შინაარსზე გადასვლა

წითელი წანაცვლება

მასალა ვიკიპედიიდან — თავისუფალი ენციკლოპედია
შორეულ გალაქტიკათა სუპერგროვის ხილული სპექტრის შთანთქმის ხაზები (მარჯვნივ) შედარებული მზის ხილული სპექტრის შთანთქმის ხაზებთან (მარცხნივ). ისრები მიუთითებს წითელ წანაცვლებაზე. ტალღის სიგრძე იზრდება წითელი ფერისკენ და მის მიღმა (სიხშირე მცირდება).

წითელი წანაცვლება (ინგლ. redshift) — ელექტრომაგნიტური გამოსხივებაში ტალღების სიხშირის შემცირება; დოპლერის ეფექტის კერძო შეემთხვევა. სახელწოდება ასახავს იმას, რომ სპექტრის ხილულ უბანში განლაგებული ხაზები, ამ უბნის წითელი ბოლოსკენ წვანაცვლდებიან; ეს ეფექტი ტალღის სიგრძძეთა სხვა დიაპაზონებშიც ვლინდება სააპირისპირო მოვლენას — გამოსხივების სიხშიარის ზრდას — ცისფერ (ინგლ. blueshift; ასევე იისფერი ან ულტრაიისფერი[1]) წანაცვლებას უწოდებენ.

ასტრონომიასა და კოსმოლოგიაში წითელი წანაცვლების სამი სახეობა გვხვდება: დოპლერის წითელი წანაცვლება, რომელიც განპირობებულია გამოსხივების წყაროების ფარდობითი მოძრაობით; გრავიტაციული წითელი წანაცვლება, რომელიც წარმოიქმნება გრავიტაციული პოტენციალის არედან გამოსხივების გამოსვლისას და კოსმოლოგიური წითელი წანაცვლება, რომელიც სამყაროს გაფართოებითაა გამოწვეული. წითელი წანაცვლების სიდიდე ხშირად აღინიშნება ასო „z“-თი, რაც შეესაბამება ტალღის სიგრძის ფარდობით ცვლილებას (დადებითია წითელი წანაცვლებისთვის და უარყოფითი — ლურჯისთვის), ასევე ტალღის სიგრძეთა შეფარდებით — 1 + z (რაც 1-ზე მეტია წითელი წანაცვლების შემთხვევაში და 1-ზე ნაკლები — ცისფერის დროს). წითელი წანაცვლების ავტომატიზებული ასტრონომიული კვლევები მნიშვნელოვანი ინსტრუმენტია სამყაროს მსხვილმასშტაბიანი სტრუქტურის შესასწავლად. წითელი და ცისფერი წანაცვლებები ასევე შეიძლება დაკავშირებული იყოს ფოტონის ენერგიასთან და, პლანკის კანონის მეშვეობით, აბსოლუტურად შავი სხეულის შესაბამის ტემპერატურასთან.

ძლიერი წითელი წანაცვლების მაგალითებია გამა-გამოსხივება, რომელიც აღიქმება როგორც რენტგენის სხივები, ან თავდაპირველად ხილული სინათლე, რომელიც რადიოტალღებად აღიქმება. დიდი აფეთქების დროინდელი საწყისი 3000K ტემპერატურის მქონე გამოსხივება ძლიერად წაინაცვლა წითელი სპექტრისკენ და გარდაიქმნა 3K ტემპერატურის მქონე კოსმოსურ მიკროტალღურ ფონურ გამოსხივებად. უფრო სუსტი წითელი წანაცვლებები შეინიშნება ასტრონომიული ობიექტების სპექტროსკოპიული დაკვირვებისას და გამოიყენება ისეთ მიწიერ ტექნოლოგიებში, როგორიცაა დოპლერის რადარები და სიჩქარის საზომი რადარები. გრავიტაციული ტალღები, რომლებიც ასევე სინათლის სიჩქარით ვრცელდება, ექვემდებარება წითელი წანაცვლების იმავე მოვლენებს.[1]

არსებობს სხვა ფიზიკური პროცესებიც, რომლებმაც შეიძლება გამოიწვიოს ელექტრომაგნიტური გამოსხივების სიხშირის ცვლილება, მათ შორის გაბნევა და ოპტიკური ეფექტები. თუმცა, შედეგად მიღებული ცვლილებები განსხვავდება (ასტრონომიული) წითელი წანაცვლებისგან და, როგორც წესი, ასე არ მოიხსენიება.

ისტორია

[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

ამ დარგის ისტორია XIX საუკუნეში, კლასიკური ტალღური მექანიკის განვითარებისა და დოპლერის ეფექტთან დაკავშირებული მოვლენების შესწავლის პარალელურად დაიწყო. ეფექტს სახელი ავსტრიელი მათემატიკოსის, კრისტიან დოპლერის პატივსაცემად ეწოდა. მან ამ მოვლენის პირველი ფიზიკური ახსნა 1842 წელს წარმოადგინა.[2][3] 1845 წელს ჰოლანდიელმა მეცნიერმა კრისტოფერუს ბეის-ბალომ ეს ჰიპოთეზა ხმოვანი ტალღებისთვის შეამოწმა და დაადასტურა.[4] დოპლერმა სწორად ივარაუდა, რომ ეს მოვლენა ყველა სახის ტალღას შეეხებოდა. კერძოდ, მან გამოთქვა მოსაზრება, რომ ვარსკვლავების ფერის ცვალებადობა შესაძლოა დედამიწის მიმართ მათი მოძრაობით ყოფილიყო განპირობებული.[5]

დოპლერის ნაშრომის შესახებ არაფერი იცოდა ფრანგმა ფიზიკოსმა იპოლიტ ფიზომ, რომელმაც 1848 წელს ივარაუდა, რომ ვარსკვლავების სპექტრალური ზოლის წანაცვლება შესაძლოა დედამიწის მიმართ მათი მოძრაობის სიჩქარის გასაზომად ყოფილიყო გამოყენებული.[3] 1850 წელს ფრანსუა-ნაპოლეონ-მარი მუანიომ გააანალიზა როგორც დოპლერის, ისე ფიზოს იდეები პუბლიკაციაში, რომელიც ჯეიმზ კლერკ მაქსველმა და უილიამ ჰაგინზმა წაიკითხეს. თავდაპირველად ისინი იმ აზრს იზიარებდნენ, რომ ვარსკვლავების ფერი მათი ქიმიური შემადგენლობით იყო განპირობებული, თუმცა 1868 წლისთვის ჰაგინსი გახდა პირველი, ვინც სპექტრული წანაცვლების ანალიზის საფუძველზე განსაზღვრა დედამიწიდან დაშორების მიმართულებით მოძრავი ვარსკვლავის სიჩქარე.[6][3]

1871 წელს დადასტურდა ოპტიკური წითელი წანაცვლების არსებობა: ეს მოვლენა მზის ბრუნვის გამოყენებით ფრაუნჰოფერის ხაზებში დაფიქსირდა (წითელ სპექტრულ არეში, დაახლოებით 0.1 ანგსტრემის ოდენობით).[7] 1887 წელს ჰერმან კარლ ფოგელმა და იულიუს შაინერმა აღმოაჩინეს „წლიური დოპლერის ეფექტი“ — ეკლიპტიკის მახლობლად მდებარე ვარსკვლავების დოპლერისეული წანაცვლების სეზონური (წლიური) ცვლილება, რაც დედამიწის ორბიტალური მოძრაობით იყო გამოწვეული.[8] 1901 წელს არისტარხ ბელოპოლსკიმ ლაბორატორიულ პირობებში, მბრუნავი სარკეების სისტემის გამოყენებით, ოპტიკური წითელი წანაცვლება დაადასტურა.[9][7]

1912 წელს დაწყებული დაკვირვებების შედეგად ვესტო სლიფერმა აღმოაჩინა, რომ ანდრომედეს გალაქტიკას „ცისფერი წანაცვლება“ ახასიათებდა, რაც იმაზე მიუთითებდა, რომ იგი დედამიწისკენ მოძრაობდა.[10] სლიფერმა თავისი გაზომვების შედეგები პირველად „ლოუელის ობსერვატორიის ბიულეტენის“ პირველ ნომერში გამოაქვეყნა.[11] სამი წლის შემდეგ მან ჟურნალ „Popular Astronomy“-ში მიმოხილვითი სტატია დაწერა.[12] მასში იგი აღნიშნავდა: „ადრეულმა აღმოჩენამ, რომ ანდრომედეს დიდ სპირალურ გალაქტიკას გააჩნდა საკმაოდ გამორჩეული სიჩქარე — –300 კმ/წმ, აჩვენა იმ დროისთვის არსებული მეთოდების შესაძლებლობები, რომლებიც იძლეოდა არა მხოლოდ სპირალური გალაქტიკების სპექტრების, არამედ მათი სიჩქარეების შესწავლის საშუალებასაც“.[12] სლიფერმა წარმოადგინა მონაცემები ცის სფეროზე მიმოფანტული 15 სპირალური ნისლეულის სიჩქარის შესახებ. მათგან სამის გარდა, ყველა დანარჩენს აღენიშნებოდა „დადებითი“ (ანუ დაშორებისკენ მიმართული) სიჩქარე.[10]

1923 წლამდე ნისლეულების ბუნება გაურკვეველი იყო. იმ დროისთვის ედუინ ჰაბლმა დაადგინა, რომ ეს ობიექტები გალაქტიკები იყო და შეიმუშავა მანძილის გაზომვის მეთოდი, რომელიც ეფუძნებოდა ცეფეიდი ცვალებადი ვარსკვლავების „პერიოდი-სიკაშკაშის“ დამოკიდებულებას. ამან შესაძლებელი გახადა ვილემ დე სიტერის 1917 წლის ვარაუდის შემოწმება, რომლის თანახმადაც, წითელ წანაცვლებასა და მანძილს შორის კავშირი უნდა არსებულიყო. 1929 წელს ჰაბლმა ერთმანეთს დაუკავშირა მანძილის შესახებ საკუთარი შეფასებები, სლიფერის ანგარიშებიდან აღებული წითელი წანაცვლების მონაცემები და მილტონ ჰიუმასონის გაზომვების შედეგები. მან გამოავლინა მიახლოებითი კავშირი წითელ წანაცვლებასა და მანძილს შორის — შედეგი, რომელიც დღეს ჰაბლის კანონის სახელითაა ცნობილი.[10][13][14]

1920-იან წლებში ასევე ვითარდებოდა თეორიები, რომლებიც წითელ წანაცვლებასა და მანძილს შორის კავშირს ეხებოდა. დე სიტერის მიერ აღწერილი ფარდობითობის ზოგადი თეორიის განტოლებების ამონახსნი მატერიას არ მოიცავდა, თუმცა 1922 წელს ალექსანდრ ფრიდმანმა, ხახუნის არმქონე სითხის მოდელებზე დაყრდნობით, მიიღო დინამიკური ამონახსნები, რომლებიც დღეს ფრიდმანის განტოლებების სახელითაა ცნობილი.[15] 1927 წელს ჟორჟ ლემეტრმა დამოუკიდებლად გამოიყვანა მსგავსი განტოლებები. მისი ანალიზი ფართოდ ცნობილი გახდა ჰაბლის მნიშვნელოვანი პუბლიკაციის გამოქვეყნების პერიოდში.[10]

1930 წლის დასაწყისისთვის, წითელი წანაცვლების გაზომვებისა და თეორიული მოდელების ერთობლიობამ მნიშვნელოვანი გარღვევა მოახდინა კოსმოლოგიის ახალ მეცნიერებაში: დადგინდა, რომ სამყაროს გააჩნდა ისტორია და მისი გაფართოების შესწავლა შესაძლებელი იყო ფიზიკური მოდელების მეშვეობით, რომლებიც დაკვირვებით ასტრონომიულ მონაცემებს ეყრდნობოდა.[10]

კოსმოლოგიური წითელი წანაცვლების აღმოჩენისას ფრიც ცვიკიმ წამოაყენა ჰიპოთეზა ეფექტის შესახებ, რომელიც „დაღლილი სინათლის“ სახელითაა ცნობილი. თუმცა, ეს მოდელი დიდწილად უარყოფილ იქნა Ia ტიპის სუპერნოვების დაკვირვებისას გამოვლენილი დროის შუალედების გაჭიმვის ეფექტის საფუძველზე.[16]

ტერმინს „წითელი წანაცვლება“ (red shift) ართურ ედინგტონი ჯერ კიდევ 1923 წელს იყენებდა. ეს აღნიშნული ტერმინის გამოყენების ყველაზე ადრეული მაგალითია, რომელიც ოქსფორდის ინგლისური ენის ლექსიკონშია დაფიქსირებული.[17][18] 1934 წელს ვილემ დე სიტერმა გამოიყენა ამ ტერმინის ერთსიტყვიანი ვერსია — „redshift“.[19]

1960-იან წლებში კვაზარების აღმოჩენამ — რომლებიც მკვეთრად ცისფერ წერტილოვან წყაროებს ჰგავდნენ და თავდაპირველად უჩვეულო ვარსკვლავებად მიიჩნეოდა — წარმოშვა მოსაზრება, რომ მათი მაღალი სიკაშკაშე იმით იყო განპირობებული, რომ ისინი უფრო ახლოს მდებარეობდნენ, ვიდრე ამას წითელი წანაცვლების მონაცემები მიუთითებდა. თეორიული და დაკვირვებითი კვლევების შედეგად დადგინდა, რომ ეს ობიექტები უზარმაზარი სიმძლავრის მქონე, თუმცა დედამიწიდან შორს მდებარე ასტრონომიული ობიექტები იყო.[10]

ფიზიკური საფუძვლები

[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

წითელი წანაცვლება წარმოადგენს განსხვავებას ტალღის სიგრძის ორ გაზომილ მნიშვნელობას შორის. ტალღის სიგრძე კი როგორც ფოტონების, ისე საზომი ხელსაწყოების მახასიათებელია. შესაბამისად, წითელი წანაცვლება ასახავს განსხვავებას გაზომვის ორ წერტილს შორის. ეს განსხვავებები, როგორც წესი სამ ჯგუფად იყოფა: წყაროსა და დამკვირვებელს შორის ფარდობითი მოძრაობა, სამყაროს გაფართოება და გრავიტაცია.[20] მომდევნო ნაწილებში განხილულია აღნიშნული ჯგუფები.

დოპლერის ეფექტი

[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]
დოპლერის ეფექტის თანახმად, ყვითელი ფერის (დაახლ. 575 ნმ ტალღის სიგრძის) ბურთი დამკვირვებლისკენ მოძრაობისას მომწვანო ელფერს იღებს (ცისფერი წანაცვლება დაახლ. 565 ნმ ტალღის სიგრძემდე), გვერდით ჩავლისას ნარინჯისფერი ხდება (წითელი წანაცვლება დაახლ. 585 ნმ ტალღის სიგრძემდე), ხოლო მოძრაობის შეწყვეტისას კვლავ ყვითელ ფერს იბრუნებს. ფერის ასეთი ცვლილების დასანახად ობიექტი უნდა მოძრაობდეს დაახლოებით 5 200 კმ/წმ სიჩქარით, რაც დაახლოებით 32-ჯერ აღემატება ყველაზე სწრაფი კოსმოსური ზონდის მიერ დამყარებულ სიჩქარის რეკორდს.
წითელი და ცისფერი წანაცვლება

თუ სინათლის წყარო დამკვირვებელს შორდება, ადგილი აქვს წითელ წანაცვლებას (z > 0). თუ წყარო დამკვირვებლისკენ მოძრაობს — ცისფერ წანაცვლებას (z < 0). ეს კანონზომიერება ვრცელდება ყველა ელექტრომაგნიტურ ტალღაზე და აიხსნება დოპლერის ეფექტით. შესაბამისად, წითელი წანაცვლების ამ ტიპს „დოპლერის წითელი წანაცვლება“ ეწოდება. თუ წყარო დამკვირვებელს v სიჩქარით შორდება და ეს სიჩქარე ბევრად ნაკლებია სინათლის სიჩქარეზე (v ≪ c), მაშინ წითელი წანაცვლება გამოისახება ფორმულით:

z≈vc

სადაც c სინათლის სიჩქარეა (როცა γ≈1). კლასიკურ დოპლერის ეფექტში წყაროს სიხშირე არ იცვლება, თუმცა დაშორების მიმართულებით მოძრაობა ქმნის უფრო დაბალი სიხშირის ილუზიას.

დოპლერის წითელი წანაცვლების უფრო სრულყოფილი განხილვა მოითხოვს იმ რელატივისტური ეფექტების გათვალისწინებას, რომლებიც დაკავშირებულია სინათლის სიჩქარესთან მიახლოებული სიჩქარით მოძრავ წყაროებთან. ეფექტის სრული მათემატიკური გამოყვანა მოცემულია სტატიაში „დოპლერის რელატივისტური ეფექტი“. მოკლედ რომ ვთქვათ, სინათლის სიჩქარესთან მიახლოებული სიჩქარით მოძრავი ობიექტების შემთხვევაში ადგილი ექნება გადახრებს ზემოხსენებული ფორმულიდან, რაც განპირობებულია ფარდობითობის სპეციალური თეორიით გათვალისწინებული დროის გაჭიანურების ეფექტით. ამის კორექტირება შესაძლებელია კლასიკურ დოპლერის ფორმულაში ლორენც-ფაქტორის (γ) შეტანით, შემდეგი სახით (მხოლოდ მხედველობის სხივის გასწვრივ მოძრაობის შემთხვევაში):

1+z=(1+vc)γ.

ეს მოვლენა პირველად დაფიქსირდა 1938 წელს ჰერბერტ ე. აივსისა და ჯ. რ. სტილუელის მიერ ჩატარებულ ექსპერიმენტში, რომელიც აივს-სტილუელის ექსპერიმენტის სახელითაა ცნობილი.[20]

ვინაიდან ლორენცის ფაქტორი დამოკიდებულია მხოლოდ სიჩქარის სიდიდეზე, რელატივისტურ შესწორებასთან დაკავშირებული წითელი წანაცვლება არ არის დამოკიდებული წყაროს მოძრაობის ორიენტაციაზე. ამის საპირისპიროდ, ფორმულის კლასიკური ნაწილი დამოკიდებულია წყაროს მოძრაობის პროექციაზე მხედველობის სხივზე, რაც სხვადასხვა ორიენტაციისას განსხვავებულ შედეგებს იძლევა. თუ θ არის კუთხე ფარდობითი მოძრაობის მიმართულებასა და გამოსხივების მიმართულებას შორის დამკვირვებლის ათვლის სისტემაში[21] (ნულოვანი კუთხე შეესაბამება დამკვირვებლისგან პირდაპირ დაშორებას), დოპლერის რელატივისტური ეფექტის სრული სახე ასეთია:

1+z=1+vcos⁡(θ)/c1−v2/c2

ხოლო მხოლოდ მხედველობის სხივის გასწვრივ მოძრაობისას (θ = 0°), ეს განტოლება შემდეგნაირად გამარტივდება:

1+z=1+v/c1−v/c

იმ კერძო შემთხვევაში, როდესაც სინათლე მოძრაობს ფარდობითი მოძრაობის მიმართულების მართობულად (θ = 90°) დამკვირვებლის ათვლის სისტემაში,[22] რელატივისტურ წითელ წანაცვლებას განივ წითელ წანაცვლებას უწოდებენ და ფიქსირდება წითელი წანაცვლება:

1+z=11−v2/c2

მიუხედავად იმისა, რომ ობიექტი არ შორდება დამკვირვებელს. მაშინაც კი, როდესაც წყარო დამკვირვებლისკენ მოძრაობს, თუ მოძრაობას გააჩნია განივი კომპონენტი, არსებობს სიჩქარე, რომლის დროსაც დროის გაჭიანურება (დილატაცია) ზუსტად ანეიტრალებს მოსალოდნელ ცისფერ წანაცვლებას, ხოლო უფრო მაღალი სიჩქარისას დამკვირვებლისკენ მოძრავი წყარო წითელ წანაცვლებას განიცდის.[23]

კოსმოლოგიური

[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]
მთავარი სტატია: სამყაროს გაფართოება.

უფრო და უფრო შორეული გალაქტიკებიდან მომდინარე მზარდი წითელი წანაცვლების დაკვირვებების მოდელირება შესაძლებელია ჰომოგენური და იზოტროპული სამყაროს დაშვებით, ფარდობითობის ზოგად თეორიასთან კომბინაციაში. ეს კოსმოლოგიური წითელი წანაცვლება შეიძლება ჩაიწეროს როგორც a-ს — დროზე დამოკიდებული კოსმოსური მასშტაბის ფაქტორის — ფუნქცია:[24]

1+z=anowathen=a0a(t)

დროის სვლასთან ერთად მასშტაბის ფაქტორი მონოტონურად იზრდება. შესაბამისად, z დადებითია: ახლომდებარე ვარსკვლავებისთვის ის ნულთან ახლოსაა, ხოლო შორეული გალაქტიკებისთვის, რომლებიც წითელი წანაცვლებით ხასიათდება — იზრდება.

სამყაროს გაფართოების ფრიდმან-რობერტსონ-უოკერის მოდელის გამოყენებით, წითელი წანაცვლება შეიძლება დაუკავშირდეს დაკვირვებადი ობიექტის ასაკს (ე.წ. კოსმოსური დროისა და წითელი წანაცვლების კავშირი). სიმკვრივის ფარდობა აღვნიშნოთ როგორც Ω0:

Ω0=ρρcrit ,

სადაც ρcrit არის კრიტიკული სიმკვრივე, რომელიც ზღვარს ავლებს სამყაროს იმ ვარიანტებს შორის, რომლებიც საბოლოოდ კოლაფსს (შეკუმშვას) განიცდიან და მათ შორის, რომლებიც უბრალოდ ფართოვდებიან. ეს სიმკვრივე შეადგენს დაახლოებით სამ წყალბადის ატომს სივრცის თითო კუბურ მეტრზე.[25] წითელი წანაცვლების დიდი მნიშვნელობებისას, როდესაც 1+z>Ω0−1, მიიღება შემდეგი გამოსახულება:

t(z)≈23H0Ω01/2(1z3/2 ),

სადაც t არის ობიექტის ასაკი დიდი აფეთქების მომენტიდან, H₀ — ჰაბლის თანამედროვე მუდმივა, ხოლო z — წითელი წანაცვლება.[26][27] წითელი წანაცვლების ასეთი დიდი მნიშვნელობებისას სამყაროს ასაკი, t(z), მცირეა. ეს ნიშნავს, რომ სინათლე მაშინ გამოიყო, როდესაც სამყარო ჯერ კიდევ ახალგაზრდა იყო.

კოსმოლოგიურ წითელ წანაცვლებას ხშირად უკავშირებენ ფოტონების ტალღის სიგრძის გაჭიმვას სივრცის გაფართოების გამო. თუმცა, ასეთი ინტერპრეტაცია შესაძლოა შეცდომაში შემყვანი იყოს. ფარდობითობის ზოგადი თეორიის თანახმად, სივრცის კოსმოლოგიურ გაფართოებას გავლენა არ აქვს ლოკალურ ფიზიკურ პროცესებზე. სინათლის გავრცელების განმსაზღვრელ მაქსველის განტოლებებში არ არსებობს გაფართოებასთან დაკავშირებული წევრი. კოსმოლოგიური წითელი წანაცვლება შეიძლება განიმარტოს, როგორც სინათლის ტრაექტორიის გასწვრივ დაგროვილი უსასრულოდ მცირე დოპლერის წანაცვლებების ჯამი.[28]

არსებობს რამდენიმე ვებგვერდი, რომლებიც წითელი წანაცვლების საფუძველზე სხვადასხვა დროისა და მანძილის გამოთვლის საშუალებას იძლევა, ვინაიდან პარამეტრების მნიშვნელობათა უმეტესობისთვის ზუსტი გათვლები მოითხოვს რიცხვით ინტეგრირებას.[29][30]

კოსმოლოგიური და ლოკალური ეფექტების გარჩევა

[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

გალაქტიკის წითელი წანაცვლება მოიცავს როგორც სამყაროს გაფართოებით განპირობებულ დაშორების სიჩქარესთან დაკავშირებულ კომპონენტს, ისე გალაქტიკის პეკულარულ მოძრაობასთან დაკავშირებულ კომპონენტს (ლოკალური გარემოს მიმართ).[31] სამყაროს გაფართოებით გამოწვეული წითელი წანაცვლება დაშორების სიჩქარეზე ისეა დამოკიდებული, როგორც ამას განსაზღვრავს გაფართოების აღსაწერად არჩეული კოსმოლოგიური მოდელი. ეს არსებითად განსხვავდება იმისგან, თუ როგორ არის დამოკიდებული დოპლერის წითელი წანაცვლება ლოკალურ სიჩქარეზე.[32] წითელი წანაცვლების კოსმოლოგიური გაფართოებით გამოწვეული ბუნების აღწერისას კოსმოლოგმა ედუარდ რობერტ ჰარისონმა განაცხადა: „სინათლე გამოდის გალაქტიკიდან, რომელიც სივრცის თავის ადგილობრივ არეში უძრავადაა, და საბოლოოდ აღიქმება დამკვირვებლების მიერ, რომლებიც ასევე უძრავად იმყოფებიან სივრცის საკუთარ ადგილობრივ არეში. გალაქტიკასა და დამკვირვებელს შორის სინათლე გადის გაფართოებადი სივრცის ვრცელ არეებს. შედეგად, სივრცის გაფართოების გამო სინათლის ყველა ტალღის სიგრძე იზრდება (იჭიმება). ყველაფერი ასე მარტივადაა...“ სტივენ ვაინბერგმა განმარტა: „სინათლის გამოსხივებიდან მის შთანთქმამდე ტალღის სიგრძის ზრდა დამოკიდებული არ არის a(t)-ის [მასშტაბური ფაქტორის] ცვლილების სიჩქარეზე გამოსხივების ან შთანთქმის მომენტებში, არამედ — a(t)-ის ზრდაზე მთელი იმ პერიოდის განმავლობაში, რომელიც გამოსხივებასა და შთანთქმას შორის გადის.“[33]

დაშლა (კომპონენტებად)

[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

წითელი ან ცისფერი წანაცვლებები უბრალოდ არ იკრიბება. გალაქტიკას, რომლისთვისაც დაფიქსირებულია წითელი წანაცვლება z, გააჩნია კოსმოლოგიური წითელი წანაცვლების (z¯) და გალაქტიკის პეკულიარული სიჩქარით განპირობებული წანაცვლების (zp) კომპონენტები, რომლებიც ერთმანეთთან შემდეგი კავშირითაა დაკავშირებული:[34]

(1+z)=(1+z¯)(1+zp)

ან

zp=z−z¯1+z¯

ამ შემთხვევაში, გალაქტიკის საკუთარი სიჩქარე vp იქნება:

vp=czp

სადაც c სინათლის სიჩქარეს აღნიშნავს. სიჩქარესა და წითელ წანაცვლებას შორის ეს კავშირი არარელატივისტურ სიჩქარეს გულისხმობს. კოსმოსური სხივების ან აქტიური გალაქტიკური ბირთვებიდან გამომავალი ჭავლების შემთხვევაში საჭიროა რელატივისტური მიმართების გამოყენება.[34]

გრავიტაციული წითელი წანაცვლება

[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

ფარდობითობის ზოგად თეორიაში გრავიტაციულ ორმოში დროის გაჭიანურება (დროის შენელება) ხდება. გრავიტაციულ ორმოში გამოსხივებული სინათლე, ორმოს გარეთ გაზომვისას, ნაკლები სიხშირით (წამში ნაკლები ციკლით) ხასიათდება, რაც ორ წერტილში არსებულ საათებს შორის განსხვავებით აიხსნება.[35] ამ მოვლენას გრავიტაციული წითელი წანაცვლება ან აინშტაინის წანაცვლება ეწოდება.[36] ამ ეֆექტის თეორიული გამოყვანა ეფუძნება აინშტაინის განტოლებების შვარცშილდისეულ ამონახსნს, რომელიც იძლევა შემდეგ ფორმულას წითელი წანაცვლებისთვის იმ ფოტონის შემთხვევაში, რომელიც მოძრაობს არამუხტული, არამბრუნავი და სფერულად სიმეტრიული მასის გრავიტაციულ ველში:

1+z=11−2GMrc2

სადაც

  • G — გრავიტაციული მუდმივაა,
  • M — გრავიტაციული ველის შემქმნელი ობიექტის მასა,
  • r — წყაროს რადიალური კოორდინატი (რომელიც ანალოგიურია ობიექტის ცენტრიდან კლასიკური მანძილისა, თუმცა სინამდვილეში შვარცშილდის კოორდინატს წარმოადგენს), ხოლო
  • c — სინათლის სიჩქარე.

გრავიტაციული წითელი წანაცვლების ეს შედეგი შეიძლება მივიღოთ ფარდობითობის სპეციალური თეორიისა და ეკვივალენტობის პრინციპის საფუძველზე. ფარდობითობის ზოგადი თეორიის სრული გამოყენება ამისთვის საჭირო არ არის.[37]

ეს ეფექტი ძალიან მცირეა, თუმცა დედამიწაზე მისი გაზომვა შესაძლებელია მესბაუერის ეფექტის გამოყენებით. ის პირველად პაუნდ-რებკას ექსპერიმენტში დაფიქსირდა.[38] მიუხედავად ამისა, ეფექტი მნიშვნელოვანია შავი ხვრელის სიახლოვეს: როდესაც ობიექტი მოვლენათა ჰორიზონტს უახლოვდება, წითელი წანაცვლება უსასრულო ხდება. იგი ასევე წარმოადგენს კოსმოსური მიკროტალღური ფონური გამოსხივების ტემპერატურული ფლუქტუაციების (დიდი კუთხური მასშტაბის მქონე) ძირითად მიზეზს (იხ. საქს-ვოლფის ეფექტი).[39]

შემაჯამებელი ცხრილი

[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

სივრცე-დროის გარკვეული სპეციალური გეომეტრიების პირობებში წითელი წანაცვლების გამოსათვლელი რამდენიმე მნიშვნელოვანი კერძო ფორმულა მოცემულია ქვემოთ მოცემულ ცხრილში. ყველა შემთხვევაში, წანაცვლების სიდიდე (z-ის მნიშვნელობა) არ არის დამოკიდებული ტალღის სიგრძეზე.

წითელი წანაცვლების შეჯამება
წითელი
წანაცვლების
ტიპი		გეომეტრიაფორმულები
დოპლერის
რელატივისტური
ეფექტი		მინკოვსკის სივრცე
(სიბრტყული სივრცე-დრო)

რადიალური ან მხედველობის ხაზის გასწვრივ
მიმდინარე სრული მოძრაობისთვის:

1+z=γ(1+v∥c)=1+v∥c1−v∥c

z≈v∥c როცა მცირეა v∥

მთლიანად განივი მიმართულებით მოძრაობისთვის:

1+z=11−v⊥2c2

z≈12(v⊥c)2 როცა მცირეა v⊥

კოსმოსლოგიური
წითელი
წანაცვლება		FLRW-ის სივრცე-დრო
(გაფართოებადი სამყარო
„დიდი აფეთქების“ მოდელში)

1+z=anowathen

ჰაბლის კანონი:

z≈H0Dc როცა D≪cH0

გრავიტაციული
წითელი
წანაცვლება		ნებისმიერი სტაციონარული
სივრცე-დრო

1+z=gtt(receiver)gtt(source)

შვარცშილდის გეომეტრიისთვის:

1+z=1−rSrreceiver1−rSrsource=1−2GMc2rreceiver1−2GMc2rsource

z≈12(rSrsource−rSrreceiver) for r≫rS

მეორე კოსმოსური სიჩქარის შემთხვევაში:

z≈12(vec)source2−12(vec)receiver2 for ve≪c

გაზომვა

[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]
დიდი წითელი წანაცვლების მქონე გალაქტიკების კანდიდატები „ჰაბლის ულტრა-ღრმა ველში“, 2012 წ.[40]

ტელესკოპისა და სპექტრომეტრის გამოყენებით შესაძლებელია ვარსკვლავის სინათლის ინტენსივობის ცვლილების გაზომვა სიხშირის მიხედვით. მიღებული სპექტრი შეიძლება შევადაროთ დედამიწის ლაბორატორიულ პირობებში მიღებულ იმ ცხელი აირების (მაგალითად, წყალბადის) სპექტრს, რომლებიც ვარსკვლავებშია მოსალოდნელი. როგორც ზედა მარჯვენა კუთხეში მოცემული იდეალიზებული სპექტრი გვიჩვენებს, წითელი წანაცვლების დასადგენად ხდება ორ სპექტრში არსებული ისეთი მახასიათებლების შედარება, როგორიცაა შთანთქმის ხაზები, გამოსხივების ხაზები ან სინათლის ინტენსივობის სხვა ცვლილებები, რომლებიც შესაძლოა ერთმანეთის მიმართ წანაცვლებული იყოს.

წითელი წანაცვლება (ისევე როგორც ცისფერი წანაცვლება) შეიძლება დახასიათდეს ობიექტის გამოსხივებული და დაკვირვებული ტალღის სიგრძეების (ან სიხშირეების) ფარდობითი სხვაობით. ასტრონომიაში მიღებულია ამ ცვლილების აღწერა განზომილების არმქონე სიდიდის — z-ის — გამოყენებით. თუ λ აღნიშნავს ტალღის სიგრძეს, ხოლო f — სიხშირეს (გაითვალისწინეთ, რომ λf = c, სადაც c სინათლის სიჩქარეა), მაშინ z განისაზღვრება შემდეგი განტოლებებით:[41]

წითელი წანაცვლების (z) გამოთვლა
ტალღის სიგრძის მიხედვითსიხშირის მიხედვით
z=λobsv−λemitλemit z=femit−fobsvfobsv
1+z=λobsvλemit 1+z=femitfobsv

დოპლერის ეფექტის შედეგად მიღებული ცისფერი წანაცვლება (z < 0) დაკავშირებულია დამკვირვებლისკენ მოძრავ (მიახლოებულ) ობიექტებთან, რა დროსაც სინათლე უფრო მაღალი ენერგიისკენ ინაცვლებს. პირიქით, დოპლერის ეფექტის შედეგად მიღებული წითელი წანაცვლება (z > 0) დაკავშირებულია დამკვირვებლისგან შორს მოძრავ (დაშორებულ) ობიექტებთან, რა დროსაც სინათლე უფრო დაბალი ენერგიისკენ ინაცვლებს. ანალოგიურად, გრავიტაციული ცისფერი წანაცვლება დაკავშირებულია სუსტი გრავიტაციული ველის მქონე წყაროდან გამოსხივებულ სინათლესთან, რომელსაც ძლიერი გრავიტაციული ველიდან აკვირდებიან, ხოლო გრავიტაციული წითელი წანაცვლება საპირისპირო პირობებს გულისხმობს.

ასტრონომიული დაკვირვებები

[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]
დაკვირვებული წითელი წანაცვლების (z = 20-მდე) მიხედვით განსაზღვრული „უკან გახედვის დრო“, კოსმოლოგიის სტანდარტულ მოდელში „პლანკის“ მისიის პარამეტრების გამოყენებით.[42] არსებობს ვებგვერდები, რომლებიც წითელი წანაცვლების საფუძველზე მანძილების გამოთვლის საშუალებას იძლევა.[29][30]

ასტრონომიაში დაფიქსირებული წითელი წანაცვლება გაზომვადია, რადგან ატომების გამოსხივებისა და შთანთქმის სპექტრები მკაფიოდ განსხვავებული და კარგად შესწავლილია. ისინი დაკალიბრებულია დედამიწის ლაბორატორიებში ჩატარებული სპექტროსკოპიული ექსპერიმენტების საფუძველზე. როდესაც ხდება ერთი ასტრონომიული ობიექტიდან მომდინარე სხვადასხვა შთანთქმისა და გამოსხივების ხაზის წითელი წანაცვლების გაზომვა, აღმოჩნდება, რომ z სიდიდე საოცრად მუდმივია. მიუხედავად იმისა, რომ შორეული ობიექტები შესაძლოა ოდნავ ბუნდოვანი ჩანდეს, ხოლო სპექტრული ხაზები — გაფართოებული, ეს ცვლილებები არ აღემატება იმას, რაც შეიძლება აიხსნას წყაროს თერმული ან მექანიკური მოძრაობით. ამ და სხვა მიზეზთა გამო, ასტრონომთა შორის არსებობს კონსენსუსი, რომ დაკვირვებული წითელი წანაცვლება განპირობებულია დოპლერის ეფექტის მსგავსი წითელი წანაცვლების სამი დადგენილი ფორმის კომბინაციით.

გაზომვის თვალსაზრისით, სპექტროსკოპია გაცილებით რთულია, ვიდრე მარტივი ფოტომეტრია, რომელიც ასტრონომიული ობიექტების სიკაშკაშეს გარკვეული ფილტრების მეშვეობით ზომავს. როდესაც ხელმისაწვდომია მხოლოდ ფოტომეტრიული მონაცემები (მაგალითად, Hubble Deep Field-ისა და Hubble Ultra Deep Field-ის შემთხვევაში), ასტრონომები ფოტომეტრიული წითელი წანაცვლების გაზომვის მეთოდს ეყრდნობიან.[43] ფოტომეტრიულ ფილტრებში ტალღის სიგრძის ფართო დიაპაზონისა და სინათლის წყაროს სპექტრის ბუნების შესახებ საჭირო ვარაუდების გამო, ამგვარი გაზომვების ცდომილებამ შესაძლოა δz = 0.5-ს მიაღწიოს; შესაბამისად, ისინი გაცილებით ნაკლებად სანდოა, ვიდრე სპექტროსკოპიული მეთოდით მიღებული მონაცემები.[44]

მიუხედავად ამისა, ფოტომეტრია მაინც იძლევა წითელი წანაცვლების თვისებრივი დახასიათების საშუალებას. მაგალითად, თუ მზის მსგავსი სპექტრის მქონე ობიექტს ექნებოდა წითელი წანაცვლება z = 1, მისი მაქსიმალური სიკაშკაშე დაფიქსირდებოდა არა ლურჯ-მწვანე დიაპაზონში (500 ნმ) — რაც მისი აბსოლუტურად შავი სხეულის სპექტრის პიკს შეესაბამება, — არამედ ინფრაწითელ დიაპაზონში (1000 ნმ). ამასთან, ფილტრში სინათლის ინტენსივობა ოთხჯერ (ანუ (1 + z)²-ჯერ) შემცირდებოდა. წითელი წანაცვლება გავლენას ახდენს როგორც ფოტონთა ნაკადის სიჩქარეზე, ისე ფოტონების ენერგიაზე. (წითელი წანაცვლების ფოტომეტრიული შედეგების შესახებ დამატებითი ინფორმაციისთვის იხილეთ „K-კორექცია“.)

სპექტროსკოპიის მეშვეობით ობიექტის წითელი წანაცვლების დასადგენად საჭიროა ვიცოდეთ გამოსხივებული სინათლის ტალღის სიგრძე თავად წყაროს ათვლის სისტემაში. წითელი წანაცვლების გამოთვლა შეუძლებელია ისეთი გაურკვეველი მახასიათებლების საფუძველზე, რომელთა სიხშირე მოსვენების სისტემაში უცნობია, ან ისეთი სპექტრის შემთხვევაში, რომელიც არ შეიცავს მკაფიო მახასიათებლებს ან წარმოადგენს „თეთრ ხმაურს“ (სპექტრში არსებულ შემთხვევით რყევებს). შესაბამისად, თავად გამა-სხივური ანთებები არ გამოდგება წითელი წანაცვლების სანდო გაზომვისთვის, თუმცა ანთებასთან დაკავშირებული ოპტიკური შემდგომი ნათების ანალიზი ამ მიზნით შესაძლებელია.[45]

ლოკალური დაკვირვებები

[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

ახლომდებარე ობიექტების (ჩვენი გალაქტიკის, „ირმის ნახტომის“ ფარგლებში) შემთხვევაში, დაფიქსირებული წითელი წანაცვლება თითქმის ყოველთვის დაკავშირებულია დაკვირვების სხივის გასწვრივ არსებულ სიჩქარეებთან. წითელი და ცისფერი წანაცვლებების შესწავლა ასტრონომებს საშუალებას აძლევს, განსაზღვრონ სიჩქარეები და შეაფასონ მასები სპექტროსკოპიულ ორმაგ ვარსკვლავურ სისტემებში მოძრავი ვარსკვლავებისთვის. ანალოგიურად, ცალკეული ვარსკვლავების სპექტროსკოპიული გაზომვებისას გამოვლენილი მცირე წითელი და ცისფერი წანაცვლებები ერთ-ერთი გზაა სხვა ვარსკვლავების გარშემო არსებული პლანეტური სისტემების აღმოსაჩენად და მათი მახასიათებლების შესასწავლად. პლანეტების ტრანზიტის დროს წითელი წანაცვლების დეტალური დიფერენციალური გაზომვები კი ორბიტალური პარამეტრების ზუსტად განსაზღვრის საშუალებას იძლევა. არსებობს მიდგომები, რომლებიც ერთდროულად რამდენიმე ობიექტში წანაცვლების ცვლილებების მონიტორინგის საშუალებას იძლევა.[46]

წითელი წანაცვლების მაღალი სიზუსტის გაზომვები გამოიყენება ჰელიოსეისმოლოგიაში მზის ფოტოსფეროს ზუსტი მოძრაობების დასადგენად.[47] წითელი წანაცვლება ასევე გამოიყენებოდა პლანეტების ბრუნვის სიჩქარის,[48] ვარსკვლავთშორისი ღრუბლების სიჩქარის,[49] გალაქტიკების ბრუნვისა და ნეიტრონულ ვარსკვლავებსა და შავ ხვრელებზე მატერიის აკრეციის დინამიკის პირველი გაზომვებისთვის (ამ უკანასკნელ შემთხვევაში ვლინდება როგორც დოპლერის, ისე გრავიტაციული წითელი წანაცვლება).[50] სხვადასხვა გამოსხივებისა და შთანთქმის მქონე ობიექტების ტემპერატურის დადგენა შესაძლებელია დოპლერული გაფართოების გაზომვით, რაც, ფაქტობრივად, გულისხმობს წითელ და ცისფერ წანაცვლებებს ერთი კონკრეტული ემისიის ან შთანთქმის ხაზის ფარგლებში.[51] წყალბადის 21-სანტიმეტრიანი ხაზის გაფართოებისა და წანაცვლების სხვადასხვა მიმართულებით გაზომვით, ასტრონომებმა შეძლეს ვარსკვლავთშორისი გაზის დაშორების სიჩქარის განსაზღვრა, რაც, თავის მხრივ, „ირმის ნახტომის“ ბრუნვის მრუდის დადგენის საშუალებას იძლევა. მსგავსი გაზომვები ჩატარდა სხვა გალაქტიკებზეც, მაგალითად, ანდრომედაზე.

ექსტრაგალაქტიკური დაკვირვებები

[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

ყველაზე შორეული ობიექტები ხასიათდებიან უფრო დიდი წითელი წანაცვლებით, რაც სამყაროს ჰაბლისეულ გაფართოებას უკავშირდება. დაკვირვებადი ყველაზე დიდი წითელი წანაცვლება — რომელიც უდიდეს მანძილსა და დროში ყველაზე შორეულ წარსულს შეესაბამება — კოსმოსურ მიკროტალღურ ფონურ გამოსხივებას ახასიათებს. მისი წითელი წანაცვლების რიცხვითი მნიშვნელობა დაახლოებით z = 1089-ის ტოლია (სადაც z = 0 თანამედროვე ეპოქას შეესაბამება). ეს მაჩვენებელი ასახავს სამყაროს მდგომარეობას დაახლოებით 13.8 მილიარდი წლის წინ,[52] დიდი აფეთქებიდან 379 000 წლის შემდეგ.

კვაზარების მანათობელი, წერტილისებრი ბირთვები იყო პირველი „დიდი წითელი წანაცვლების“ (z > 0,1) მქონე ობიექტები, რომლებიც აღმოაჩინეს მანამ, სანამ ტელესკოპების სრულყოფა სხვა, ასევე დიდი წითელი წანაცვლების მქონე გალაქტიკების აღმოჩენის საშუალებას მისცემდა მეცნიერებს.[53]

იმ გალაქტიკებისთვის, რომლებიც ადგილობრივ ჯგუფსა და ახლომდებარე ქალწულის გალაქტიკათგროვაზე უფრო შორსაა, მაგრამ დაახლოებით ათასი მეგაპარსეკის ფარგლებში მდებარეობს, წითელი წანაცვლება დაახლოებით პროპორციულია გალაქტიკამდე მანძილისა. ეს კავშირი პირველად ედუინ ჰაბლმა შენიშნა და მას ჰაბლის კანონი ეწოდა. გალაქტიკური წითელი წანაცვლება პირველად ვესტო სლაიფერმა აღმოაჩინა (დაახლოებით 1912 წელს), ხოლო ჰაბლმა სლაიფერის გაზომვები სხვა მეთოდებით განსაზღვრულ მანძილებს შეუსაბამა და თავისი კანონი ჩამოაყალიბა. ვინაიდან ობიექტების ნამდვილი სიკაშკაშე ხშირად უცნობია, წითელი წანაცვლების გაზომვა უფრო ადვილია, ვიდრე მანძილის პირდაპირი გაზომვა. ამიტომ, პრაქტიკაში წითელ წანაცვლებას ზოგჯერ ჰაბლის კანონის გამოყენებით მანძილის მიახლოებით მაჩვენებლად გარდაქმნიან.[54]

გალაქტიკებსა და მათ გროვებს შორის არსებული გრავიტაციული ურთიერთქმედება ჰაბლის დიაგრამის სტანდარტულ გრაფიკზე მნიშვნელოვან გაბნევას იწვევს. გალაქტიკებთან დაკავშირებული პეკულარული სიჩქარეები სამყაროში ვირიალიზებული ობიექტების მასის განაწილების გარკვეულ სურათს ქმნის. ეს ეფექტი ისეთ მოვლენებს განაპირობებს, როგორიცაა ახლომდებარე გალაქტიკების (მაგალითად, ანდრომედეს გალაქტიკის) შემთხვევაში „ცისფერი წანაცვლების“ გამოვლენა (რადგან ჩვენ საერთო მასათა ცენტრისკენ ვმოძრაობთ) და გროვების წითელი წანაცვლების რუკებზე „ღმერთის თითების“ ეფექტის დაფიქსირება, რაც სფერულად განაწილებულ სისტემაში პეკულიარული სიჩქარეების გაბნევითაა გამოწვეული.[55] წითელი წანაცვლების სივრცეში არსებული ეს „დამახინჯებები“ თავისთავად შეიძლება გამოყენებულ იქნას კოსმოლოგიურ ინსტრუმენტად, რომელიც ინფორმაციას გვაწვდის სამყაროში სტრუქტურის ფორმირებისა[60] და დიდ მასშტაბებზე გრავიტაციის ქცევის შესახებ.[56]

ჰაბლის კანონით განსაზღვრული წრფივი დამოკიდებულება მანძილსა და წითელ წანაცვლებას შორის გულისხმობს, რომ სამყაროს გაფართოების სიჩქარე მუდმივია. თუმცა, როდესაც სამყარო გაცილებით ახალგაზრდა იყო, გაფართოების სიჩქარე — და, შესაბამისად ჰაბლის „მუდმივაც“ — დღევანდელზე მაღალი იყო. შესაბამისად, უფრო შორეული გალაქტიკების შემთხვევაში — რომელთა სინათლეც ჩვენამდე გაცილებით ხანგრძლივი დროის განმავლობაში მოემართებოდა — გაფართოების მუდმივი სიჩქარის დაშვება აღარ მუშაობს. ჰაბლის კანონი გარდაიქმნება არაწრფივ ინტეგრალურ დამოკიდებულებად, რომელიც დამოკიდებულია გაფართოების სიჩქარის ცვლილების ისტორიაზე იმ მომენტიდან მოყოლებული, როდესაც შესაბამისი გალაქტიკიდან სინათლე გამოიტყორცნა. ამგვარად, წითელი წანაცვლებასა და მანძილს შორის კავშირის დაკვირვება შეიძლება გამოყენებულ იქნას სამყაროს გაფართოების ისტორიისა და, შესაბამისად, მასისა და ენერგიის შემცველობის დასადგენად.[57]

დიდი ხნის განმავლობაში მიიჩნეოდა, რომ გაფართოების სიჩქარე „დიდი აფეთქების“ შემდეგ მუდმივად მცირდებოდა, თუმცა 1988 წელს დაწყებულმა დაკვირვებებმა, რომლებიც Ia ტიპის ზეახალ ვარსკვლავებზე დაყრდნობით წითელ წანაცვლებასა და მანძილს შორის კავშირს შეისწავლიდა, აჩვენა, რომ შედარებით ახლო წარსულში სამყაროს გაფართოების სიჩქარემ აჩქარება დაიწყო.[58]

დიდი წითელი წანაცვლებები

[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

დაკვირვების ტექნოლოგიების განვითარებასთან ერთად, ყველაზე დიდი დაფიქსირებული წითელი წანაცვლების რეკორდები არაერთხელ დამყარდა და დამხობილ იქნა.[59] ყველაზე სანდო მონაცემები წითელი წანაცვლების შესახებ სპექტრული ხაზების დაკვირვებით მიიღება.[60] გალაქტიკებს შორის, რომლებსაც სპექტროსკოპიული წითელი წანაცვლების რეკორდი ეკავათ, არიან: GN-z11 (წითელი წანაცვლებით z = 11.1),[61] რაც „დიდი აფეთქებიდან“ 400 მილიონი წლის შემდგომ პერიოდს შეესაბამება; JADES-GS-z14-0 (z = 14.32, 290 მილიონი წელი);[62] და MoM-z14 (z = 14.44; 280 მილიონი წელი).[63]

შედარებით ნაკლებად სანდოა „ლაიმანის წყვეტის“ (Lyman-break) მეთოდით განსაზღვრული წითელი წანაცვლებები. ასეთია, მაგალითად, გრავიტაციული ლინზირების ეფექტის მქონე გალაქტიკა A1689-zD1, რომლის წითელი წანაცვლება z = 7.5-ს შეადგენს.[64][65] ყველაზე შორეული დაფიქსირებული გამა-ანთება, რომლისთვისაც სპექტროსკოპიული წითელი წანაცვლებითი გაზომვა განხორციელდა, იყო GRB 090423 (წითელი წანაცვლებით z = 8.2).[66] ყველაზე შორეული ცნობილი კვაზარი UHZ1, ხასიათდება წითელი წანაცვლებით z = 10.1.[67][68] ყველაზე მაღალი წითელი წანაცვლების მქონე ცნობილი რადიოგალაქტიკა, ILT J2336+1842, ხასიათდება z = 6.6 მაჩვენებლით,[69] ხოლო მოლეკულური მატერია (ნახშირბადის მონოქსიდი) დაფიქსირებულია z = 6.9-მდე მანძილზე.[70]

„უკიდურესად წითელი ობიექტები“ არის გამოსხივების ასტრონომიული წყაროები, რომლებიც ენერგიას ელექტრომაგნიტური სპექტრის წითელ და ახლო ინფრაწითელ დიაპაზონში ასხივებენ. ისინი შეიძლება იყვნენ აქტიური ვარსკვლავთწარმომქმნელი გალაქტიკები, რომლებსაც ახასიათებთ მაღალი წითელი წანაცვლება და შუალედური მტვრის გამო გამოწვეული გაწითლება, ან — მაღალი წითელი წანაცვლების მქონე ელიფსური გალაქტიკები, რომლებიც უფრო ძველ (და, შესაბამისად, უფრო წითელ) ვარსკვლავურ პოპულაციას შეიცავენ.[71] ობიექტებს, რომლებიც უკიდურესად წითელ ობიექტებზე უფრო წითელია, „ჰიპერ-უკიდურესად წითელ ობიექტებს“ უწოდებენ.[72]

2015 წლის ივნისში ასტრონომებმა განაცხადეს z = 6.60 მნიშვნელობის მქონე გალაქტიკაში — Cosmos Redshift 7 — ვარსკვლავების III პოპულაციის არსებობის დამადასტურებელი მონაცემების შესახებ. სავარაუდოა, რომ ასეთი ვარსკვლავები სამყაროს განვითარების ძალიან ადრეულ ეტაპზე (ანუ მაღალი წითელი წანაცვლების პირობებში) არსებობდნენ და მათ შესაძლოა საფუძველი ჩაუყარეს წყალბადზე მძიმე ქიმიური ელემენტების წარმოქმნას, რაც აუცილებელია პლანეტებისა და ჩვენთვის ცნობილი სიცოცხლის შემდგომი ფორმირებისთვის.[73][74]

მიუხედავად ამისა, რელიქტური წყაროები გაცილებით მაღალ წითელ წანაცვლებას ავლენენ, ვიდრე დაკვირვებადი ყველაზე შორეული ასტრონომიული ობიექტები. კოსმოსური მიკროტალღური ფონის წითელი წანაცვლება z = 1089-ს შეადგენს, რაც შეესაბამება დიდ აფეთქებამდე შემდგომ პერიოდს — დაახლოებით 379 000 წლის ასაკს — და 46 მილიარდ სინათლის წელზე მეტ მანძილს.[75] ეს წითელი წანაცვლება შეესაბამება საშუალო ტემპერატურის ცვლილებას 3000 K-დან 3 K-მდე.[76] უძველესი ვარსკვლავების III პოპულაციისგან წამოსულ პირველ სინათლეს — რომელსაც ჯერ არ დავკვირვებივართ და რომელიც ატომების წარმოქმნისა და კოსმოსური მიკროტალღური ფონის შთანთქმის პროცესის თითქმის სრულად შეწყვეტის შემდგომ პერიოდს უკავშირდება — შესაძლოა 20 < z < 100 დიაპაზონის წითელი წანაცვლება ჰქონდეს.[77] ფიზიკის მიერ ნაწინასწარმეტყველები, თუმცა ამჟამად დაუკვირვებადი, მაღალი წითელი წანაცვლების მქონე სხვა მოვლენებია: კოსმოსური ნეიტრინული ფონი, რომელიც დიდი აფეთქებიდან დაახლოებით ორი წამის შემდეგ წარმოიქმნა (და რომლის წითელი წანაცვლება z > 10¹⁰-ს აღემატება),[78] და კოსმოსური გრავიტაციული ტალღების ფონი, რომელიც უშუალოდ ინფლაციის პროცესში გამოსხივდა და რომლის წითელი წანაცვლება z > 10²⁵-ს აღემატება.[79]

წითელი წანაცვლების კვლევები

[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]
2dFGRS-ის მონაცემების ვიზუალიზაცია

ავტომატიზებული ტელესკოპებისა და სპექტროსკოპების გაუმჯობესების კვალდაკვალ, განხორციელდა არაერთი ერთობლივი პროექტი სამყაროს წითელი წანაცვლების სივრცეში რუკაზე ასახვის მიზნით. წითელი წანაცვლებისა და კუთხური მდებარეობის მონაცემების გაერთიანებით, წითელი წანაცვლების კვლევა ქმნის ცის კონკრეტულ არეში მატერიის სამგანზომილებიან განაწილების რუკას. ეს დაკვირვებები გამოიყენება სამყაროს მსხვილმასშტაბიანი სტრუქტურის მახასიათებლების გასაზომად. CfA2 დიდი კედელი — გალაქტიკების უზარმაზარი სუპერგროვა, რომლის სიგანეც 500 მილიონ სინათლის წელზე მეტია — წარმოადგენს მსხვილმასშტაბიანი სტრუქტურის თვალსაჩინო მაგალითს, რომლის აღმოჩენაც წითელი წანაცვლების კვლევების საშუალებითაა შესაძლებელი.[80]

პირველი ასეთი კვლევა იყო ჰარვარდ-სმიტსონის ასტროფიზიკის ცენტრის წითელი წანაცვლების კვლევა. ის 1977 წელს დაიწყო, ხოლო მონაცემთა საწყისი შეგროვება 1982 წელს დასრულდა.[81] მოგვიანებით, 2dF-ის გალაქტიკების წითელი წანაცვლების კვლევამ განსაზღვრა სამყაროს ერთი მონაკვეთის მსხვილმასშტაბიანი სტრუქტურა და გაზომა 220 000-ზე მეტი გალაქტიკის წითელი წანაცვლება. მონაცემთა შეგროვება 2002 წელს დასრულდა, ხოლო საბოლოო მონაცემთა ნაკრები 2003 წლის 30 ივნისს გამოქვეყნდა.[82][83] სლოანის ციფრული ცის კვლევამ მონაცემთა შეგროვება 1998 წელს დაიწყო[84] და 2023 წელს მონაცემთა მეთვრამეტე ნაკრები გამოაქვეყნა.[85] სლოანის ციფრული ცის კვლევამ გაზომა გალაქტიკების წითელი წანაცვლება 0.8-მდე და დააფიქსირა 100 000-ზე მეტი კვაზარი z = 3 და უფრო მაღალი მნიშვნელობებით.[86] DEEP2-ის წითელი წანაცვლების კვლევისას გამოიყენებოდა კეკის ტელესკოპები და სპექტროგრაფი „DEIMOS“. საპილოტე პროგრამა DEEP1-ის გაგრძელების სახით შექმნილი DEEP2 მიზნად ისახავდა სუსტი გალაქტიკების გაზომვას, რომელთა წითელი წანაცვლება 0.7-ს ან მეტს შეადგენდა. 2013 წელს დასრულების მომენტისთვის პროექტმა 38 000-ზე მეტი ობიექტის წითელი წანაცვლება დააფიქსირა.[87][88]

ფიზიკური ოპტიკისა და გამოსხივების გადატანის ეფექტები

[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

გამოსხივების გადატანისა და ფიზიკური ოპტიკის სფეროებში განხილულმა ურთიერთქმედებებმა და მოვლენებმა შეიძლება გამოიწვიოს ელექტრომაგნიტური გამოსხივების ტალღის სიგრძისა და სიხშირის ცვლილება (წანაცვლება). ასეთ შემთხვევებში ცვლილებები (წანაცვლებები) განპირობებულია მატერიისთვის ან სხვა ფოტონებისთვის ენერგიის ფიზიკური გადაცემით და არა ათვლის სისტემებს შორის გარდაქმნით. მსგავსი ცვლილებები შეიძლება გამოწვეული იყოს ისეთი ფიზიკური მოვლენებით, როგორიცაა კოჰერენტულობის ეფექტები ან ელექტრომაგნიტური გამოსხივების გაბნევა (დამუხტულ ელემენტარულ ნაწილაკებზე, მცირე ზომის ნაწილაკებზე ან დიელექტრიკულ გარემოში გარდატეხის მაჩვენებლის ფლუქტუაციებზე, როგორც ეს რადიო-ფენომენის — „უისთლერების“ შემთხვევაში ხდება). მიუხედავად იმისა, რომ ასეთ მოვლენებს ზოგჯერ „წითელ“ და „ცისფერ“ წანაცვლებებს უწოდებენ, ასტროფიზიკაში სინათლისა და მატერიის ურთიერთქმედებას, რომელიც გამოსხივების ველში ენერგიის ცვლილებას იწვევს, ჩვეულებრივ „გაწითლებას“ (reddening) უწოდებენ და არა „წითელ წანაცვლებას“ (redshifting). ეს უკანასკნელი ტერმინი ძირითადად ზემოთ განხილულ ეფექტებს უკავშირდება.

ბევრ შემთხვევაში გაბნევა იწვევს გამოსხივების გაწითლებას, რადგან ენტროპიის გავლენით მრავალი დაბალი ენერგიის მქონე ფოტონი ჭარბობს მცირე რაოდენობის მაღალი ენერგიის მქონე ფოტონებს (ამასთან, საერთო ენერგია შენარჩუნებულია). გარდა იმ შემთხვევებისა, როდესაც პროცესი მკაცრად კონტროლირებად პირობებში მიმდინარეობს, გაბნევა არ იწვევს ტალღის სიგრძის ერთნაირ ფარდობით ცვლილებას მთელი სპექტრის მასშტაბით. ანუ, გამოთვლილი z სიდიდე, როგორც წესი, ტალღის სიგრძეზეა დამოკიდებული. გარდა ამისა, არაერთგვაროვან (შემთხვევით) გარემოში გაბნევა ხშირად სხვადასხვა კუთხით ხდება და z დამოკიდებულია გაბნევის კუთხეზე. მრავალჯერადი გაბნევის ან გამბნევი ნაწილაკების ფარდობითი მოძრაობის შემთხვევაში, როგორც წესი, სპექტრული ხაზების დეფორმაციაც შეინიშნება.

ვარსკვლავთშორის ასტრონომიაში ხილული სპექტრი შეიძლება უფრო წითელი ჩანდეს გაბნევის პროცესების გამო. ამ მოვლენას „ვარსკვლავთშორის გაწითლებას“ უწოდებენ. ანალოგიურად, რეილის გაბნევა (Rayleigh scattering) იწვევს მზის გაწითლებას ამოსვლისა და ჩასვლისას, ასევე — ცის ლურჯ შეფერილობას. ეს მოვლენა განსხვავდება წითელი წანაცვლებისგან, რადგან გაწითლებულ ობიექტებში სპექტროსკოპიული ხაზები არ ინაცვლებს სხვა ტალღის სიგრძეებზე. ამასთან, მოვლენას თან ახლავს დამატებითი დაბინდვა და დამახინჯება, რაც განპირობებულია მხედველობის არეში ფოტონების შემოსვლითა და გასვლით (გაბნევის შედეგად).[89]

ცისფერი წანაცვლება

[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

წითელი წანაცვლების საპირისპირო მოვლენაა ცისფერი წანაცვლება. ცისფერი წანაცვლება არის ელექტრომაგნიტური ტალღის ტალღის სიგრძის შემცირება (ენერგიის ზრდა), რასაც თან ახლავს სიხშირის ზრდა. ხილულ სინათლეში ეს ფერს სპექტრის ცისფერი ნაწილისკენ ანაცვლებს.

დოპლერის ეფექტით გამოწვეული ცისფერი წანაცვლება

[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

დოპლერის ეფექტით გამოწვეული ცისფერი წანაცვლება წარმოიქმნება მაშინ, როდესაც წყარო დამკვირვებლისკენ მოძრაობს. ეს ტერმინი აღნიშნავს ტალღის სიგრძის ნებისმიერ შემცირებასა და სიხშირის ზრდას, რომლებიც გამოწვეულია ფარდობითი მოძრაობით (მათ შორის, ხილული სპექტრის მიღმაც). შეუიარაღებელი თვალით შესამჩნევად ცისფერის მქონედ მხოლოდ ის ობიექტები აღიქმება, რომლებიც დამკვირვებლისკენ რელატივისტურთან მიახლოებული სიჩქარით მოძრაობენ, თუმცა მოძრაობის მიმართულებით მცირდება ნებისმიერი არეკლილი თუ გამოსხივებული ფოტონისა თუ სხვა ნაწილაკის ტალღის სიგრძე.[90]

ასტრონომიაში დოპლერის ეფექტით გამოწვეულ ცისფერ წანაცვლებას ფარდობითი მოძრაობის დასადგენად იყენებენ:

გრავიტაციული ცისფერი წანაცვლება

[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]
მატერიის ტალღები (პროტონები, ელექტრონები, ფოტონები და ა.შ.), რომლებიც გრავიტაციულ ჭაში ვარდებიან, ენერგიას იძენენ და განიცდიან ცისფერ წანაცვლებას, რაც დამკვირვებელზე არ არის დამოკიდებული.

დოპლერის ეფექტით გამოწვეული ფარდობითი ლურჯი ენერგიის ამგვარ კარგვას „წითელ წანაცვლებას“ უწოდებენ, რადგან ხილულ სპექტრში ფოტონები უფრო წითელი ფერის ელფერს იძენს. ანალოგიურად, გრავიტაციულ ველში მოხვედრილი ფოტონები ენერგიას იმატებს და მათში „ცისფერი წანაცვლება“ შეინიშნება. აღსანიშნავია, რომ წითელი (ან ლურჯი) წანაცვლების ეფექტის სიდიდე არ არის დამოკიდებული ფოტონის გამოსხივების ან მიღების კუთხეზე. იგი მხოლოდ იმ რადიალურ მანძილზეა დამოკიდებული, რომელიც ფოტონმა პოტენციური ორმოდან ამოსვლისას (ან მასში ჩავარდნისას) უნდა დაფაროს.[93][94]

ეს მოვლენა ენერგიის მუდმივობის კანონისა და მასა-ენერგიის ეკვივალენტობის ბუნებრივი შედეგია. მისი ექსპერიმენტული დადასტურება 1959 წელს პაუნდ-რებკას ექსპერიმენტის მეშვეობით მოხდა. გრავიტაციული ცისფერი წანაცვლება საქს-ვოლფის ეფექტის მეშვეობით გავლენას ახდენს კოსმოსური მიკროტალღური ფონის ანიზოტროპიაზე: როდესაც ფოტონის გავლის პროცესში გრავიტაციული ორმო იცვლება, ორმოსთან მიახლოებისას მიღებული ცისფერი წანაცვლების სიდიდე განსხვავდება იმ რეგიონის დატოვებისას წარმოქმნილი გრავიტაციული წითელი წანაცვლების სიდიდისგან.[95]

„ლურჯი გადახრის მქონე ობიექტები“

[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

არსებობს შორეული აქტიური გალაქტიკები, რომელთა [O III] ემისიურ ხაზებში ცისფერი წანაცვლება შეინიშნება. ცისფერი წანაცვლების ერთ-ერთი ყველაზე მაღალი მაჩვენებელი დაფიქსირებულია ვიწროხაზიან კვაზარში — PG 1543+489, რომლის ფარდობითი სიჩქარე -1150 კმ/წმ-ს შეადგენს. ამ ტიპის გალაქტიკებს „ლურჯი გადახრის მქონე ობიექტებს“ უწოდებენ.[96]

კოსმოლოგიური ცისფერი წანაცვლება

[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

ჰიპოთეტურ სამყაროში, რომელიც დიდი შეკუმშვის პროცესს განიცდის, კოსმოლოგიური ცისფერი წანაცვლება დაფიქსირდებოდა, თანაც რაც უფრო შორს იქნებოდა გალაქტიკა, მით უფრო ძლიერი იქნებოდა ცისფერი წანაცვლება. ეს ზუსტად საპირისპიროა იმ კოსმოლოგიური წითელი წანაცვლებისა, რომელიც დღევანდელ გაფართოებად სამყაროში შეინიშნება.[97]

ლიტერატურა

[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

რესურსები ინტერნეტში

[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

სქოლიო

[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]
  1. ↑ ქართული საბჭოთა ენციკლოპედია, ტ. 11, თბ., 1987. — გვ. 319.
  2. ↑ Doppler, Christian (1846). Beiträge zur Fixsternenkunde (de). Prague: G. Haase Söhne. 
  3. 1 2 3 Becker, Barbara J. (2011-02-17). Unravelling Starlight: William and Margaret Huggins and the Rise of the New Astronomy, 1, Cambridge University Press. DOI:10.1017/cbo9780511751417. ISBN 978-1-107-00229-6. 
  4. ↑ Maulik, Dev (2005). „Doppler Sonography: A Brief History“, Doppler Ultrasound in Obstetrics And Gynecology. Springer. ISBN 978-3-540-23088-5. 
  5. ↑ O'Connor, John J.; Robertson, Edmund F.. Christian Andreas Doppler. MacTutor History of Mathematics archive. University of St Andrews (1998).
  6. ↑ Huggins, William (1868). „Further Observations on the Spectra of Some of the Stars and Nebulae, with an Attempt to Determine Therefrom Whether These Bodies are Moving towards or from the Earth, Also Observations on the Spectra of the Sun and of Comet II“. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 158: 529–564. Bibcode:1868RSPT..158..529H. doi:10.1098/rstl.1868.0022.
  7. 1 2 Nolte, David D. (1 March 2020). „The fall and rise of the Doppler effect“. Physics Today. 73 (3): 30–35. Bibcode:2020PhT....73c..30N. doi:10.1063/PT.3.4429.
  8. ↑ Pannekoek, A. (1961). A History of Astronomy. Interscience, გვ. 451. 
  9. ↑ Bélopolsky, A. (1901). „On an Apparatus for the Laboratory Demonstration of the Doppler-Fizeau Principle“. Astrophysical Journal. 13: 15. Bibcode:1901ApJ....13...15B. doi:10.1086/140786.
  10. 1 2 3 4 5 6 Robert, Smith (2019). „Observations and the universe“, The Oxford handbook of the history of modern cosmology. Oxford University Press. ISBN 978-0-19-881766-6. OCLC 1052868704. 
  11. ↑ Slipher, Vesto (1912). „The radial velocity of the Andromeda Nebula“. Lowell Observatory Bulletin. 1 (8): 2.56–2.57. Bibcode:1913LowOB...2...56S. ციტატა: „The magnitude of this velocity, which is the greatest hitherto observed, raises the question whether the velocity-like displacement might not be due to some other cause, but I believe we have at present no other interpretation for it“
  12. 1 2 Slipher, Vesto (1915). „Spectrographic Observations of Nebulae“. Popular Astronomy. 23: 21–24. Bibcode:1915PA.....23...21S.
  13. ↑ Hubble, Edwin (1929). „A Relation between Distance and Radial Velocity among Extra-Galactic Nebulae“. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 15 (3): 168–173. Bibcode:1929PNAS...15..168H. doi:10.1073/pnas.15.3.168. PMC 522427. PMID 16577160.
  14. ↑ Universe is Expanding. Goddard Space Flight Center (2017-12-08). ციტირების თარიღი: 2023-09-06
  15. ↑ Friedman, A. A. (1922). „Über die Krümmung des Raumes“. Zeitschrift für Physik. 10 (1): 377–386. Bibcode:1922ZPhy...10..377F. doi:10.1007/BF01332580. S2CID 125190902. English translation in Friedman, A. (1999). „On the Curvature of Space“. General Relativity and Gravitation. 31 (12): 1991–2000. Bibcode:1999GReGr..31.1991F. doi:10.1023/A:1026751225741. S2CID 122950995.)
  16. ↑ Goldhaber, G.; Groom, D. E.; Kim, A.; Aldering, G.; Astier, P.; Conley, A.; et al. (2001). „Timescale Stretch Parameterization of Type Ia Supernova B-Band Lightcurves“. Astrophysical Journal. 558 (1): 359–386. arXiv:astro-ph/0104382. Bibcode:2001ApJ...558..359G. doi:10.1086/322460. S2CID 17237531.
  17. ↑ Eddington, Arthur Stanley (1923). The Mathematical Theory of Relativity. The University Press, გვ. 164. 
  18. ↑ redshift (მე-3 რედ.), Oxford University Press, სექტემბერი 2005, https://www.oed.com/view/Entry/160477. წაკითხვის თარიღი: 2023-03-17 (გამოწერას ან გაერთიანებული სამეფოს საჯარო ბიბლიოთეკის წევრობას საჭიროებს.)
  19. ↑ de Sitter, W. (1934). „On distance, magnitude, and related quantities in an expanding universe“. Bulletin of the Astronomical Institutes of the Netherlands. 7: 205. Bibcode:1934BAN.....7..205D. ციტატა: „It thus becomes urgent to investigate the effect of the redshift and of the metric of the universe on the apparent magnitude and observed numbers of nebulae of given magnitude“
  20. ↑ Ives, H.; Stilwell, G. (1938). „An Experimental study of the rate of a moving atomic clock“. Journal of the Optical Society of America. 28 (7): 215–226. Bibcode:1938JOSA...28..215I. doi:10.1364/josa.28.000215.
  21. ↑ Freund, Jurgen (2008). Special Relativity for Beginners. World Scientific, გვ. 120. ISBN 978-981-277-160-5. 
  22. ↑ Ditchburn, R. (1991). Light. Dover, გვ. 329. ISBN 978-0-12-218101-6. 
  23. ↑ "Photons, Relativity, Doppler shift". დაარქივებული 2006-08-27 საიტზე Wayback Machine. . University of Queensland.
  24. ↑ Peacock, J. A. (1998-12-28). Cosmological Physics, 1, Cambridge University Press. DOI:10.1017/cbo9780511804533. ISBN 978-0-521-41072-4. 
  25. ↑ Weinberg, Steven (1993). The First Three Minutes: A Modern View of the Origin of the Universe, 2nd, Basic Books, გვ. 34. ISBN 9780-465-02437-7. 
  26. ↑ Bergström, Lars; Goobar, Ariel (2006) Cosmology and Particle Astrophysics, 2nd, Springer. ISBN 978-3-540-32924-4. 
  27. ↑ Longair, M. S. (1998). Galaxy Formation. Springer, გვ. 161. ISBN 978-3-540-63785-1. 
  28. ↑ Bunn, E. F.; Hogg, D. W. (2009). „The kinematic origin of the cosmological redshift“. American Journal of Physics. 77 (8): 688–694. arXiv:0808.1081. Bibcode:2009AmJPh..77..688B. doi:10.1119/1.3129103. S2CID 1365918.
  29. 1 2 Wright, Edward L.. (2018) UCLA Cosmological Calculator. UCLA. ციტირების თარიღი: 6 August 2022 For parameter values as of 2018, H0=67.4 and OmegaM=0.315; see the table at Lambda-CDM model#Parameters § Notes.
  30. 1 2 ICRAR Cosmology Calculator. International Centre for Radio Astronomy Research (2022). ციტირების თარიღი: 6 August 2022
  31. ↑ Bedran, M. L. (2002). „A comparison between the Doppler and cosmological redshifts“ (PDF). American Journal of Physics. 70 (4): 406–408. Bibcode:2002AmJPh..70..406B. doi:10.1119/1.1446856. ციტირების თარიღი: 2023-03-16.
  32. ↑ Harrison, Edward (1992). „The redshift-distance and velocity-distance laws“. Astrophysical Journal. 403: 28–31. Bibcode:1993ApJ...403...28H. doi:10.1086/172179.
  33. ↑ Weinberg, Steven (2008). Cosmology. Oxford University Press, გვ. 11. ISBN 978-0-19-852682-7. 
  34. 1 2 Davis, Tamara M.; Scrimgeour, Morag I. (August 1, 2014). „Deriving accurate peculiar velocities (even at high redshift)“. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (ინგლისური). 442 (2): 1117–1122. arXiv:1405.0105. doi:10.1093/mnras/stu920. ISSN 1365-2966.
  35. ↑ Zee, Anthony (2013). Einstein Gravity in a Nutshell, 1st, In a Nutshell Series, Princeton: Princeton University Press. ISBN 978-0-691-14558-7. 
  36. ↑ Chant, C. A. (1930). „Notes and Queries (Telescopes and Observatory Equipment – The Einstein Shift of Solar Lines)“. Journal of the Royal Astronomical Society of Canada. 24: 390. Bibcode:1930JRASC..24..390C.
  37. ↑ Einstein, A. (1907). „Über das Relativitätsprinzip und die aus demselben gezogenen Folgerungen“ [On the relativity principle and the consequences drawn from it]. Jahrbuch der Radioaktivität und Elektronik (გერმანული). 4: 458. Bibcode:1908JRE.....4..411E.
  38. ↑ Pound, R.; Rebka, G. (1960). „Apparent Weight of Photons“. Physical Review Letters. 4 (7): 337–341. Bibcode:1960PhRvL...4..337P. doi:10.1103/PhysRevLett.4.337. This paper was the first measurement.
  39. ↑ Sachs, R. K.; Wolfe, A. M. (1967). „Perturbations of a cosmological model and angular variations of the cosmic microwave background“. Astrophysical Journal. 147 (73): 73. Bibcode:1967ApJ...147...73S. doi:10.1086/148982.
  40. ↑ „Hubble census finds galaxies at redshifts 9 to 12“. ESA/Hubble Press Release. ციტირების თარიღი: 13 December 2012.
  41. ↑ Huchra, John. Extragalactic Redshifts. Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. დაარქივებულია ორიგინალიდან — 2013-12-22. ციტირების თარიღი: 2023-03-16
  42. ↑ Pilipenko, Sergey V. (2013). "Paper-and-pencil cosmological calculator". arXiv:1303.5961 [astro-ph.CO]. Includes algorithm used to draw the graph.
  43. ↑ The technique was first described by: Baum, W. A. (1962). „Problems of extra-galactic research“. McVittie, G. C.. IAU Symposium No. 15. p. 390.
  44. ↑ Bolzonella, M.; Miralles, J.-M.; Pelló, R. (2000). „Photometric redshifts based on standard SED fitting procedures“. Astronomy and Astrophysics. 363: 476–492. arXiv:astro-ph/0003380. Bibcode:2000A&A...363..476B.
  45. ↑ Swift: About Swift. ციტირების თარიღი: 2025-04-07
  46. ↑ Ge, Jian; Van Eyken, Julian; Mahadevan, Suvrath; Dewitt, Curtis; et al. (2006). „The First Extrasolar Planet Discovered with a New-Generation High-Throughput Doppler Instrument“. The Astrophysical Journal. 648 (1): 683–695. arXiv:astro-ph/0605247. Bibcode:2006ApJ...648..683G. doi:10.1086/505699. S2CID 13879217.
  47. ↑ Libbrecht, Keng (1988). „Solar and stellar seismology“ (PDF). Space Science Reviews. 47 (3–4): 275–301. Bibcode:1988SSRv...47..275L. doi:10.1007/BF00243557. S2CID 120897051.
  48. ↑ Gaulme, Patrick; Schmider, François-Xavier; Gonçalves, Ivan (2018-09-01). „Measuring planetary atmospheric dynamics with Doppler spectroscopy“. Astronomy & Astrophysics (ინგლისური). 617: A41. arXiv:1804.09445. Bibcode:2018A&A...617A..41G. doi:10.1051/0004-6361/201832868. ISSN 0004-6361.
  49. ↑ An early review on the subject: Oort, J. H. (1970). „The formation of galaxies and the origin of the high-velocity hydrogen“. Astronomy and Astrophysics. 7: 381. Bibcode:1970A&A.....7..381O.
  50. ↑ Asaoka, Ikuko (1989). „X-ray spectra at infinity from a relativistic accretion disk around a Kerr black hole“. Publications of the Astronomical Society of Japan. 41 (4): 763–778. Bibcode:1989PASJ...41..763A. doi:10.1093/pasj/41.4.763.
  51. ↑ Rybicki, G. B.; Lightman, A. R. (1979) Radiative Processes in Astrophysics. John Wiley & Sons, გვ. 288. ISBN 0-471-82759-2. 
  52. ↑ Cosmic Detectives. The European Space Agency (ESA) (2013-04-02). ციტირების თარიღი: 2013-04-25
  53. ↑ Kellermann, K. I. (2014). „The Discovery of Quasars and its Aftermath“. Journal of Astronomical History and Heritage. 17 (3): 267–282. arXiv:1304.3627. doi:10.3724/SP.J.1440-2807.2014.03.03.
  54. ↑ Halstead, Evan. (2021-08-16) Introduction to General Relativity: 7.3: Redshift en. ციტირების თარიღი: 2025-03-06
  55. ↑ Percival, Will J.; White, Martin (11 February 2009). „Testing cosmological structure formation using redshift-space distortions“. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 393 (1): 297–308. arXiv:0808.0003. Bibcode:2009MNRAS.393..297P. doi:10.1111/j.1365-2966.2008.14211.x.
  56. ↑ Raccanelli, A.; Bertacca, D.; Pietrobon, D.; Schmidt, F.; Samushia, L.; Bartolo, N.; Dore, O.; Matarrese, S.; Percival, W. J. (25 September 2013). „Testing gravity using large-scale redshift-space distortions“. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 436 (1): 89–100. arXiv:1207.0500. Bibcode:2013MNRAS.436...89R. doi:10.1093/mnras/stt1517.
  57. ↑ Knox, Lloyd. (2016-12-22) Physics 156: A Cosmology Workbook: 1.7: The Distance-Redshift Relation en. ციტირების თარიღი: 2025-03-06
  58. ↑ The Nobel Prize in Physics 2011: Information for the Public. Nobel Foundation. ციტირების თარიღი: 2023-06-13
  59. ↑ Plait, Phil. (2025-12-26) What's the most distant galaxy? And why does it matter?. ციტირების თარიღი: 2026-05-07
  60. ↑ Redshift en. Las Cumbres Observatory. ციტირების თარიღი: 2025-03-06
  61. ↑ Oesch, P. A.; Brammer, G.; van Dokkum, P. G.; Illingworth, G. D.; Bouwens, R. J.; Labbé, I.; et al. (March 1, 2016). „A Remarkably Luminous Galaxy at z=11.1 Measured with Hubble Space Telescope Grism Spectroscopy“. The Astrophysical Journal. 819 (2): 129. arXiv:1603.00461. Bibcode:2016ApJ...819..129O. doi:10.3847/0004-637X/819/2/129. S2CID 119262750.
  62. ↑ Carniani, Stefano; Hainline, Kevin; D'Eugenio, Francesco; Eisenstein, Daniel J.; Jakobsen, Peter; Witstok, Joris; et al. (2024-07-29). „Spectroscopic confirmation of two luminous galaxies at a redshift of 14“. Nature (ინგლისური). 633 (8029): 318–322. arXiv:2405.18485. Bibcode:2024Natur.633..318C. doi:10.1038/s41586-024-07860-9. ISSN 1476-4687. PMC 11390484 შეამოწმეთ პარამეტრი |pmc= (დახმარება). PMID 39074505 შეამოწმეთ პარამეტრი |pmid= (დახმარება).
  63. ↑ Naidu, R. P.; Oesch, P. A.; Brammer, G.; Weibel, A.; Li, Y.; Matthee, J.; et al. (30 January 2026). „A Cosmic Miracle: A Remarkably Luminous Galaxy at zspec = 14.44 Confirmed with JWST“. The Open Journal of Astrophysics. 9. arXiv:2505.11263. Bibcode:2026OJAp....956033N. doi:10.33232/001c.156033.
  64. ↑ Watson, Darach; Christensen, Lise; Knudsen, Kirsten Kraiberg; Richard, Johan; Gallazzi, Anna; Michałowski, Michał Jerzy (2015). „A dusty, normal galaxy in the epoch of reionization“. Nature. 519 (7543): 327–330. arXiv:1503.00002. Bibcode:2015Natur.519..327W. doi:10.1038/nature14164. PMID 25731171. S2CID 2514879.
  65. ↑ Bradley, L. D.; Bouwens, R. J.; Ford, H. C.; Illingworth, G. D.; Jee, M. J.; Benítez, N.; et al. (2008). „Discovery of a Very Bright Strongly Lensed Galaxy Candidate at z ~ 7.6“. The Astrophysical Journal. 678 (2): 647–654. arXiv:0802.2506. Bibcode:2008ApJ...678..647B. doi:10.1086/533519. S2CID 15574239.
  66. ↑ Salvaterra, R.; Valle, M. Della; Campana, S.; Chincarini, G.; et al. (2009). „GRB 090423 reveals an exploding star at the epoch of re-ionization“. Nature. 461 (7268): 1258–60. arXiv:0906.1578. Bibcode:2009Natur.461.1258S. doi:10.1038/nature08445. PMID 19865166. S2CID 205218263.
  67. ↑ UHZ1: Distant Galaxy and Black Hole (2023-11-10). ციტირების თარიღი: 2023-11-10
  68. ↑ Whalen, Daniel J.; Latif, Muhammad A.; Mezcua, Mar (2023-10-01). „Radio Emission From a z = 10.1 Black Hole in UHZ1“. The Astrophysical Journal. 956 (2): 133. arXiv:2308.03837. Bibcode:2023ApJ...956..133W. doi:10.3847/1538-4357/acf92c.
  69. ↑ Gloudemans, A. J.; Duncan, K. J.; Saxena, A.; Harikane, Y.; Hill, G. J.; Zeimann, G. R.; et al. (December 2022). „Discovery of 24 radio-bright quasars at 4.9 ≤ z ≤ 6.6 using low-frequency radio observations“. Astronomy & Astrophysics. 668: A27. arXiv:2210.01811. Bibcode:2022A&A...668A..27G. doi:10.1051/0004-6361/202244763.
  70. ↑ Kaasinen, Melanie; Venemans, Bram; Harrington, Kevin C.; Boogaard, Leindert A.; Meyer, Romain A.; Bañados, Eduardo; et al. (2024-04-01). „The cold molecular gas in z ≳ 6 quasar host galaxies“. Astronomy & Astrophysics (ინგლისური). 684: A33. arXiv:2402.05165. Bibcode:2024A&A...684A..33K. doi:10.1051/0004-6361/202348463.
  71. ↑ Smail, Ian; Owen, F. N.; Morrison, G. E.; Keel, W. C.; et al. (2002). „The Diversity of Extremely Red Objects“. The Astrophysical Journal. 581 (2): 844–864. arXiv:astro-ph/0208434. Bibcode:2002ApJ...581..844S. doi:10.1086/344440. S2CID 51737034.
  72. ↑ Totani, Tomonori; Yoshii, Yuzuru; Iwamuro, Fumihide; Maihara, Toshinori; Motohara, Kentaro (2001). „Hyper Extremely Red Objects in the Subaru Deep Field: Evidence for Primordial Elliptical Galaxies in the Dusty Starburst Phase“. The Astrophysical Journal. 558 (2): L87–L91. arXiv:astro-ph/0108145. Bibcode:2001ApJ...558L..87T. doi:10.1086/323619. S2CID 119511017.
  73. ↑ Sobral, David; Matthee, Jorryt; Darvish, Behnam; Schaerer, Daniel; Mobasher, Bahram; Röttgering, Huub J. A.; Santos, Sérgio; Hemmati, Shoubaneh (4 June 2015). „Evidence For POPIII-Like Stellar Populations In The Most Luminous LYMAN-α Emitters At The Epoch Of Re-Ionisation: Spectroscopic Confirmation“. The Astrophysical Journal. 808 (2): 139. arXiv:1504.01734. Bibcode:2015ApJ...808..139S. doi:10.1088/0004-637x/808/2/139. S2CID 18471887.
  74. ↑ Overbye, Dennis (17 June 2015). „Astronomers Report Finding Earliest Stars That Enriched Cosmos“. The New York Times. ციტირების თარიღი: 17 June 2015.
  75. ↑ Lineweaver, Charles; Davis, Tamara M. (2005). „Misconceptions about the Big Bang“. Scientific American. 292 (3): 36–45. Bibcode:2005SciAm.292c..36L. doi:10.1038/scientificamerican0305-36.
  76. ↑ Gawiser, E.; Silk, J. (2000). „The cosmic microwave background radiation“. Physics Reports. 333–334 (2000): 245–267. arXiv:astro-ph/0002044. Bibcode:2000PhR...333..245G. doi:10.1016/S0370-1573(00)00025-9. S2CID 15398837.
  77. ↑ Naoz, S.; Noter, S.; Barkana, R. (2006). „The first stars in the Universe“. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters. 373 (1): L98–L102. arXiv:astro-ph/0604050. Bibcode:2006MNRAS.373L..98N. doi:10.1111/j.1745-3933.2006.00251.x. S2CID 14454275.
  78. ↑ Lesgourgues, J.; Pastor, S. (2006). „Massive neutrinos and cosmology“. Physics Reports. 429 (6): 307–379. arXiv:astro-ph/0603494. Bibcode:2006PhR...429..307L. doi:10.1016/j.physrep.2006.04.001. S2CID 5955312.
  79. ↑ Grishchuk, Leonid P. (2005). „Relic gravitational waves and cosmology“. Physics-Uspekhi. 48 (12): 1235–1247. arXiv:gr-qc/0504018. Bibcode:2005PhyU...48.1235G. doi:10.1070/PU2005v048n12ABEH005795. S2CID 11957123.
  80. ↑ Geller, M. J.; Huchra, J. P. (1989). „Mapping the Universe“. Science. 246 (4932): 897–903. Bibcode:1989Sci...246..897G. doi:10.1126/science.246.4932.897. PMID 17812575. S2CID 31328798.
  81. ↑ Huchra, John P.. The CfA Redshift Survey. Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics. ციტირების თარიღი: 2023-03-20
  82. ↑ Cole, Shaun; Percival, Will J.; Peacock, John A.; Norberg, Peder; Baugh, Carlton M.; Frenk, Carlos S.; et al. (2005). „The 2dF galaxy redshift survey: Power-spectrum analysis of the final dataset and cosmological implications“. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 362 (2): 505–34. arXiv:astro-ph/0501174. Bibcode:2005MNRAS.362..505C. doi:10.1111/j.1365-2966.2005.09318.x. S2CID 6906627.
  83. ↑ 2dF Galaxy Redshift Survey homepage. დაარქივებულია ორიგინალიდან — 2012-03-22. ციტირების თარიღი: 2025-10-21
  84. ↑ Gunn, James E.; Siegmund, Walter A.; Mannery, Edward J.; Owen, Russell E.; Hull, Charles L.; Leger, R. French; et al. (April 2006). „The 2.5 m Telescope of the Sloan Digital Sky Survey“. The Astronomical Journal. 131 (4): 2332–2359. arXiv:astro-ph/0602326. Bibcode:2006AJ....131.2332G. doi:10.1086/500975.
  85. ↑ Almeida, Andrés; et al. (2023). „The Eighteenth Data Release of the Sloan Digital Sky Surveys: Targeting and First Spectra from SDSS-V“. The Astrophysical Journal Supplement Series. 267 (2): 44. arXiv:2301.07688. Bibcode:2023ApJS..267...44A. doi:10.3847/1538-4365/acda98.
  86. ↑ Science Results. ციტირების თარიღი: 2025-05-20
  87. ↑ Davis, Marc (2002). „Science objectives and early results of the DEEP2 redshift survey“. Conference on Astronomical Telescopes and Instrumentation, Waikoloa, Hawaii, 22–28 August 2002. .
  88. ↑ Newman, Jeffrey A.; et al. (2013). „The DEEP2 Galaxy Redshift Survey: Design, Observations, Data Reduction, and Redshifts“. The Astrophysical Journal Supplement Series. 208 (1): 5. arXiv:1203.3192. Bibcode:2013ApJS..208....5N. doi:10.1088/0067-0049/208/1/5.
  89. ↑ Impey, Chris. Dust Extinction and Reddening en. Teach Astronomy. ციტირების თარიღი: 2025-03-06
  90. ↑ Kuhn, Karl F.; Koupelis, Theo (2004) In Quest of the Universe. Jones & Bartlett Publishers, გვ. 122–3. ISBN 978-0-7637-0810-8. 
  91. ↑ Woodhouse, Chris (2017-12-04). „M31 (Andromeda Galaxy)“, The Astrophotography Manual, 2nd (en), Routledge, გვ. 308–313. DOI:10.4324/9781315159225-42. ISBN 978-1-315-15922-5. 
  92. ↑ Maria Raiteri, Claudia (2024) „Monitoring Blazar Variability to Understand Extragalactic Jets“, Publications of the Astronomical Observatory of Belgrade, გვ. 29–38. DOI:10.69646/aob104p029. ISBN 978-86-82296-11-9. 
  93. ↑ Nemiroff, R. J.. (1993) Gravitational Principles and Mathematics. NASA.
  94. ↑ Nemiroff, R. J. (1993). „Visual distortions near a neutron star and black hole“. American Journal of Physics. 61 (7): 619–632. arXiv:astro-ph/9312003v1. Bibcode:1993AmJPh..61..619N. doi:10.1119/1.17224. S2CID 16640860.
  95. ↑ Bonometto, Silvio; Gorini, Vittorio; Moschella, Ugo (2002) Modern Cosmology. CRC Press. ISBN 978-0-7503-0810-6. 
  96. ↑ Aoki, Kentaro; Kawaguchi, Toshihiro; Ohta, Kouji (January 2005). „The Largest Blueshifts of the [O III] Emission Line in Two Narrow-Line Quasars“. Astrophysical Journal. 618 (2): 601–608. arXiv:astro-ph/0409546. Bibcode:2005ApJ...618..601A. doi:10.1086/426075. S2CID 17680991.
  97. ↑ Miller, Cole. Cosmology. ციტირების თარიღი: 2025-03-06
მოძიებულია „https://ka.wikipedia.org/w/index.php?title=წითელი_წანაცვლება&oldid=5577189“-დან