Mit welcher Geschwindigkeit muss sich etwas von uns wegbewegen, damit es so weit rotverschiebt, dass es für das menschliche Auge unsichtbar wird?

Gibt es Sterne, Galaxien usw., die wir nicht sehen können, weil sie sich zu schnell bewegen und ihr Spektrum unter unseren sichtbaren Bereich verschoben ist? Soweit ich weiß, wird die Rotverschiebung durch Sterne und dergleichen verursacht, die sich vom Betrachter entfernen. Mit welcher Geschwindigkeit muss ein Stern etc. reisen, um für uns unsichtbar zu sein?

Was ist, wenn Sie sich in einer Galaxie auf einer Seite des Universums befinden, die sich ausdehnt, und auf eine Galaxie auf der anderen expandierenden Randseite blicken? Sie würden sich schneller als Lichtgeschwindigkeit voneinander entfernen. Wären sie füreinander unsichtbar?

Meinst du unsichtbar für das menschliche Auge? Ihre Frage ist nicht sehr genau definiert. Beachten Sie, dass die kosmologische Rotverschiebung nicht durch Bewegung verursacht wird.
@RobJeffries ja unsichtbar durch Geschwindigkeit
Um @RobJeffries zu wiederholen, meinst du nur „sichtbares Licht“? Kosmische Mikrowellen-Hintergrundstrahlung zum Beispiel ist stark rotverschoben und liegt nicht in den „sichtbaren“ Frequenzen.
Die Antwort hängt immer noch vom Objekt ab, genauer gesagt von der Art der elektromagnetischen Strahlung, die es aussendet oder reflektiert. Eine starke Gammastrahlenquelle wie eine explodierende Supernova wäre bei sehr hohen Rotverschiebungen immer noch sichtbar, da die Gammastrahlen zu sichtbarem Licht rotverschoben würden.
Auch Sterne, die weit genug entfernt sind, um eine merkliche Rotverschiebung zu haben, sind für das menschliche Auge überhaupt nicht sichtbar, einfach weil sie zu weit entfernt und daher zu schwach sind. Sie können sie immer noch in einem Teleskop erkennen, aber da Teleskope sowieso Infrarot "sehen" können, verschieben sie sich nicht aus dem sichtbaren Bereich eines Teleskops heraus.
Die Frage wurde jetzt in etwas geändert, das sich stark vom Original unterscheidet, und es ist nicht klar, dass dies die Absicht des OP war.
Wenn Sie nur die relative Geschwindigkeit wissen wollen, die erforderlich ist, um beispielsweise tiefblaues Licht in das nahe Infrarot zu verschieben, ist das eine triviale Berechnung, die als Hausaufgabe bleibt :-)

Antworten (1)

Im Folgenden wird nur auf die durch Bewegung verursachte Rotverschiebung (Doppler-Effekt) eingegangen.

Die Wellenlängenverschiebung (wl) für ein Objekt, das sich von einem stationären Beobachter wegbewegt, wird nach folgender Formel berechnet: Verschiebung = wl x V/C mit V-Geschwindigkeit des sich bewegenden Objekts und C-Lichtgeschwindigkeit (Quelle: https://en.wikipedia. org/wiki/Doppler_effect )

Nehmen wir an, wir möchten, dass ein sonnenähnlicher Stern für das menschliche Auge unsichtbar wird. Die Emission unserer Sonne beginnt bei etwa 250 nm und das menschliche Sehvermögen endet bei etwa 700 nm (Quelle: https://en.wikipedia.org/wiki/Sunlight#/media/File:Solar_spectrum_en.svg ).

Wir wollen also eine minimale Verschiebung von 700 - 250 = 450 nm für wl 250 nm. Die Formel ergibt V/C = 450 / 250 = 1,8, was (1) unmöglich ist, weil sich nichts schneller bewegt als Licht (2) die klassische Formel irrelevant macht

Die relativistische Formel (für Objekte, die sich mit Geschwindigkeiten > C/10 bewegen) lautet: shift / wl = SQRT( (1 + V/C) / (1 - V/C) ) -1 wobei SQRT die Quadratwurzel ist (Quelle: https: //en.wikipedia.org/wiki/Relativistic_Doppler_effect )

Rundung (shift / wl) auf 2 ergibt die relativistische Formel V/C = 8/10

Für einen heißeren (weißen bis bläulichen) Stern mit einer UV-Emission unterhalb von 250 nm müsste die Geschwindigkeit V sogar noch höher sein.

Meine Antwort auf die Frage lautet also: sehr nahe an der Lichtgeschwindigkeit (80% in obiger Berechnung) und daher kein reales Szenario (siehe unten).

"Unter den nahen Sternen sind die größten Radialgeschwindigkeiten in Bezug auf die Sonne +308 km/s" (Quelle: https://en.wikipedia.org/wiki/Doppler_effect ), das ist 1000-mal kleiner als C = 3e5 km /s. Abgerundet auf 300 km/s ergäbe sich eine maximale Verschiebung von 700 x 300 / 3e5 = 0,7 nm, mehrere hundert Mal kleiner als für die Unsichtbarkeit erforderlich.

Außerdem würde der Stern immer noch auf einem Infrarotbild erscheinen.

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Unter Sternen, die nicht "in der Nähe" sind, gibt es viele, deren Licht um einen Faktor von 3 oder mehr rotverschoben ist, so dass 250 nm UV auf 700 nm oder länger IR verschoben würden. Solche Galaxien werden jedoch auch Sterne (und andere Dinge) enthalten, die Strahlung mit viel kürzerer Wellenlänge aussenden, sodass wahrscheinlich etwas sichtbares Licht die Erde erreichen wird. Allerdings ist eine solche Galaxie viel zu schwach, um sie mit bloßem Auge zu sehen.
Mit welcher Geschwindigkeit muss sich etwas von uns wegbewegen, damit es so weit rotverschiebt, dass es für das menschliche Auge unsichtbar wird?
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