Sanitka a vesmírne telesá

NGC 7469 vpravo hore, foto ESA/Hubble

Každý z nás už určite počul sirénu sanitky. A možno si mnohí všimli, že nie je len taká obyčajná a je na nej niečo zvláštne. Keď sa sanitka pohybuje smerom k nám, zdá sa, akoby sa tón sirény zvyšoval. Keď okolo nás prejde a vzďaľuje sa, tak sa tón začne znižovať.

Tento dej je v skutočnosti tzv. Dopplerov efekt, fyzikálny jav pomenovaný po fyzikovi Christianovi Johannovi Dopplerovi a spája sanitku s vesmírnymi telesami. Dopplerov efekt popisuje správanie sa mechanického a elektromagnetického vlnenia pri pohybe ich zdrojov. Každé vlnenie je charakteristické svojou frekvenciou a vlnovou dĺžkou. C. J. Doppler prišiel na to, že ak sa zdroj elektromagnetického alebo mechanického vlnenia približuje, vlnová dĺžka vlnenia sa zmenšuje a frekvencia sa zväčšuje, a ak sa zdroj týchto vlnení vzďaľuje, vlnová dĺžka sa zväčšuje a frekvencia sa zmenšuje. Pri mechanickom vlnení, čiže zvuku, to spôsobuje, že počujeme vyššie tóny pri približovaní sa zdroja a nižšie tóny pri jeho vzďaľovaní sa. Pri elektromagnetickom vlnení to spôsobuje zmenu farby svetla. Pri približovaní zdroja sa vlnová dĺžka posúva k modrému koncu spektra, voláme to modrý posun. Pri vzďaľovaní sa vlnová dĺžka posúva k červenému koncu spektra, čo sa nazýva červený posun.

Spektrum galaxie NGC 7469

Ako je to vo vesmíre?

Vieme, že vesmír sa od svojho zrodu rozpína, takže všetky vesmírne telesá sa od nás vzďaľujú. Preto vždy hovoríme o červenom posune elektromagnetického vlnenia. V astronómii sa na základe tohto faktu, na princípe Dopplerovho javu a spektra daných vesmírnych telies, meria rýchlosť vzďaľovania vesmírnych objektov. Spektrum vesmírnych telies tvoria spektrálne čiary. Sú to úseky čiarového spektra, kde došlo k zoslabeniu alebo zosilneniu elektromagnetického vlnenia, t. j. atóm určitého prvku buď absorboval, alebo vyžiaril fotón. Pomocou počítačových programov vieme zistiť pozorovanú vlnovú dĺžku každej spektrálnej čiary v spektre vesmírnych telies a v laboratóriu aj skutočnú, laboratórnu vlnovú dĺžku spektrálnych čiar bez posunu spôsobeného pohybom ich zdroja. Z nich vypočítame hodnotu červeného posunu, ktorý sa rovná pomeru rozdielu pozorovanej a laboratórnej vlnovej dĺžky a laboratórnej vlnovej dĺžky. Hodnota červeného posunu sa pri relatívne malých vzdialenostiach rovná pomeru rýchlosti vzďaľovania daných telies a rýchlosti svetla.

Vzťahy na výpočet rýchlosti vzďaľovania vesmírnych telies

Pri väčších vzdialenostiach tento vzťah neplatí, platí vzťah vyplývajúci z Einsteinovej teórie relativity. Zaujímavosťou je, že čím je hodnota červeného posunu väčšia, tým je aj rýchlosť vzďaľovania väčšia a keby sa rýchlosť vzďaľovania rovnala rýchlosti svetla, potom by hodnota červeného posunu musela byť nekonečná. Rýchlosť vzďaľovania patrí k základným charakteristikám vesmírnych telies, predovšetkým galaxií a kvazarov, a môžeme z nej vypočítať aj vzdialenosť, v ktorej sa daný objekt nachádzal v momente vyslania elektromagnetického vlnenia. Tento postup patrí k základným postupom merania radiálnej rýchlosti vesmírnych telies, a dokonca súvisí so sirénou náhliacej sa sanitky.

Jakub Venglik
študent 3. ročníka Gymnázia P. O. Hviezdoslava
v Kežmarku

Tento článok si môžete prečítať v časopise Quark 07/2018.

Ak chcete mať prístup aj k exkluzívnemu obsahu pre predplatiteľov alebo si objednať tlačenú verziu časopisu Quark, prihláste sa alebo zaregistrujte.

Komentáre