Τι μπορεί να μετρήσει ο επιστήμονας όταν οι φωτεινές ακτίνες είναι εμμηνορροϊκές από μια μετακινούμενη πηγή;
1. Shift Doppler:
* Συχνότητα μετατόπισης: Η πιο θεμελιώδης μέτρηση είναι η μετατόπιση του Doppler της συχνότητας του φωτός. Καθώς η πηγή μετακινείται προς τον παρατηρητή, τα φωτεινά κύματα συμπιέζονται, με αποτέλεσμα υψηλότερη συχνότητα (BluesHift). Αντίθετα, καθώς η πηγή απομακρύνεται, τα κύματα είναι τεντωμένα, με αποτέλεσμα χαμηλότερη συχνότητα (redshift).
* μετατόπιση μήκους κύματος: Η μετατόπιση συχνότητας μεταφράζεται άμεσα σε μια αλλαγή στο μήκος κύματος. Το Blueshifted Light έχει μικρότερο μήκος κύματος, ενώ το Redshifted Light έχει μεγαλύτερο μήκος κύματος.
2. Ταχύτητα της πηγής:
* Ακτινική ταχύτητα: Με τη μέτρηση της μετατόπισης του Doppler, οι επιστήμονες μπορούν να υπολογίσουν την ακτινική ταχύτητα της πηγής, η οποία είναι η ταχύτητα με την οποία κινείται απευθείας προς ή μακριά από τον παρατηρητή.
* εγκάρσια ταχύτητα: Εάν η πηγή κινείται κάθετα στην οπτική γωνία, η μετατόπιση του Doppler θα είναι μηδενική. Ωστόσο, άλλα αποτελέσματα, όπως η σχετικιστική εκτροπή του φωτός, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την εκτίμηση της εγκάρσιας ταχύτητας.
3. Σύνθεση και ιδιότητες της πηγής:
* Φασματικές γραμμές: Το φως που εκπέμπεται από μια πηγή περιέχει συγκεκριμένα μήκη κύματος (φασματικές γραμμές) που αντιστοιχούν στα στοιχεία και τα επίπεδα ενέργειας τους. Η ανάλυση της μετατόπισης Doppler αυτών των γραμμών παρέχει πληροφορίες σχετικά με τη σύνθεση της πηγής.
* Θερμοκρασία και πίεση: Μελετώντας τη διεύρυνση και τη μετατόπιση των φασματικών γραμμών, οι επιστήμονες μπορούν να συμπεράνουν τις συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης της πηγής.
4. Σχετικιστικές επιδράσεις:
* Χρόνος διαστολή: Για πηγές που κινούνται σε πολύ υψηλές ταχύτητες, οι σχετικιστικές επιδράσεις γίνονται σημαντικές. Η μέτρηση της μετατόπισης Doppler μπορεί να βοηθήσει στον προσδιορισμό του βαθμού διαστολής του χρόνου που βιώνει η πηγή.
* Σύάση μήκους: Παρόμοια με τη διαστολή του χρόνου, η συστολή μήκους μπορεί να παρατηρηθεί για πηγές που κινούνται σε σχετικιστικές ταχύτητες και μπορούν να μετρηθούν έμμεσα μέσω της ανάλυσης μετατόπισης Doppler.
Σημαντικές εκτιμήσεις:
* πλαίσιο αναφοράς: Η μετατόπιση του Doppler εξαρτάται από τη σχετική κίνηση μεταξύ της πηγής και του παρατηρητή. Η ταχύτητα που μετράται είναι πάντα σε σχέση με το πλαίσιο αναφοράς του παρατηρητή.
* ταχύτητα φωτός: Η ταχύτητα του φωτός σε ένα κενό είναι σταθερή, ανεξάρτητα από την κίνηση της πηγής. Η μετατόπιση του Doppler επηρεάζει τη συχνότητα και το μήκος κύματος, αλλά όχι την ταχύτητα του ίδιου του φωτός.
Αναλύοντας προσεκτικά τη μετατόπιση Doppler και άλλες ιδιότητες του φωτός που εκπέμπονται από μια κινούμενη πηγή, οι επιστήμονες αποκτούν πολύτιμες γνώσεις στο σύμπαν, από την κίνηση των αστεριών και των γαλαξιών στη σύνθεση μακρινών αντικειμένων.
