion
Indicate which pairs of expressions or words are translated correctly.
ucieczka galaktyk - escape of galaxies
przesunięcie do podczerwieni - redshift
rozszerzanie - expansion
stała Hubble’a - Hubble’s constant
linia widmowa - lifetime
czas życia - expansion
zadanie
Source: GroMar, licencja: CC BY 3.0.
R1TGiNhWDdDMD1
Interaktywna gra, polegająca na łączeniu wyrazów w pary w ciągu jednej minuty. Czas zaczyna upływać wraz z rozpoczęciem gry. Jeden ruch to odkrywanie najpierw jednej potem drugiej karty z wyrazem. Każdy wyraz jest odczytywany. Kolejny ruch to odkrywanie trzeciej i czwartej karty. W ten sposób odsłuchasz wszystkie wyrazy. Nawigacja z poziomu klawiatury za pomocą strzałek, odsłuchiwanie wyrazów enterem lub spacją. Znajdź wszystkie pary wyrazów.
Interaktywna gra, polegająca na łączeniu wyrazów w pary w ciągu jednej minuty. Czas zaczyna upływać wraz z rozpoczęciem gry. Jeden ruch to odkrywanie najpierw jednej potem drugiej karty z wyrazem. Każdy wyraz jest odczytywany. Kolejny ruch to odkrywanie trzeciej i czwartej karty. W ten sposób odsłuchasz wszystkie wyrazy. Nawigacja z poziomu klawiatury za pomocą strzałek, odsłuchiwanie wyrazów enterem lub spacją. Znajdź wszystkie pary wyrazów.
Match Polish terms with their English equivalents.
rozszerzanie
zjawisko
ucieczka galaktyk
expansion
Hubblełs constant
escape of galaxies
sta│a Hubbleła
przesuniΩcie do podczerwieni
redshift
phenomenon
Source: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.