Che cos'è Blueshift?

 L'astronomia ha una serie di termini che sembrano esotici per il non astronomo. Molte persone hanno sentito parlare di "anni luce" e "parsec" come termini di misurazioni a distanza. Ma altri termini sono più tecnici e possono sembrare "gergali" per le persone che non conoscono molto l'astronomia. Due di questi termini sono "redshift" e "blueshift". Sono usati per descrivere il movimento di un oggetto verso o lontano da altri oggetti nello spazio.

Redshift indica che un oggetto si sta allontanando da noi. "Blueshift" è un termine che gli astronomi usano per descrivere un oggetto che si sta muovendo verso un altro oggetto o verso di noi. Qualcuno dirà "Quella galassia è blueshifted rispetto alla Via Lattea", per esempio. Significa che la galassia si sta muovendo verso il nostro punto nello spazio. Può anche essere usato per descrivere la velocità che la galassia sta prendendo mentre si avvicina alla nostra. 

Sia il redshift che il blueshift sono determinati studiando lo spettro della luce irradiata dall'oggetto. In particolare, le "impronte digitali" di elementi nello spettro (che vengono rilevate con uno spettrografo o uno spettrometro), vengono "spostate" verso il blu o il rosso a seconda del movimento dell'oggetto.

Gli astronomi usano l'effetto Doppler per misurare la frequenza delle onde luminose mentre un oggetto si muove rispetto all'osservatore. La frequenza è più breve mentre si sposta verso di te e l'oggetto mostra un blueshift. Se l'oggetto si sta allontanando, mostra uno spostamento verso il rosso. Questo si presenta negli spettri di luce stellare come uno spostamento delle linee nere (chiamate linee di assorbimento) come mostrato qui). Carolyn Collins Petersen

Come fanno gli astronomi a determinare Blueshift?

Blueshift è il risultato diretto di una proprietà del movimento di un oggetto chiamato effetto Doppler, anche se ci sono altri fenomeni che possono anche far sì che la luce diventi blueshift. Ecco come funziona. Prendiamo di nuovo quella galassia come esempio. Emette radiazioni sotto forma di luce, raggi X, raggi ultravioletti, infrarossi, radio, luce visibile e così via. Quando si avvicina a un osservatore nella nostra galassia, ogni fotone (pacchetto di luce) che emette sembra essere prodotto più vicino nel tempo al fotone precedente. Ciò è dovuto all'effetto Doppler e al moto proprio della galassia (il suo movimento attraverso lo spazio). Il risultato è che il fotone raggiunge il picco apparire essere più vicini di quanto non siano in realtà, riducendo la lunghezza d'onda della luce (frequenza più alta, e quindi energia più alta), come determinato dall'osservatore.

Blueshift non è qualcosa che può essere visto con gli occhi. È una proprietà di come la luce è influenzata dal movimento di un oggetto. Gli astronomi determinano il blueshift misurando piccoli spostamenti delle lunghezze d'onda della luce dall'oggetto. Lo fanno con uno strumento che divide la luce nelle sue lunghezze d'onda componenti. Normalmente questo viene fatto con uno "spettrometro" o un altro strumento chiamato "spettrografo". I dati che raccolgono sono rappresentati graficamente in quello che viene chiamato uno "spettro". Se le informazioni sulla luce ci dicono che l'oggetto si sta muovendo verso di noi, il grafico apparirà "spostato" verso l'estremità blu dello spettro elettromagnetico. 

Misurare i Blueshift di stelle

Misurando i cambiamenti spettrali delle stelle nella Via Lattea, gli astronomi possono tracciare non solo i loro movimenti, ma anche il movimento della galassia nel suo insieme. Gli oggetti che si stanno allontanando da noi appariranno spostati in rosso, mentre gli oggetti che si avvicinano verranno spostati in blu. Lo stesso vale per la galassia di esempio che ci viene incontro.

Gli astronomi possono determinare la velocità con cui la galassia di Andromeda sta arrivando verso la Via Lattea misurando il suo blueshift. Credito: NASA; ESA; Z. Levay e R. van der Marel, STScI; T. Hallas; e A. Mellinger

L'universo è Blueshifted?

Lo stato passato, presente e futuro dell'universo è un argomento caldo in astronomia e in scienza in generale. E uno dei modi in cui studiamo questi stati è osservare il movimento degli oggetti astronomici che ci circondano.

Inizialmente, si pensava che l'universo si fermasse ai margini della nostra galassia, la Via Lattea. Ma nei primi anni del 1900 l'astronomo Edwin Hubble scoprì che c'erano galassie al di fuori della nostra (queste erano state effettivamente osservate in precedenza, ma gli astronomi pensavano che fossero semplicemente una specie di nebulosa, non interi sistemi di stelle). Oggi si sa che ci sono miliardi di galassie multiple in tutto l'universo. 

Ciò ha cambiato la nostra intera comprensione dell'universo e, poco dopo, ha spianato la strada allo sviluppo di una nuova teoria della creazione e dell'evoluzione dell'universo: la teoria del Big Bang.

Capire il moto dell'universo

Il passo successivo è stato determinare dove siamo nel processo di evoluzione universale e cosa genere dell'universo in cui viviamo. La domanda è davvero: l'universo si sta espandendo? Contraente? Statico?

Per rispondere a ciò, gli astronomi hanno misurato i cambiamenti spettrali delle galassie vicino e lontano, un progetto che continua a far parte dell'astronomia. Se le misurazioni della luce delle galassie fossero spostate verso il blu in generale, ciò significherebbe che l'universo si sta contraendo e che potremmo essere diretti verso un "grande scricchiolio" dato che tutto nel cosmo sbatte di nuovo insieme. 

L'universo in espansione, in espansione, che mostra l'influenza dell'espansione accelerata nelle epoche più recenti della storia cosmica. NASA / WMAP

Tuttavia, si scopre che le galassie si stanno in generale allontanando da noi e sembrano spostate verso il rosso. Ciò significa che l'universo si sta espandendo. Non solo, ma ora sappiamo che l'espansione universale sta accelerando e che ha accelerato a un ritmo diverso in passato. Quel cambiamento di accelerazione è guidato da una forza misteriosa conosciuta genericamente come energia oscura. Abbiamo una scarsa comprensione della natura dell'energia oscura, solo che sembra essere ovunque nell'universo.

Key Takeaways

• Il termine "blueshift" si riferisce allo spostamento delle lunghezze d'onda della luce verso l'estremità blu dello spettro mentre un oggetto si muove verso di noi nello spazio.
• Gli astronomi usano il blueshift per comprendere i movimenti delle galassie l'uno verso l'altro e verso la nostra regione di spazio.
• Redshift si applica allo spettro della luce proveniente dalle galassie che si stanno allontanando da noi; cioè, la loro luce viene spostata verso l'estremità rossa dello spettro.

fonti

• Cool Cosmos, coolcosmos.ipac.caltech.edu/cosmic_classroom/cosmic_reference/redshift.html.
• "La scoperta dell'universo in espansione". L'universo in espansione, skyserver.sdss.org/dr1/en/astro/universe/universe.asp.
• NASA, NASA, imagine.gsfc.nasa.gov/features/yba/M31_velocity/spectrum/doppler_more.html.

A cura di Carolyn Collins Petersen.