Crveni pomak opisuje prividnu promenu boje svetlosti koju emituje objekat dok se udaljava od posmatrača.
Da bismo razumeli zašto se to dešava, pomaže da razmislimo o sličnom fenomenu koji bi mnogi od nas mogli iskusiti u svakodnevnom životu.
Zamislite da mirno stojite pored puta, a kola hitne pomoći se približavaju sa sirenom koja trešti. Ne samo da se jačina zvuka menja kako se približava, već i kako zumira pored pada tona sirene, postajući za delić dublji u visini.
Nazvan Doplerov pomak ili Doplerov efekat, uzrokovan je razlikom u frekvenciji talasa koje primamo od izvora koji se ili približava ili povlači.
Kako se udaljenost vozila hitne pomoći prema nama smanjuje, sledeći talas pritiska primamo malo ranije, zbog čega zvuk deluje češće nego što zaista jeste. Kako se udaljava, rastojanje između svakog talasa se proteže, čineći da izgledaju ređe i stoga niže po visini.
Doplerov efekat ne doživljavaju samo zvučni talasi. Čini se da se frekvencija svih talasa menja kako se rastojanje između nas i izvora talasa povećava ili smanjuje.
Promena „visine“ svetlosti će promeniti njenu boju u skladu sa mestom u elektromagnetnom spektru. Na primer, ako se talasna dužina svetlosti rasteže, frekvencija talasa opada, čineći ih crvenijim i stvarajući ono što astronomi nazivaju crvenim pomakom. Povećanjem frekvencije svetlo postaje plavo, stvarajući plavi pomak.
Većina objekata koji se kreću oko nas na Zemlji suviše su spori da bismo primetili promene u njihovoj boji. Ali daleko, objekti koji se brzo kreću kao što su zvezde i galaksije kreću se na skalama koje znatno olakšavaju otkrivanje promene boje.
Koja je razlika između stacionarne crvene zvezde i zvezde sa crvenim pomeranjem?
Baš kao što plamen sveće nije iste boje kao plamen na gasnoj peći, boja zvezde je usko povezana sa njenom temperaturom i sastavom. Astronomi obično mogu da utvrde koliko bi zvezda trebalo da bude vruća prema njenoj masi i sjaju, što daje dobru polaznu tačku o tome koje boje treba da bude.
Daleko važnija je specifična duga boja (ili njen spektar) koja se emituje kao rezultat materijala koji lebde u gasovima zvezde.
Elektroni različitih jedinjenja i elemenata apsorbuju svetlosne talase vrlo specifičnih frekvencija. Ovaj dobro definisan ‘otisak prsta’ znači da tačno znamo koje spektralne linije treba da se pojave za skoro svaku poznatu hemikaliju.
Raširite svetlost zvezda u duginu boju, videćete da se pojavljuje šara senki nalik na bar kod, uzrokovana načinom na koji mešavina materijala apsorbuje svetlost. Dok različite zvezde mogu imati različite spektralne linije, obrasci deluju kao note u pesmi. Pesma ostaje poznata, čak i ako se peva na višem ili nižem tonu.
Za astrofizičare, objekat sa crvenim pomeranjem kosmički je ekvivalent stihu ‘Tvinkle Tvinkle Little Star’ koji zvuči škripa, što jasno stavlja do znanja da nije zamišljeno da bude tako crven kako izgleda.
Crveni pomak nam govori dve stvari u astronomiji.
Prvi je da gde god da pogledamo u daleku, daleku daljinu, objekti se udaljavaju od nas velikom brzinom.
To znači ili je sve odgurnuto od Zemlje (a mi stojimo na mestu), ili je sve odgurnuto od svega ostalog. Imajući u vidu važan princip koji kaže da ne treba da smatramo sebe nečim posebnim, kosmolozi pretpostavljaju da se sama struktura Univerzuma mora širiti.
Druga stvar koju crveni pomak može da nam kaže je udaljenost između nas i objekta.
Ne samo da se čini da se objekti u daljini udaljavaju od nas, već se čini da to čine bržom brzinom od onih koji su bliže. Ova veća brzina znači da će njena ‘pesma’ spektralnih linija izgledati još više izobličena što je dalje.
Astronomi mogu da koriste formulu da obezbede pomeranje talasne dužine na osnovu obrasca spektralnih linija, što obezbeđuje meru nazvanu ‘z’.
U zavisnosti od drugih pretpostavki, kao što je da li se prostor blago savija na ogromnim skalama, z se prevodi u određenu udaljenost, kao što su parseci ili svetlosne godine.
