Es ist klar, dass sich das Universum ausdehnt, weil Licht von entfernten Körpern, wie Galaxien, auf die rote Seite des Spektrums verschoben wird. Mit anderen Worten, das gemessene Licht ist roter als es im Vergleich zu den Laborergebnissen sein sollte. Dies ist großartig, um die Entfernung zu anderen Körpern zu messen, aber können wir nicht auch ihre Abfluggeschwindigkeit messen, indem wir messen, wie schnell das Licht dieser Körper mit der Zeit immer roter wird? Das heißt, v ist direkt proportional zur Frequenzänderung dividiert durch die verstrichene Zeit?
Du hast das richtig verstanden. Die von einer Galaxie beobachtete Dopplerverschiebung ist die Summe ihrer besonderen Geschwindigkeit in Bezug auf den "Hubble-Fluss" und der Rotverschiebung aufgrund des Hubble-Flusses, der durch die Expansion des Universums verursacht wird.
Es gibt keinen direkten Weg von einem Spektrum, diese beiden Komponenten zu trennen - sie haben das gleiche qualitative Ergebnis.
Im Prinzip könnte die Expansion des Universums (oder eine Änderung der Eigengeschwindigkeit) direkt gemessen werden, indem man nach einer Änderung der Rotverschiebung mit der Zeit sucht, die von den kosmologischen Parametern abhängt.
Dies ist ein extrem kleiner Effekt und wird durch die eigentümlichen Bewegungen einzelner Galaxien verwirrt. Dennoch ist die Messung dieser Rotverschiebungsdrift eines der Hauptziele des Codex-Instruments auf dem E-ELT (siehe Pasquini et al. 2010, http://esoads.eso.org/abs/2010Msngr.140...20P ) zu verwenden Lyman-Alpha-Absorptionssysteme in Richtung entfernter Quasare. Dieses Experiment ist auch für das Square Kilometre Array unter Verwendung der 21cm-Linie geplant (Kloeckner et al. 2015 http://arxiv.org/abs/1501.03822 ).
In beiden Fällen müssen zur Überwindung der experimentellen Unsicherheiten (z. B. bei 21 cm Linienverschiebungen von 0,1 Hz über ein Jahrzehnt) Beobachtungen von Millionen von Galaxien kombiniert werden.
Es besteht keine Aussicht, diesen Effekt in einer einzelnen Galaxie zu messen, außerdem befürchte ich, dass Ihr Verständnis der kosmologischen Rotverschiebung fehlerhaft ist. Die Entfernungsabhängigkeit ist ein statistischer Mittelwert, keine absolute Abhängigkeit. Einzelne Galaxien bewegen sich in individuellen Gravitationspotentialen von Objekten um sie herum. Dadurch erhalten sie ihre eigentümlichen Geschwindigkeiten gegenüber der Strömung. Diese Geschwindigkeit könnte zunehmen oder abnehmen, wenn sich eine Galaxie weiter entfernt, aber es wird nie erwartet, dass sie groß genug ist, um auf menschlichen Zeitskalen für eine einzelne Galaxie nachweisbar zu sein. Darüber hinaus sollte jede Änderung der besonderen Geschwindigkeit beim Betrachten von Millionen von Galaxien im Durchschnitt Null sein, wodurch die Rotverschiebungsdrift aufgrund der Expansion zurückbleibt.
Wenn Licht von einem Objekt emittiert wird, das sich von uns entfernt, wird das Licht ins Rote verschoben. Dies ist ein Beispiel für den Doppler-Effekt. Die Rotverschiebung misst also die Radialgeschwindigkeit, nicht die Entfernung .
Durch Abschätzen der Entfernung zu Galaxien fand Edwin Hubble heraus, dass die Geschwindigkeit von Galaxien mit ihrer Entfernung korreliert. Durch Messen der Rotverschiebung kann man also die Entfernung einer Galaxie abschätzen.
Die Entfernung ist nur eine Schätzung, und unser Wissen über die Entfernung von Galaxien ist mit erheblichen Unsicherheiten behaftet. Hunderte Millionen Lichtjahre der Ungewissheit. Die Entfernung selbst zu den sich am schnellsten bewegenden Galaxien ändert sich nicht schnell genug, um gemessen zu werden. Selbst wenn sich eine Galaxie nahezu mit Lichtgeschwindigkeit bewegt, hätte sie in einem Jahr nur 1 Lichtjahr zurückgelegt, viel weniger als die Unsicherheit bei der Schätzung der Entfernung.
Michael Lee
Papa Kropotkin