Rotverschiebung

eine Zunahme der Wellenlängen der Linien im Spektrum der Strahlungsquelle (Verschiebung der Linien zum roten Teil des Spektrums) im Vergleich zu den Linien der Referenzspektren. Rotverschiebung tritt auf, wenn die Entfernung zwischen der Strahlungsquelle und ihrem Empfänger (Beobachter) zunimmt (siehe Dopplereffekt) oder wenn sich die Quelle in einem starken Gravitationsfeld befindet (Gravitationsrotverschiebung). In der Astronomie wird die größte Rotverschiebung in den Spektren entfernter extragalaktischer Objekte (Galaxien und Quasare) beobachtet und als Folge der kosmologischen Expansion des Universums angesehen.

Rotverschiebung

Absenken der Frequenzen elektromagnetischer Strahlung, eine der Manifestationen des Doppler-Effekts. Namen „K. mit." aufgrund der Tatsache, dass im sichtbaren Teil des Spektrums infolge dieses Phänomens die Linien zu ihrem roten Ende verschoben werden; K.s. bei Strahlung anderer Frequenzen, beispielsweise im Radiobereich, beobachtet werden. Der mit zunehmenden Frequenzen verbundene gegenteilige Effekt wird als Blau- (oder Violett-) Verschiebung bezeichnet. Am häufigsten wird der Begriff „K. mit." wird verwendet, um zwei Phänomene zu bezeichnen – das kosmologische kosmologische s. und Gravitations-K. s.

Kosmologische (metagalaktische) K. s. bezeichnet die Abnahme der Strahlungsfrequenzen, die für alle entfernten Quellen (Galaxien, Quasare) beobachtet wurden, und gibt die Entfernung dieser Quellen voneinander und insbesondere von unserer Galaxie an, dh etwa die Nichtstationarität (Ausdehnung) der Metagalaxie. K.s. für Galaxien wurde 1912-14 vom amerikanischen Astronomen W. Slifer entdeckt; 1929 entdeckte E. Hubble, dass K. s. für entfernte Galaxien ist sie größer als für nahegelegene und nimmt ungefähr proportional zur Entfernung zu (K.s.-Gesetz oder Hubble-Gesetz). Es wurden verschiedene Erklärungen für die beobachtete Verschiebung von Spektrallinien vorgeschlagen. Das ist zum Beispiel die Hypothese vom Zerfall von Lichtquanten über einen Zeitraum von Millionen und Milliarden von Jahren, in denen das Licht entfernter Quellen den irdischen Beobachter erreicht; dieser Hypothese zufolge nimmt die Energie beim Zerfall ab, was auch der Grund für die Änderung der Strahlungsfrequenz ist. Diese Hypothese wird jedoch nicht durch Beobachtungen gestützt. Insbesondere K.s. in verschiedenen Teilen des Spektrums derselben Quelle im Rahmen der Hypothese unterschiedlich sein sollte. Inzwischen weisen alle Beobachtungsdaten darauf hin, dass K. s. nicht frequenzabhängig ist, ist die relative Frequenzänderung z = (n0≈ n)/n0 für alle Strahlungsfrequenzen nicht nur im optischen, sondern auch im Funkbereich einer gegebenen Quelle (n0 ≈ der Frequenz von) genau gleich eine bestimmte Linie im Quellspektrum, n ≈ die vom Empfänger registrierte Frequenz derselben Linie; n

In der Relativitätstheorie hat Doppler K. s. wird als Folge der Verlangsamung des Zeitflusses in einem bewegten Bezugssystem betrachtet (Effekt der speziellen Relativitätstheorie). Wenn die Geschwindigkeit des Quellensystems relativ zum Empfängersystem u ist (im Fall eines metagalaktischen Raumfahrzeugs ist u ≈ dies die Radialgeschwindigkeit), dann

= (c ≈ Lichtgeschwindigkeit im Vakuum) und entsprechend der beobachteten K. s. Die Radialgeschwindigkeit der Quelle lässt sich leicht bestimmen: . Aus dieser Gleichung folgt, dass sich bei z = ¥ die Geschwindigkeit v der Lichtgeschwindigkeit annähert und immer kleiner bleibt (v< с). При скорости v, намного меньшей скорости света (u << с), формула упрощается: u » cz. Закон Хаббла в этом случае записывается в форме u = cz = Hr (r ≈ расстояние, Н ≈ постоянная Хаббла). Для определения расстояний до внегалактических объектов по этой формуле нужно знать численное значение постоянной Хаббла Н. Знание этой постоянной очень важно и для космологии: с ней связан т. н. возраст Вселенной.

Bis in die 50er Jahre. 20. Jahrhundert extragalaktische Entfernungen (deren Messung natürlich mit großen Schwierigkeiten verbunden ist) stark unterschätzt wurden, womit sich der aus diesen Entfernungen bestimmte Wert von H als stark überschätzt herausstellte. In den frühen 70er Jahren. 20. Jahrhundert für die Hubble-Konstante wird der Wert H = 53 ╠ 5 (km/sec)/Mgps angenommen, der Kehrwert ist T = 1/H = 18 Milliarden Jahre.

Das Fotografieren der Spektren schwacher (entfernter) Quellen zur Messung der kosmischen Strahlung erfordert selbst bei Verwendung der größten Instrumente und empfindlichen Fotoplatten günstige Beobachtungsbedingungen und lange Belichtungszeiten. Für Galaxien werden mit Sicherheit Verschiebungen z » 0,2 gemessen, was einer Geschwindigkeit u » 60.000 km/sec und einer Entfernung von mehr als 1 Milliarde ps entspricht. Bei solchen Geschwindigkeiten und Entfernungen ist das Hubble-Gesetz in seiner einfachsten Form anwendbar (der Fehler beträgt etwa 10 %, d. h. derselbe wie der Fehler bei der Bestimmung von H). Quasare sind im Durchschnitt hundertmal heller als Galaxien und können daher in zehnmal größeren Entfernungen beobachtet werden (wenn der Weltraum euklidisch ist). Für Quasare werden tatsächlich z » 2 und mehr aufgezeichnet. Bei Verschiebungen z = 2 beträgt die Geschwindigkeit u » 0,8×s = 240.000 km/s. Bei solchen Geschwindigkeiten kommen bereits spezifische kosmologische Effekte zum Tragen ≈ Nichtstationarität und Raumkrümmung ≈ Zeit; insbesondere wird das Konzept einer einzigen eindeutigen Distanz unanwendbar (eine der Distanzen ≈ die Distanz entlang der K. s. ≈ ist hier offensichtlich r = ulH = 4,5 Milliarden ps). K.s. bezeugt die Ausdehnung des gesamten für Beobachtungen zugänglichen Teils des Universums; Dieses Phänomen wird gemeinhin als Expansion des (astronomischen) Universums bezeichnet.

Gravitation K. mit. ist eine Folge der Verlangsamung der Zeit und ist auf das Gravitationsfeld (Effekt der allgemeinen Relativitätstheorie) zurückzuführen. Dieses Phänomen (auch Einstein-Effekt, verallgemeinerter Doppler-Effekt genannt) wurde 1911 von A. Einstein vorhergesagt und ab 1919 zuerst in der Strahlung der Sonne und dann in einigen anderen Sternen beobachtet. Gravitation K. mit. es ist üblich, die bedingte Geschwindigkeit u zu charakterisieren, die formal mit den gleichen Formeln berechnet wird wie bei kosmologischen kosmologischen s. Bedingte Geschwindigkeitswerte: für die Sonne u = 0,6 km/sec, für den dichten Stern Sirius B u = 20 km/sec. 1959 konnte erstmals die Gravitationskraft aufgrund des sehr kleinen Gravitationsfeldes der Erde gemessen werden: u = 7,5 × 10-5 cm/sec (siehe Mössbauer-Effekt). In einigen Fällen (z. B. während eines Gravitationskollaps) sollte eine Koexistenz beobachtet werden. beide Arten (in Form einer Gesamtwirkung).

Lit.: L. D. Landau, E. M. Lifshits, Field Theory, 4. Aufl., M., 1962, § 89, 107; Beobachtungsgrundlagen der Kosmologie, übers. aus dem Englischen, M., 1965.

G. I. Naan.

Wikipedia

Rotverschiebung

Rotverschiebung- Verschiebung der Spektrallinien chemischer Elemente zur roten Seite. Dieses Phänomen kann ein Ausdruck des Doppler-Effekts oder der gravitativen Rotverschiebung oder einer Kombination aus beidem sein. Die Verschiebung von Spektrallinien zur violetten Seite wird als Blauverschiebung bezeichnet. Zum ersten Mal wurde die Verschiebung von Spektrallinien in den Spektren von Sternen 1848 vom französischen Physiker Hippolyte Fizeau beschrieben, und er schlug den Doppler-Effekt vor, der durch die Radialgeschwindigkeit des Sterns verursacht wird, um die Verschiebung zu erklären.

Die meisten Quasare strahlen intensiv Radiowellen. Als Astronomen die Positionen dieser Radioquellen auf Fotografien im sichtbaren Licht lokalisierten, entdeckten sie sternähnliche Objekte.

Um die Natur fremder Himmelskörper festzustellen, fotografierte man ihr Spektrum. Und wir haben etwas völlig Unerwartetes gesehen! Diese "Sterne" hatten ein Spektrum, das sich stark von allen anderen Sternen unterschied. Die Spektren waren völlig ungewohnt. In den meisten Quasaren enthielten sie nicht nur die für gewöhnliche Sterne wohlbekannten und charakteristischen Wasserstofflinien, sondern es war auf den ersten Blick unmöglich, in ihnen auch nur eine einzige Linie eines anderen chemischen Elements zu entdecken. Ein junger niederländischer Astrophysiker M. Schmidt, der in den USA arbeitete, fand heraus, dass die Linien in den Spektren fremder Quellen nur deshalb nicht erkennbar sind, weil sie stark in den roten Bereich des Spektrums verschoben sind, es sich aber tatsächlich um Linien von gut bekannte chemische Elemente (hauptsächlich Wasserstoff).

Der Grund für die Verschiebung der Spektrallinien von Quasaren war Gegenstand großer wissenschaftlicher Diskussionen, in deren Ergebnis die große Mehrheit der Astrophysiker zu dem Schluss kam, dass die Rotverschiebung der Spektrallinien mit der allgemeinen Expansion der Metagalaxie zusammenhängt.

Im Spektrum der Objekte 3C273 und 3C48 erreicht die Rotverschiebung einen noch nie dagewesenen Wert. Die Verschiebung der Linien zum roten Ende des Spektrums kann ein Zeichen dafür sein, dass sich die Quelle vom Beobachter entfernt. Je schneller sich die Lichtquelle entfernt, desto größer ist die Rotverschiebung in ihrem Spektrum.

Charakteristisch ist, dass im Spektrum fast aller Galaxien (und diese Regel kennt keine Ausnahmen für entfernte Galaxien) die Linien im Spektrum immer zu ihrem roten Ende hin verschoben sind. Grob gesagt ist die Rotverschiebung proportional zur Entfernung zur Galaxie. Genau das wird ausgedrückt DAS GESETZ DER ROTEN VERSCHIEBUNG, was nun als Ergebnis der schnellen Expansion der gesamten beobachteten Ansammlung von Galaxien erklärt wird.

Entfernungsgeschwindigkeit

Die entferntesten bisher bekannten Galaxien haben eine sehr hohe Rotverschiebung. Die entsprechenden Abtragsgeschwindigkeiten werden in Zehntausenden von Kilometern pro Sekunde gemessen. Aber die Rotverschiebung des 3S48-Objekts übertraf alle Rekorde. Es stellte sich heraus, dass es nur mit etwa halber Lichtgeschwindigkeit von der Erde weggetragen wird! Wenn wir davon ausgehen, dass dieses Objekt dem allgemeinen Rotverschiebungsgesetz gehorcht, lässt sich leicht berechnen, dass die Entfernung von der Erde zum 3C48-Objekt 3,78 Milliarden Lichtjahre beträgt! Zum Beispiel erreicht ein Lichtstrahl in 8 1/3 Minuten die Sonne, in 4 Jahren - den nächsten Stern. Und hier sind fast 4 Milliarden Jahre ununterbrochener superschneller Flug eine Zeit, die mit der Lebensdauer unseres Planeten vergleichbar ist.

Für Objekt 3C196 ergab sich die ebenfalls aus der Rotverschiebung ermittelte Entfernung von 12 Milliarden Lichtjahren, also Wir haben einen Lichtstrahl eingefangen, der zu uns gesendet wurde, selbst als weder die Erde noch die Sonne existierten! Objekt 3S196 ist sehr schnell - seine Entfernungsgeschwindigkeit entlang der Sichtlinie erreicht 200.000 Kilometer pro Sekunde.

Zeitalter der Quasare

Nach modernen Schätzungen wird das Alter von Quasaren in Milliarden von Jahren gemessen. Während dieser Zeit strahlt jeder Quasar enorme Energie aus. Wir kennen die Prozesse nicht, die eine solche Energiefreisetzung verursachen könnten. Wenn wir davon ausgehen, dass wir einen Superstern haben, in dem Wasserstoff „ausbrennt“, dann müsste seine Masse milliardenfach größer sein als die Masse der Sonne. Inzwischen beweist die moderne theoretische Astrophysik, dass der Stern bei einer Masse, die mehr als 100 Mal größer ist als die der Sonne, zwangsläufig an Stabilität verliert und in eine Reihe von Fragmenten zerbricht.

Von den derzeit bekannten Quasaren, deren Gesamtzahl mehr als 10.000 beträgt, ist der nächste 260.000.000 Lichtjahre entfernt, der entfernteste 15 Milliarden Lichtjahre. Quasare sind vielleicht die ältesten Objekte, die wir beobachten, weil Aus einer Entfernung von Milliarden Lichtjahren sind gewöhnliche Galaxien in keinem Teleskop sichtbar. Diese „lebende Vergangenheit“ ist uns jedoch noch völlig unverständlich. Die Natur von Quasaren ist noch nicht vollständig aufgeklärt.

Umdrehung. vom 11.12.2013 - ()

Die Urknalltheorie und die Expansion des Universums sind eine Tatsache für das moderne wissenschaftliche Denken, aber wenn Sie der Wahrheit ins Auge sehen, wurde sie nie zu einer echten Theorie. Diese Hypothese entstand, als der amerikanische Astronom Vesto Melvin Slipher 1913 begann, die Lichtspektren von einem Dutzend bekannter Nebel zu untersuchen, und zu dem Schluss kam, dass sie sich mit Geschwindigkeiten von mehreren Millionen Kilometern pro Stunde von der Erde entfernten. Ähnliche Ideen wurden damals vom Astronomen de Sitter geteilt. Einst weckte der wissenschaftliche Bericht von de Sitter das Interesse von Astronomen auf der ganzen Welt.

Unter diesen Wissenschaftlern war auch Edwin Powell Hubble (Edwin Habble). Er nahm auch an einer Konferenz der American Astronomical Society im Jahr 1914 teil, als Slifer über seine Entdeckungen im Zusammenhang mit der Bewegung von Galaxien berichtete. Inspiriert von dieser Idee machte sich Hubble 1928 am berühmten Mt.-Wilson-Observatorium an die Arbeit, um zu versuchen, de Sitters Theorie des expandierenden Universums mit Sdyfers Beobachtungen von zurückweichenden Galaxien zu kombinieren.

Hubble argumentierte ungefähr wie folgt. In einem expandierenden Universum sollten wir erwarten, dass sich Galaxien voneinander entfernen, wobei sich weiter entfernte Galaxien schneller voneinander entfernen. Dies bedeutet, dass ein Beobachter von überall, einschließlich der Erde, sehen sollte, dass sich alle anderen Galaxien von ihm entfernen, und dass sich weiter entfernte Galaxien im Durchschnitt schneller entfernen.

Hubble glaubte, dass, wenn dies wahr ist und tatsächlich stattfindet, es eine proportionale Beziehung zwischen der Entfernung zur Galaxie und dem Grad der Rotverschiebung im Spektrum des Lichts geben muss, das von Galaxien zu uns auf die Erde kommt. Er beobachtete, dass in den Spektren der meisten Galaxien diese Rotverschiebung tatsächlich stattfindet, und Galaxien, die sich in größerer Entfernung von uns befinden, haben eine größere Rotverschiebung.

Slifer bemerkte einmal, dass in den von ihm untersuchten Spektren von Galaxien die Spektrallinien des Lichts bestimmter Planeten zum roten Ende des Spektrums verschoben sind. Dieses seltsame Phänomen wurde "Rotverschiebung" genannt. Slifer führte die Rotverschiebung kühn auf den damals bekannten Doppler-Effekt zurück. Aus der Zunahme der „Rotverschiebung“ können wir schließen, dass sich die Galaxien von uns entfernen. Dies war der erste große Schritt in Richtung der Idee, dass sich das gesamte Universum ausdehnt. Wenn sich die Linien im Spektrum zum blauen Ende des Spektrums verschieben, würde dies bedeuten, dass sich die Galaxien auf den Beobachter zubewegen, das Universum sich also verengt.

Es stellt sich die Frage, wie konnte Hubble herausfinden, wie weit jede der von ihm untersuchten Galaxien von uns entfernt ist, er hat die Entfernung zu ihnen nicht mit einem Maßband gemessen? Aber Auf den Daten über die Entfernung von Galaxien stützte er seine Beobachtungen und Schlussfolgerungen. Dies war in der Tat eine sehr schwierige Frage für Hubble, und sie bleibt immer noch eine schwierige Frage für moderne Astronomen. Schließlich gibt es kein Messgerät, das bis zu den Sternen reicht.

Deshalb hielt er sich bei seinen Messungen an folgende Logik: Zum einen kann man mit verschiedenen Methoden die Entfernungen zu den nächsten Sternen abschätzen; dann kannst du Schritt für Schritt eine "kosmische Entfernungsleiter" bauen, mit der du die Entfernungen zu einigen Galaxien abschätzen kannst.

Hubble leitete unter Verwendung seiner Methode zur Annäherung von Entfernungen eine proportionale Beziehung zwischen der Größe der Rotverschiebung und der Entfernung zur Galaxie ab. Nun ist diese Beziehung als Hubbles Gesetz bekannt.

Er glaubte, dass die entferntesten Galaxien die höchsten Rotverschiebungswerte haben und sich daher schneller von uns entfernen als andere Galaxien. Er nahm dies als Beweis genug dafür, dass sich das Universum ausdehnt.

Diese Idee hat sich im Laufe der Zeit so stark durchgesetzt, dass Astronomen begannen, sie genau umgekehrt anzuwenden: Wenn die Entfernung proportional zur Rotverschiebung ist, dann lässt sich aus der gemessenen Rotverschiebung die Entfernung zu Galaxien berechnen. Aber wie wir bereits festgestellt haben, Hubble bestimmte die Entfernungen zu Galaxien nicht durch direkte Messung. Sie wurden indirekt erhalten, basierend auf Messungen der scheinbaren Helligkeit von Galaxien. Stimmen Sie zu, seine Annahme einer proportionalen Beziehung zwischen der Entfernung zur Galaxie und der Rotverschiebung kann nicht überprüft werden.

Daher hat das Modell des expandierenden Universums möglicherweise zwei Fehler:

- Erstens, kann die Helligkeit von Himmelsobjekten von vielen Faktoren abhängen, nicht nur von ihrer Entfernung. Das heißt, Entfernungen, die aus der scheinbaren Helligkeit von Galaxien berechnet werden, sind möglicherweise nicht gültig.

- Zweitens, ist es durchaus möglich, dass die Rotverschiebung nichts mit der Bewegungsgeschwindigkeit von Galaxien zu tun hat.

Hubble setzte seine Forschung fort und gelangte zu einem bestimmten Modell des expandierenden Universums, was zum Hubble-Gesetz führte.

Um dies zu erklären, erinnern wir uns zunächst daran, dass sich die Galaxie nach dem Urknallmodell umso schneller bewegt, je weiter sie vom Epizentrum der Explosion entfernt ist. Nach dem Gesetz von Hubble muss die Geschwindigkeit, mit der sich Galaxien zurückziehen, gleich der Entfernung zum Epizentrum der Explosion multipliziert mit einer Zahl sein, die als Hubble-Konstante bezeichnet wird. Mit diesem Gesetz berechnen Astronomen die Entfernung zu Galaxien basierend auf der Größe der Rotverschiebung, deren Ursprung von niemandem vollständig verstanden wird.

Im Allgemeinen entschieden sie sich, das Universum sehr einfach zu vermessen; Finden Sie die Rotverschiebung und teilen Sie sie durch die Hubble-Konstante, und Sie erhalten die Entfernung zu jeder Galaxie. Auf die gleiche Weise verwenden moderne Astronomen die Hubble-Konstante, um die Größe des Universums zu berechnen. Der Kehrwert der Hubble-Konstante hat die Bedeutung der charakteristischen Zeit der Expansion des Universums im gegenwärtigen Moment. Daraus wachsen die Beine der Zeit der Existenz des Universums.

Ausgehend davon ist die Hubble-Konstante eine äußerst wichtige Zahl für die moderne Wissenschaft. Zum Beispiel, Wenn Sie die Konstante verdoppeln, verdoppeln Sie auch die geschätzte Größe des Universums. Tatsache ist jedoch, dass verschiedene Wissenschaftler in verschiedenen Jahren mit unterschiedlichen Werten der Hubble-Konstante operierten.

Die Hubble-Konstante wird in Kilometern pro Sekunde pro Megaparsec ausgedrückt (eine Einheit kosmischer Entfernungen, die 3,3 Millionen Lichtjahren entspricht).

Zum Beispiel war 1929 der Wert der Hubble-Konstante 500. 1931 war er 550. 1936 war er 520 oder 526. 1950 war er 260, d.h. deutlich gesunken. 1956 fiel sie noch weiter auf 176 oder 180. 1958 fiel sie weiter auf 75 und 1968 stieg sie auf 98. 1972 reichte ihr Wert von 50 bis 130. Heute die Hubble-Konstante wird allgemein als 55 angesehen. All diese Änderungen veranlassten einen Astronomen zu der humorvollen Aussage, dass die Hubble-Konstante besser als Hubble-Variable bezeichnet werden sollte, was der aktuellen Konvention entspricht. Mit anderen Worten, es wird angenommen, dass sich die Hubble-Konstante mit der Zeit ändert, aber der Begriff „Konstante“ ist durch die Tatsache gerechtfertigt, dass die Hubble-Konstante zu jedem Zeitpunkt an allen Punkten im Universum gleich ist.

All diese Veränderungen im Laufe der Jahrzehnte lassen sich natürlich damit erklären, dass die Wissenschaftler ihre Methoden verbessert und die Qualität der Berechnungen verbessert haben.

Aber es stellt sich die Frage: Welche Berechnungen? Wir wiederholen noch einmal, dass niemand in der Lage sein wird, diese Berechnungen wirklich zu überprüfen, da noch kein Maßband (sogar ein Lasermaßband) erfunden wurde, das die Nachbargalaxie erreichen könnte.

Darüber hinaus verstehen vernünftige Menschen selbst im Verhältnis der Entfernungen zwischen Galaxien nicht alles. Wenn sich das Universum nach dem Gesetz der Proportionalität gleichmäßig ausdehnt, warum erhalten dann viele Wissenschaftler so unterschiedliche Werte der Mengen, basierend auf den gleichen Anteilen der Raten dieser Expansion? Es stellt sich heraus, dass diese Expansionsanteile als solche auch nicht existieren.

Der gelehrte Astronom Viger beobachtete, dass Wenn Astronomen Messungen in verschiedenen Richtungen durchführen, erhalten sie unterschiedliche Ausdehnungsraten. Dann richtete er seine Aufmerksamkeit auf etwas noch Seltsameres: Er entdeckte das Der Himmel kann in zwei Richtungen unterteilt werden. Die erste ist eine Reihe von Richtungen, in denen viele Galaxien vor weiter entfernten Galaxien liegen. Die zweite ist eine Reihe von Richtungen, in denen entfernte Galaxien keine Vordergrundgalaxien sind. Nennen wir die erste Gruppe von Raumrichtungen "Bereich A", die zweite Gruppe - "Bereich B".

Viger entdeckte eine erstaunliche Sache. Beschränken wir uns bei unseren Untersuchungen auf ferne Galaxien im Bereich A und berechnen nur auf Grundlage dieser Untersuchungen die Hubble-Konstante, so erhält man einen Wert der Konstante. Wenn Sie in Bereich B forschen, erhalten Sie einen völlig anderen Wert der Konstante.

Es stellt sich heraus, dass die Expansionsrate der Galaxie nach diesen Studien variiert, je nachdem, wie und unter welchen Bedingungen wir die Indikatoren messen, die von entfernten Galaxien kommen. Wenn wir sie dort messen, wo sich Vordergrundgalaxien befinden, wird es ein Ergebnis geben, wenn es keinen Vordergrund gibt, dann ist das Ergebnis anders.

Wenn sich das Universum wirklich ausdehnt, was könnte dann bewirken, dass Vordergrundgalaxien die Geschwindigkeit anderer Galaxien derart beeinflussen? Die Galaxien sind so weit voneinander entfernt, dass sie nicht aufeinander blasen können, wie wir auf einen Ballon blasen. Daher wäre es logisch anzunehmen, dass das Problem in den Geheimnissen der Rotverschiebung liegt.

Genau das argumentierte Viger. Er schlug vor, dass die gemessenen Rotverschiebungen entfernter Galaxien, auf denen alle Wissenschaft basiert, überhaupt nichts mit der Expansion des Universums zu tun haben. Vielmehr werden sie durch einen ganz anderen Effekt verursacht. Er schlug vor, dass dieser bisher unbekannte Effekt mit dem sogenannten Alterungsmechanismus des Lichts zusammenhängt, das uns aus der Ferne entgegenkommt.

Laut Wieger erfährt das Spektrum des Lichts, das einen riesigen Raum durchquert hat, nur deshalb eine starke Rotverschiebung, weil das Licht zu weit gereist ist. Wiger bewies, dass dies nach physikalischen Gesetzen geschieht und vielen anderen Naturphänomenen erstaunlich ähnlich ist. In der Natur immer, wenn sich etwas bewegt, dann gibt es immer etwas anderes, das diese Bewegung verhindert. Auch im Weltall gibt es solche Störkräfte. Viger glaubt, dass sich der Rotverschiebungseffekt zeigt, wenn Licht große Entfernungen zwischen Galaxien zurücklegt. Er verband diesen Effekt mit der Hypothese der Alterung (Verringerung der Stärke) des Lichts.

Es stellt sich heraus, dass Licht seine Energie verliert und den Raum durchquert, in dem bestimmte Kräfte seine Bewegung stören. Und je älter das Licht wird, desto röter wird es. Daher ist die Rotverschiebung proportional zur Entfernung, nicht zur Geschwindigkeit des Objekts. Je weiter das Licht also wandert, desto mehr altert es. Wiger erkannte dies und beschrieb das Universum als eine nicht expandierende Struktur. Er erkannte, dass alle Galaxien mehr oder weniger stationär sind. Und die Rotverschiebung hängt nicht mit dem Doppler-Effekt zusammen, und daher stehen die Entfernungen zum gemessenen Objekt und seine Geschwindigkeit nicht in Beziehung. Viger glaubt, dass die Rotverschiebung durch eine intrinsische Eigenschaft des Lichts selbst bestimmt wird; Daher argumentiert er, dass Licht, nachdem es eine bestimmte Strecke zurückgelegt hat, einfach älter wird. Dies beweist keineswegs, dass sich die Galaxie, zu der die Entfernung gemessen wird, von uns entfernt.

Die meisten modernen Astronomen (aber nicht alle) lehnen die Idee der Lichtalterung ab. Laut Joseph Silk von der University of California in Berkley, „Die Kosmologie des alternden Lichts ist unbefriedigend, weil sie ein neues physikalisches Gesetz einführt.“

Aber die von Wiger vorgestellte Theorie der Lichtalterung erfordert keine radikalen Ergänzungen bestehender physikalischer Gesetze. Er schlug vor, dass es im intergalaktischen Raum eine bestimmte Art von Teilchen gibt, die durch Wechselwirkung mit Licht einen Teil der Lichtenergie wegnehmen. Die überwiegende Mehrheit der massiven Objekte enthält mehr dieser Partikel als andere.

Mit dieser Idee erklärte Wiger die unterschiedlichen Rotverschiebungen für die Regionen A und B wie folgt: Licht, das durch die Vordergrundgalaxien geht, trifft auf mehr dieser Teilchen und verliert daher mehr Energie als Licht, das nicht durch die Region der Vordergrundgalaxien geht. Daher wird das Spektrum des Lichts, das Hindernisse (Regionen der Vordergrundgalaxien) durchquert, eine größere Rotverschiebung erfahren, was zu unterschiedlichen Werten für die Hubble-Konstante führt. Wiger verwies auch auf zusätzliche Beweise für seine Theorien, die aus Experimenten an Objekten mit langsamen Rotverschiebungen gewonnen wurden.

Wenn Sie beispielsweise das Spektrum des Lichts messen, das von einem Stern in der Nähe der Scheibe unserer Sonne kommt, dann ist die Rotverschiebung darin größer als bei einem Stern, der sich in der fernen Region des Himmels befindet. Solche Messungen können nur während einer totalen Sonnenfinsternis durchgeführt werden, wenn Sterne in der Nähe der Sonnenscheibe im Dunkeln sichtbar werden.

Kurz gesagt, Wiger erklärte Rotverschiebungen mit Begriffen eines nicht expandierenden Universums, in dem sich das Verhalten des Lichts von der von den meisten Wissenschaftlern akzeptierten Vorstellung unterscheidet. Wiger glaubt, dass sein Modell des Universums genauere, realistischere astronomische Daten liefert als das Standardmodell des expandierenden Universums.Dieses alte Modell kann den großen Unterschied in den Werten, die man bei der Berechnung der Hubble-Konstante erhält, nicht erklären. Laut Viger könnten langsame Rotverschiebungen ein globales Merkmal des Universums sein. Das Universum kann sehr gut statisch sein, und daher verschwindet die Notwendigkeit für die Urknalltheorie einfach.

Und alles wäre gut geworden: Wir hätten Wiger danke gesagt, schimpfte Hubble, aber ein neues Problem tauchte auf, vorher unbekannt. Dieses Problem sind Quasare. Eines der auffälligsten Merkmale von Quasaren ist, dass ihre Rotverschiebungen im Vergleich zu denen anderer astronomischer Objekte fantastisch hoch sind. Während die für eine normale Galaxie gemessene Rotverschiebung etwa 0,67 beträgt, liegen einige der Rotverschiebungen von Quasaren nahe bei 4,00. Aktuell wurden auch Galaxien gefunden, deren Rotverschiebungskoeffizient größer als 1,00 ist.

Wenn wir akzeptieren, wie es die meisten Astronomen tun, dass es sich um gewöhnliche Rotverschiebungen handelt, dann müssen Quasare bei weitem die entferntesten Objekte sein, die jemals im Universum entdeckt wurden, und sie strahlen eine Million Mal mehr Energie aus als eine riesige kugelförmige Galaxie, was ebenfalls hoffnungslos ist.

Wenn wir das Gesetz von Hubble nehmen, dann sollten sich Galaxien (mit einer Rotverschiebung von mehr als 1,00) mit einer Geschwindigkeit von uns wegbewegen, die größer ist als die Lichtgeschwindigkeit, und Quasare mit einer Geschwindigkeit, die der 4-fachen Lichtgeschwindigkeit entspricht.

Es stellt sich heraus, dass es jetzt notwendig ist, Albert Einstein zu schelten? Oder sind die Anfangsbedingungen des Problems immer noch falsch und die Rotverschiebung ist das mathematische Äquivalent von Prozessen, von denen wir wenig Ahnung haben? Mathematik ist nicht falsch, aber sie gibt kein tatsächliches Verständnis der Prozesse, die stattfinden. Zum Beispiel haben Mathematiker seit langem die Existenz zusätzlicher Raumdimensionen bewiesen, während die moderne Wissenschaft sie in keiner Weise finden kann.

Somit stoßen beide innerhalb der konventionellen astronomischen Theorie verfügbaren Alternativen auf ernsthafte Schwierigkeiten. Nimmt man die Rotverschiebung als normalen Doppler-Effekt aufgrund räumlicher Absorption, sind die angezeigten Entfernungen so groß, dass andere Eigenschaften von Quasaren, insbesondere Energieemission, unerklärlich sind. Wenn andererseits die Rotverschiebung nicht oder nicht vollständig mit der Bewegungsgeschwindigkeit zusammenhängt, haben wir keine verlässliche Hypothese über den Mechanismus, durch den dies erzeugt wird.

Überzeugende Beweise für dieses Problem sind schwer zu erhalten. Argumente auf der einen Seite oder Fragen auf der anderen basieren hauptsächlich auf der scheinbaren Assoziation zwischen Quasaren und anderen Objekten. Offensichtliche Assoziationen mit solchen Rotverschiebungen werden als Beweis für eine einfache Dopplerverschiebung oder als "kosmologische" Hypothesen angeboten. Gegner argumentieren, dass Assoziationen zwischen Objekten mit unterschiedlichen Rotverschiebungen darauf hindeuten, dass zwei unterschiedliche Prozesse am Werk sind. Jede Gruppe stigmatisiert die Assoziationen der Gegner als Fälschung.

In jedem Fall müssen wir uns für diese Situation darauf einigen, dass die zweite Komponente (Geschwindigkeit) der Rotverschiebung als eine weitere Doppler-Änderung identifiziert wird, die auf die gleiche Weise wie die normale Rotverschiebung der Absorption erzeugt wird, und zur Normalverschiebung addiert werden muss, um die mathematischen Werte zu erhalten Darstellung laufender Prozesse.

Und das eigentliche Verständnis der ablaufenden Prozesse findet sich beispielsweise in den Werken von Dewey Larson in dieser Passage.

Rotverschiebungen von Quasaren

Obwohl einige der heute als Quasare bekannten Objekte aufgrund ihrer besonderen Spektren bereits als einer neuen und eigenen Klasse von Phänomenen zugehörig erkannt wurden, lässt sich die eigentliche Entdeckung von Quasaren bis ins Jahr 1963 zurückverfolgen, als Martin Schmidt das Spektrum der Radioquelle identifizierte 3C 273 um 16% ins Rote verschoben. Die meisten anderen definierenden Eigenschaften, die ursprünglich Quasaren zugeschrieben wurden, mussten bestimmt werden, als mehr Daten gesammelt wurden. Beispielsweise definierte eine frühe Beschreibung sie als "sternähnliche Objekte, die mit Radioquellen zusammenfallen". Moderne Beobachtungen zeigen jedoch, dass Quasare in den meisten Fällen komplexe Strukturen haben, die definitiv nicht wie Sterne sind, und dass es eine große Klasse von Quasaren gibt, von denen keine Radioemissionen nachgewiesen wurden. Die hohe Rotverschiebung war weiterhin ein Markenzeichen eines Quasars, und sein charakteristisches Merkmal wurde als ein beobachteter Bereich von Größen betrachtet, der sich nach oben ausdehnt. Die für 3C 48 gemessene sekundäre Rotverschiebung betrug 0,369 und lag damit deutlich über der primären Messung von 0,158. Anfang 1967, als 100 Rotverschiebungen verfügbar waren, lag der höchste Wert bei 2,223 und war zum Zeitpunkt der Veröffentlichung auf 3,78 gestiegen.

Die Erweiterung des Rotverschiebungsbereichs über 1,00 warf Interpretationsfragen auf. Basierend auf dem bisherigen Verständnis des Ursprungs der Dopplerverschiebung würde eine Rezessionsrotverschiebung über 1,00 anzeigen, dass die Relativgeschwindigkeit größer als die Lichtgeschwindigkeit ist. Die allgemeine Akzeptanz von Einsteins Ansicht, dass die Lichtgeschwindigkeit die absolute Grenze ist, machte eine solche Interpretation für Astronomen unannehmbar, und man griff auf die Mathematik der Relativitätstheorie zurück, um das Problem zu lösen. Unsere Analyse in Band I zeigt, dass dies eine falsche Anwendung mathematischer Beziehungen in Situationen ist, in denen diese Beziehungen verwendet werden können. Es gibt Widersprüche zwischen den durch Beobachtung erhaltenen und auf indirektem Wege erhaltenen Werten. Zum Beispiel, indem man die Geschwindigkeit misst, indem man die Koordinatenentfernung durch die Stundenzeit dividiert. In solchen Beispielen wird die Relativitätsmathematik (Lorentz-Gleichungen) auf indirekte Messungen angewendet, um sie mit als richtig angenommenen direkten Messungen in Übereinstimmung zu bringen. Dopplerverschiebungen sind direkte Messungen von Geschwindigkeiten, die keiner Korrektur bedürfen. Eine Rotverschiebung von 2,00 zeigt eine relative Auswärtsbewegung mit einem skalaren Wert der doppelten Lichtgeschwindigkeit an.

Obwohl das Problem der hohen Rotverschiebung im traditionellen astronomischen Denken durch einen Trick der Relativitätsmathematik umgangen wurde, erwies sich das damit verbundene Entfernungs-Energie-Problem als unlösbarer und widerstand allen Lösungs- oder Ausweichversuchen.

Wenn sich Quasare in Entfernungen befinden, die von der Kosmologie angegeben werden, dh in Entfernungen, die Rotverschiebungen entsprechen, dann ist die von ihnen ausgehende Energiemenge viel größer, als sie durch den bekannten Prozess der Energieerzeugung erklärt werden kann, da es sich um gewöhnliche Rezessionsrotverschiebungen handelt oder sogar durch irgendeinen plausiblen spekulativen Prozess. Wenn andererseits die Energien auf glaubwürdige Niveaus reduziert werden, indem angenommen wird, dass die Quasare viel näher sind, dann hat die herkömmliche Wissenschaft keine Erklärung für die großen Rotverschiebungen.

Offensichtlich muss etwas getan werden. Die eine oder andere einschränkende Annahme sollte aufgegeben werden. Entweder gibt es bisher unentdeckte Prozesse, die viel mehr Energie produzieren als bereits bekannte Prozesse, oder es gibt unbekannte Faktoren, die die Rotverschiebung eines Quasars über die üblichen Rezessionswerte hinaus treiben. Aus irgendeinem Grund, dessen Begründung schwer zu ergründen ist, glauben die meisten Astronomen, dass die Rotverschiebungsalternative das einzige ist, was eine Überarbeitung oder Erweiterung der bestehenden physikalischen Theorie erfordert. Gegen die Einwände der Befürworter einer nichtkosmologischen Erklärung der Rotverschiebung wird am häufigsten argumentiert, dass die in einer physikalischen Theorie zu messende Hypothese nur als letzter Ausweg akzeptiert werden sollte. Folgendes sehen diese Personen nicht: Der letzte Ausweg ist das Einzige, was übrig bleibt. Wenn wir die Modifikation der bestehenden Theorie zur Erklärung der Rotverschiebungen ausschließen, dann sollte die bestehende Theorie modifiziert werden, um das Ausmaß der Energieerzeugung zu erklären.

Darüber hinaus ist die Energiealternative viel radikaler, da sie nicht nur völlig unbekannte neue Prozesse erfordert, sondern auch eine enorme Steigerung des Erzeugungsmaßstabs über das derzeit bekannte Niveau hinaus beinhaltet. Andererseits ist in einer Rotverschiebungssituation alles, was erforderlich ist, selbst wenn eine Lösung basierend auf bekannten Prozessen nicht erhalten werden kann, ein neuer Prozess. Er gibt nicht vor, mehr zu erklären, als jetzt als das Vorrecht des bekannten Rezessionsprozesses anerkannt wird; es wird einfach verwendet, um Rotverschiebungen an weniger entfernten räumlichen Orten zu erzeugen. Selbst ohne neue Informationen aus der Entwicklung der Theorie des Bewegungsuniversums sollte es offensichtlich sein, dass die Rotverschiebungsalternative ein viel besserer Weg ist, um die derzeitige Sackgasse zwischen Quasarenergie- und Rotverschiebungstheorien zu durchbrechen. Aus diesem Grund ist die Erklärung, die sich aus der Anwendung der Theorie des umgekehrten Systems zur Lösung des Problems ergibt, so bedeutsam.

Eine solche Argumentation ist etwas akademisch, da wir die Welt so akzeptieren, wie sie ist, ob es uns gefällt oder nicht, was wir vorfinden. Es sollte jedoch beachtet werden, dass auch hier, wie in vielen Beispielen auf den vorherigen Seiten, die Antwort, die als Ergebnis einer neuen theoretischen Entwicklung erscheint, die einfachste und logischste Form annimmt. Natürlich beinhaltet die Antwort auf das Quasarproblem keinen Bruch mit den meisten Grundlagen, wie es Astronomen erwarten würden, die einer nicht-kosmologischen Erklärung für Rotverschiebungen zustimmen. Aus ihrer Sicht der Situation sollte ein neuer physikalischer Prozess oder ein neues Prinzip einbezogen werden, um der Rezession der Quasar-Rotverschiebung eine „Nicht-Geschwindigkeitskomponente“ hinzuzufügen. Wir finden, dass kein neuer Prozess oder Prinzip erforderlich ist. Die zusätzliche Rotverschiebung ist einfach das Ergebnis der zusätzlichen Geschwindigkeit, der Geschwindigkeit, die aufgrund der Unfähigkeit, im traditionellen räumlichen Bezugsrahmen dargestellt zu werden, dem Bewusstsein entgangen ist.

Wie oben ausgeführt, sind der Grenzwert der Explosionsgeschwindigkeit und die Rotverschiebung zwei resultierende Einheiten in einer Dimension. Wenn die Burst-Geschwindigkeit gleichmäßig auf zwei aktive Dimensionen in der Zwischenregion aufgeteilt wird, kann der Quasar in eine zeitliche Bewegung umgewandelt werden, wenn die Burst-Komponente der Rotverschiebung in der ursprünglichen Dimension 2,00 und die Gesamtrotverschiebung des Quasars 2,326 beträgt. Als Quasare und Pulsare veröffentlicht wurden, war nur eine Quasar-Rotverschiebung veröffentlicht worden, die 2,326 um einen signifikanten Betrag überstieg. Wie in dieser Arbeit ausgeführt wird, ist die Rotverschiebung von 2,326 kein absolutes Maximum, sondern das Niveau, bei dem der Übergang der Quasarbewegung in einen neuen Zustand stattfindet, der, soweit erlaubt, stattfinden kann. Der sehr hohe Wert von 2,877, der dem Quasar 4C 05 34 zugewiesen wurde, deutete also entweder auf die Existenz eines Prozesses hin, durch den die Transformation, die theoretisch bei 2,326 stattfinden könnte, verzögert wurde, oder auf einen Messfehler. Angesichts des Fehlens anderer verfügbarer Daten erschien die Wahl zwischen den beiden Alternativen zum damaligen Zeitpunkt nicht wünschenswert. Viele zusätzliche Rotverschiebungen über 2,326 wurden in den Folgejahren gefunden; und es zeigte sich, dass die Ausweitung von Quasar-Rotverschiebungen auf höhere Niveaus ein häufiges Phänomen ist. Daher wurde die theoretische Situation überarbeitet und die Natur des bei höheren Rotverschiebungen ablaufenden Prozesses aufgeklärt.

Wie in Band 3 beschrieben, ist der Rotverschiebungsfaktor von 3,5, der unterhalb des Niveaus von 2,326 vorherrscht, das Ergebnis einer gleichmäßigen Verteilung von sieben Einheiten äquivalenten Raums zwischen der Dimension parallel zur Dimension der Bewegung im Raum und der Dimension senkrecht dazu . Diese Gleichverteilung ist das Ergebnis der Wirkung der Wahrscheinlichkeit, wenn keine Einflüsse zugunsten einer Verteilung über eine andere vorliegen, und andere Verteilungen sind vollständig ausgeschlossen. Es besteht jedoch eine kleine, aber signifikante Wahrscheinlichkeit einer ungleichen Verteilung. Anstelle der üblichen Verteilung von 3½ - 3½ von sieben Geschwindigkeitseinheiten könnte die Aufteilung 4 - 3, 4½ - 2½ usw. werden. Die Gesamtzahl der Quasare mit Rotverschiebungen über dem Niveau, das der 3½-3½-Verteilung entspricht, ist relativ gering. Und es wurde nicht erwartet, dass eine zufällige Gruppe von mäßiger Größe, sagen wir 100 Quasare, mehr als einen solchen Quasar (falls vorhanden) enthalten würde.

Eine schiefe Verteilung in einer Dimension hat keine signifikanten beobachtbaren Auswirkungen auf niedrigere Geschwindigkeitsniveaus (obwohl sie in einer Studie wie der Arp-Pooling-Analyse zu anomalen Ergebnissen führen würde, wenn sie häufiger vorkäme). Aber es macht sich bei höheren Pegeln bemerkbar, da es zu Rotverschiebungen führt, die die übliche Grenze von 2,326 überschreiten. Aufgrund der Natur zweiten Grades (quadratisch) der interregionalen Verbindung werden die 8 Einheiten, die an der Explosionsgeschwindigkeit beteiligt sind, von denen 7 in der Zwischenregion liegen, zu 64 Einheiten, von denen 56 in dieser Region liegen. Daher werden mögliche Rotverschiebungsfaktoren über 3,5 in Schritten von 0,125 erhöht. Das theoretische Maximum, das einer Verteilung in nur einer Dimension entspricht, wäre 7,0, aber die Wahrscheinlichkeit wird auf einem niedrigeren Niveau, vermutlich irgendwo um 6,0, unbedeutend. Die entsprechenden Rotverschiebungswerte liegen in der Spitze bei etwa 4,0.

Eine Erhöhung des Rotverschiebungsfaktors aufgrund einer Änderung der Verteilung in der Dimension beinhaltet keine Vergrößerung der Entfernung im Raum. Daher sind alle Quasare mit Rotverschiebungen von 2,326 und mehr ungefähr gleich weit im Raum entfernt. Dies ist die Erklärung für die scheinbare Diskrepanz, die mit der beobachteten Tatsache verbunden ist, dass die Helligkeit von Quasaren mit extrem hohen Rotverschiebungen vergleichbar mit der von Quasaren mit einem Rotverschiebungsbereich von etwa 2,00 ist.

Die Explosionen von Sternen, die eine Kette von Ereignissen auslösen, die zur Emission eines Quasars aus der Ursprungsgalaxie führen, reduzieren einen Großteil der Materie der explodierenden Sterne auf kinetische und radiale Energie. Der Rest der Sternmasse zerfällt in Gas- und Staubpartikel. Ein Teil des verstreuten Materials dringt in die Sektoren der Galaxie ein, die die Explosionsregion umgeben, und wenn ein solcher Sektor als Quasar ausgestoßen wird, enthält er sich schnell bewegendes Gas und Staub. Da die maximalen Teilchengeschwindigkeiten höher sind als die Geschwindigkeiten, die erforderlich sind, um der Anziehungskraft einzelner Sterne zu entkommen, dringt dieses Material allmählich nach außen und nimmt schließlich die Form einer Staub- und Gaswolke um den Quasar an - die Atmosphäre, wie wir sie nennen können es. Strahlung von den Sternen, aus denen der Quasar besteht, wandert durch die Atmosphäre und erhöht die Absorption von Linien im Spektrum. Das Streumaterial, das den relativ jungen Quasar umgibt, bewegt sich mit dem Hauptkörper, und die Rotverschiebungsabsorption ist ungefähr gleich der Strahlungsmenge.

Wenn sich der Quasar nach außen bewegt, werden seine Bestandteile älter, und einige von ihnen erreichen in der Endphase ihrer Existenz akzeptable Grenzen. Dann explodieren solche Sterne in den bereits beschriebenen Typ-II-Supernovae. Wie wir gesehen haben, schleudern Explosionen eine Wolke von Produkten nach außen in den Weltraum und eine zweite ähnliche Wolke zeitlich nach außen (äquivalent zu einem Ausstoß nach innen in den Weltraum). Wenn die Geschwindigkeit der rechtzeitig ausgestoßenen Explosionsprodukte der Geschwindigkeit des Quasars, der sich bereits nahe der Sektorengrenze befindet, überlagert wird, gelangen die Produkte in den Weltraumsektor und verschwinden.

Die Auswärtsbewegung der in den Weltraum geschleuderten Explosionsprodukte entspricht der zeitlichen Einwärtsbewegung. Daher ist es das Gegenteil der zeitlichen Auswärtsbewegung des Quasars. Wenn die Einwärtsbewegung unabhängig beobachtet werden könnte, würde sie eine Blauverschiebung erzeugen, da sie auf uns gerichtet wäre, nicht von uns weg. Da eine solche Bewegung jedoch nur in Kombination mit der Auswärtsbewegung des Quasars auftritt, reduziert sie die resultierende Auswärtsgeschwindigkeit und das Ausmaß der Rotverschiebung. Somit bewegen sich die sich langsam bewegenden Produkte der sekundären Explosionen auf die gleiche Weise wie der Quasar selbst nach außen, und die inversen Geschwindigkeitskomponenten verzögern einfach ihre Ankunft an dem Punkt, an dem die zeitliche Umwandlung in Bewegung stattfindet.

Daher ist ein Quasar in einem der letzten Stadien seiner Existenz nicht nur von einer Atmosphäre umgeben, die sich mit dem Quasar selbst bewegt, sondern auch von einer oder mehreren Teilchenwolken, die sich zeitlich vom Quasar entfernen (äquivalenter Raum). Jede Partikelwolke trägt zur Absorption der Rotverschiebung bei, die sich von der Emissionsmenge durch die Menge an Einwärtsgeschwindigkeit unterscheidet, die den Partikeln durch interne Explosionen verliehen wird. Wie in der Diskussion über die Natur der Skalarbewegung ausgeführt wurde, kann jedes Objekt, das sich auf diese Weise bewegt, auch eine Vektorbewegung annehmen. Die Vektorgeschwindigkeiten der Quasarkomponenten sind klein im Vergleich zu ihren Skalargeschwindigkeiten, aber sie können groß genug sein, um einige messbare Abweichungen von den Skalaren zu erzeugen. In einigen Fällen führt dies zu einer Rotverschiebungsabsorption oberhalb des Emissionsniveaus. Aufgrund der aus den Sekundärexplosionen resultierenden Auswärtsgeschwindigkeiten liegen alle anderen Rotverschiebungsabsorptionen außer den Emissionswerten unter den Emissionsrotverschiebungen.

Die den emittierten Partikeln gegebenen Geschwindigkeiten haben keinen signifikanten Einfluss auf die Rezession z, ebenso wie eine Zunahme der effektiven Geschwindigkeit über das Niveau von 2,326 hinaus; daher findet die Änderung im Rotverschiebungskoeffizienten statt und ist auf Schritte von 0,125 begrenzt, die minimale Änderung in diesem Koeffizienten. Die mögliche Absorption von Rotverschiebungen erfolgt also durch regelmäßige Größen, die sich um 0,125z ½ voneinander unterscheiden. Da der z-Wert von Quasaren bei 0,326 ein Maximum erreicht und alle Rotverschiebungsvariabilität über 2,326 auf Änderungen des Rotverschiebungskoeffizienten zurückzuführen ist, sind die theoretischen Werte einer möglichen Rotverschiebungsabsorption für alle Quasare identisch und stimmen mit den möglichen Rotverschiebungen der Emission überein .

Da die meisten beobachteten Quasare mit hoher Rotverschiebung relativ alt sind, befinden sich ihre Bestandteile in einem Zustand extremer Aktivität. Diese vektorielle Bewegung führt zu einer gewissen Unsicherheit in die Emund macht es unmöglich, eine exakte Korrelation zwischen Theorie und Beobachtung zu demonstrieren. Bei der Rotverschiebungsabsorption ist die Situation günstiger, da die gemessenen Extinktionswerte für jeden der aktiveren Quasare Reihen bilden und der Zusammenhang zwischen den Reihen auch dann nachgewiesen werden kann, wenn die Einzelwerte einen signifikanten Grad haben der Ungewissheit.

Als Ergebnis der Explosion ist die Rotverschiebung das Produkt aus dem Rotverschiebungsfaktor und z ½ , wobei jeder Quasar mit einer Rezessionsrate z von weniger als 0,326 seinen eigenen Satz möglicher Rotverschiebungsabsorptionen hat und aufeinanderfolgende Mitglieder jeder Serie sich um 0,125 z unterscheiden 2 . Eines der größten bisher erforschten Systeme in diesem Bereich ist Quasar 0237-233.

Es dauert normalerweise lange, bis eine beträchtliche Anzahl von Quasarsternen die Altersgrenze erreicht hat, die eine explosive Aktivität auslöst. Dementsprechend tritt eine von den Emissionswerten abweichende Rotverschiebungsabsorption erst auf, wenn der Quasar den Rotverschiebungsbereich oberhalb von 1,75 erreicht. Aus der Art des Verfahrens ergibt sich jedoch, dass es Ausnahmen von dieser allgemeinen Regel gibt. Die äußeren, neu akkretierten Teile der Ursprungsgalaxie bestehen hauptsächlich aus jüngeren Sternen, aber besondere Bedingungen während des Wachstums der Galaxie, wie z. B. eine relativ junge Konjunktion mit einer anderen großen Population, können eine Konzentration älterer Sterne in den Teil der Struktur von einführen die Galaxie, die durch die Explosion ausgestoßen wurde. . Ältere Sterne erreichen dann Altersgrenzen und leiten eine Kette von Ereignissen ein, die früher als gewöhnlich eine Rotverschiebungsabsorption im Quasar-Lebensstadium erzeugen. Es scheint jedoch nicht, dass die Anzahl alter Sterne in einem neu emittierten Quasar groß genug ist, um eine interne Aktivität zu erzeugen, die zu einem System intensiver Rotverschiebungsabsorption führt.

Im höheren Rotverschiebungsbereich kommt ein neuer Faktor ins Spiel; es beschleunigt den Trend zu einer stärkeren Absorption von Rotverschiebungen. Um in die staubigen und gasförmigen Komponenten eines Quasars die zum Auslösen des Absorptionssystems erforderlichen Geschwindigkeitsinkremente einzubringen, ist normalerweise eine erhebliche Intensität explosiver Aktivität erforderlich. Jenseits von zwei Einheiten der Explosionsgeschwindigkeit gibt es jedoch keine solche Beschränkung. Hier unterliegen die diffusen Komponenten kosmischen Sektorbedingungen, die dazu neigen, die inverse Geschwindigkeit zu verringern (äquivalent zu einer Zunahme der Geschwindigkeit), wodurch während der normalen Quasarentwicklung eine zusätzliche Rotverschiebungsabsorption erzeugt wird, ohne dass eine weitere Energieerzeugung im Quasar erforderlich ist. Oberhalb dieses Niveaus „zeigen alle Quasare starke Absorptionslinien“. Strittmatter und Williams, deren Mitteilung die obige Aussage entnommen ist, sagen weiter:

„Es sieht so aus, als ob es einen Schwellenwert für das Vorhandensein von absorbiertem Material in der Rotverschiebungsemission um 2,2 gibt.“

Diese empirische Schlussfolgerung stimmt mit unserer theoretischen Entdeckung überein, dass es eine eindeutige Sektorengrenze bei Rotverschiebung 2,326 gibt.

Zusätzlich zur Rotverschiebungsabsorption in optischen Spektren, auf die sich die obige Diskussion bezieht, findet man auch Rotverschiebungsabsorption bei Radiofrequenzen. Die erste Entdeckung dieser Art in der Emission des Quasars 3C 286 erregte beträchtliches Interesse aufgrund des weit verbreiteten Eindrucks, dass es einer Erklärung bedarf, um die Absorption von Radiofrequenzen zu erklären, die sich von der Absorption optischer Frequenzen unterscheidet. Die ersten Forscher kamen zu dem Schluss, dass die Rotverschiebung von Radiofrequenzen auf die Absorption von neutralem Wasserstoff in einigen Galaxien zwischen uns und dem Quasar zurückzuführen ist. Da in diesem Fall die Rotverschiebungsabsorption etwa 80% beträgt, betrachteten sie die Beobachtungen als Beweis für die kosmologische Rotverschiebungshypothese. Basierend auf der Theorie des Bewegungsuniversums bringt die Funküberwachung nichts Neues. Der in Quasaren ablaufende Absorptionsprozess ist auf Strahlung aller Frequenzen anwendbar. Und das Vorhandensein von Rotverschiebungsabsorption bei Hochfrequenz hat die gleiche Bedeutung wie das Vorhandensein von Rotverschiebungsabsorption bei optischer Frequenz. Die gemessenen Rotverschiebungen der Radiofrequenzen für 3C 286 während Emission und Absorption liegen in der Größenordnung von 0,85 bzw. 0,69. Bei einem Rotverschiebungsfaktor von 2,75 beträgt die theoretische Rotverschiebungsabsorption entsprechend einem Emissionswert von 0,85 0,68.

Das von einem Stern ausgesandte Licht ist global betrachtet eine elektromagnetische Schwingung. Lokal betrachtet besteht diese Strahlung aus Lichtquanten - Photonen, die Energieträger im Weltraum sind. Wir wissen jetzt, dass das emittierte Lichtquant das nächste Elementarteilchen des Weltraums anregt, das die Anregung auf das Nachbarteilchen überträgt. Aufgrund des Energieerhaltungssatzes muss in diesem Fall die Lichtgeschwindigkeit begrenzt werden. Dies zeigt den Unterschied zwischen der Ausbreitung von Licht und Information, die (Information) in Abschnitt 3.4 betrachtet wurde. Eine solche Vorstellung von Licht, Raum und der Art der Wechselwirkungen hat zu einer Veränderung der Vorstellung vom Universum geführt. Daher sollte das Konzept der Rotverschiebung als Zunahme der Wellenlängen im Spektrum der Quelle (Verschiebung von Linien zum roten Teil des Spektrums) im Vergleich zu den Linien der Referenzspektren überprüft und die Art des Auftretens dieses Effekts überprüft werden festgelegt werden (siehe Einleitung, Absatz 7 und ).

Die Rotverschiebung hat zwei Gründe. Erstens ist bekannt, dass die Rotverschiebung aufgrund des Doppler-Effekts auftritt, wenn die Bewegung der Lichtquelle relativ zum Betrachter zu einer Vergrößerung des Abstands zwischen ihnen führt.

Zweitens tritt aus Sicht der Fraktalphysik eine Rotverschiebung auf, wenn der Emitter in den Bereich eines großen elektrischen Feldes des Sterns gebracht wird. Dann werden in einer neuen Interpretation dieses Effekts mehrere Lichtquanten – Photonen – erzeugt

eine andere Schwingungsfrequenz im Vergleich zum terrestrischen Normal, bei dem das elektrische Feld vernachlässigbar ist. Dieser Einfluss des elektrischen Feldes des Sterns auf die Strahlung führt sowohl zu einer Abnahme der Energie des entstehenden Quants als auch zu einer Abnahme der das Quant charakterisierenden Frequenz; Dementsprechend ist die Strahlungswellenlänge = C / (C ist die Lichtgeschwindigkeit, ungefähr gleich 3 · 10 8 m / s). Da das elektrische Feld des Sterns auch die Schwerkraft des Sterns bestimmt, werden wir den Effekt der Erhöhung der Strahlungswellenlänge mit dem alten Begriff "Gravitationsrotverschiebung" bezeichnen.

Ein Beispiel für eine gravitative Rotverschiebung ist die beobachtete Linienverschiebung in den Spektren der Sonne und der Weißen Zwerge. Es ist die Wirkung der roten Gravitationsverschiebung, die jetzt zuverlässig für Weiße Zwerge und für die Sonne festgestellt wird. Die gravitative Rotverschiebung, die der Geschwindigkeit entspricht, beträgt für Weiße Zwerge 30 km/s und für die Sonne etwa 250 m/s. Der Unterschied zwischen den Rotverschiebungen der Sonne und der Weißen Zwerge um zwei Größenordnungen ist auf die unterschiedlichen elektrischen Felder dieser physischen Objekte zurückzuführen. Betrachten wir dieses Problem genauer.

Wie oben erwähnt, hat ein im elektrischen Feld eines Sterns emittiertes Photon eine veränderte Schwingungsfrequenz. Um die Rotverschiebungsformel herzuleiten, verwenden wir die Beziehung (3.7) für die Photonenmasse: m ν = h /C 2 = µ/С 2 , wobei µ die Photonenenergie proportional zu seiner Frequenz ν ist. Wir sehen also, dass die relativen Änderungen der Masse und Frequenz des Photons gleich sind, also stellen wir sie in dieser Form dar: m ν /m ν = / = …/С 2 .

Die Änderung der Energie AE des entstehenden Photons wird durch das elektrische Potential des Sterns verursacht. Das elektrische Potential der Erde wird dabei aufgrund ihrer Kleinheit nicht berücksichtigt. Dann ist die relative Rotverschiebung eines von einem Stern mit elektrischem Potential φ und Radius R emittierten Photons im SI-System gleich.

RED SHIFT, eine Zunahme der Wellenlängen (Abnahme der Frequenzen) der elektromagnetischen Strahlung einer Quelle, die sich in einer Verschiebung von Spektrallinien oder anderen Details des Spektrums zum roten (langwelligen) Ende des Spektrums äußert. Die Rotverschiebung wird üblicherweise abgeschätzt, indem die Verschiebung der Position der Linien im Spektrum des beobachteten Objekts relativ zu den Spektrallinien einer Referenzquelle mit bekannten Wellenlängen gemessen wird. Quantitativ wird die Rotverschiebung durch die Größe der relativen Zunahme der Wellenlängen gemessen:

Z \u003d (λ in -λ exp) / λ exp,

wobei λ prin und λ isp - jeweils die Länge der empfangenen Welle und der von der Quelle emittierten Welle.

Es gibt zwei mögliche Ursachen für Rotverschiebung. Es kann am Doppler-Effekt liegen, wenn die beobachtete Strahlungsquelle entfernt wird. Wenn in diesem Fall z « 1, dann ist die Entfernungsgeschwindigkeit ν = cz, wobei c die Lichtgeschwindigkeit ist. Wenn der Abstand zur Quelle abnimmt, wird eine Verschiebung des entgegengesetzten Vorzeichens beobachtet (die sogenannte Violettverschiebung). Bei Objekten in unserer Galaxie überschreiten sowohl die Rot- als auch die Violettverschiebung z= 10 -3 nicht. Bei hohen Geschwindigkeiten vergleichbar mit Lichtgeschwindigkeit tritt aufgrund relativistischer Effekte auch dann eine Rotverschiebung auf, wenn die Quellengeschwindigkeit quer zur Sichtlinie gerichtet ist (Transversal-Doppler-Effekt).

Ein Spezialfall der Doppler-Rotverschiebung ist die kosmologische Rotverschiebung, die in den Spektren von Galaxien beobachtet wird. Die kosmologische Rotverschiebung wurde erstmals 1912-14 von V. Slifer entdeckt. Sie entsteht durch die Vergrößerung der Entfernungen zwischen Galaxien, bedingt durch die Ausdehnung des Universums, und wächst im Mittel linear mit zunehmender Entfernung von der Galaxie (Hubble's Law). Für nicht zu große Rotverschiebungen (z< 1) закон Хаббла обычно используется для оценки расстояний до внегалактических объектов. Наиболее далёкие наблюдаемые объекты (галактики, квазары) имеют красные смещения, существенно превышающие z = 1. Известно несколько объектов с z >6. Bei solchen Werten von z wird die von der Quelle im sichtbaren Bereich des Spektrums emittierte Strahlung im IR-Bereich empfangen. Aufgrund der Endlichkeit der Lichtgeschwindigkeit werden Objekte mit großen kosmologischen Rotverschiebungen so beobachtet wie vor Milliarden von Jahren, in der Ära ihrer Jugend.

Gravitationsrotverschiebung tritt auf, wenn sich der Lichtempfänger in einem Bereich mit einem niedrigeren Gravitationspotential φ als die Quelle befindet. In der klassischen Interpretation dieses Effekts verlieren Photonen einen Teil ihrer Energie, um die Schwerkraft zu überwinden. Dadurch nimmt die die Energie des Photons charakterisierende Frequenz ab und die Wellenlänge nimmt entsprechend zu. Für schwache Gravitationsfelder ist der Wert der Gravitationsrotverschiebung gleich z g = Δφ/с 2 , wobei Δφ die Differenz zwischen den Gravitationspotentialen der Quelle und des Empfängers ist. Daraus folgt, dass für kugelsymmetrische Körper z g = GM/Rc 2 , wobei M und R die Masse und der Radius des strahlenden Körpers sind, G die Gravitationskonstante ist. Eine genauere (relativistische) Formel für nicht rotierende Kugelkörper lautet:

zg \u003d (1 -2GM / Rc 2) -1/2 - 1.

Gravitations-Rotverschiebung wird in den Spektren dichter Sterne (Weiße Zwerge) beobachtet; für sie z g ≤10 -3 . Die gravitative Rotverschiebung wurde 1925 im Spektrum des Weißen Zwergs Sirius B entdeckt (W. Adams, USA). Strahlung aus den inneren Regionen von Akkretionsscheiben um Schwarze Löcher sollte die stärkste gravitative Rotverschiebung aufweisen.

Eine wichtige Eigenschaft jeder Art von Rotverschiebung (Doppler, kosmologische, gravitative) ist das Fehlen einer Abhängigkeit von z von der Wellenlänge. Diese Schlussfolgerung wird experimentell bestätigt: Bei gleicher Strahlungsquelle haben die Spektrallinien im optischen, Radio- und Röntgenbereich die gleiche Rotverschiebung.

Lit.: Zasov A. V., Postnov K. A. Allgemeine Astrophysik. Fryazino, 2006.