Warum werden entfernte Objekte im nahen Infrarot beobachtet?

Ich habe einen Artikel gelesen, der erklärt, warum JWST ein Nachfolger von Hubble und kein Ersatz für Hubble ist. Sie erklärten, dass Hubbles Wissenschaft die Astronomen dazu veranlasste, längere Wellenlängen zu betrachten. Und dann sagten sie:

Insbesondere weiter entfernte Objekte werden stärker rotverschoben, und ihr Licht wird aus dem UV und optischen ins nahe Infrarot verschoben.

Um also die ersten Galaxien zu beobachten, müssen Astronomen im Infraroten beobachten. Meine Frage ist, warum entfernte Objekte Beobachtungen im Infrarot erfordern?

Liegt es daran, dass sie sich in sehr großer Entfernung von uns befinden, sodass das Licht auf seinem Weg viel Energie verloren hat, sodass es im Infrarotbereich nachweisbar ist?

Antworten (2)

Ja.

Wenn sich Licht durch den expandierenden Raum bewegt, verliert es Energie und wird rotverschoben. Wenn sich Galaxien bilden, durchlaufen sie normalerweise intensive Starbursts, die viel sichtbares und ultraviolettes Licht emittieren. Tatsächlich werden die am weitesten entfernten Galaxien – und damit diejenigen, die wir am weitesten zurück in der Zeit sehen – oft anhand ihrer Emission am sogenannten Lyman entdeckt a Licht, das eine Wellenlänge von 1216 Å hat.

Galaxien begannen sich nur wenige hundert Millionen Jahre nach dem Urknall zu bilden. Seitdem hat sich das Universum um mehr als den Faktor 10 in alle Richtungen ausgedehnt. Um den gleichen Faktor dehnt sich die Wellenlänge des Lichts aus und damit ein Lyman a Photonen, die heute in dieser Epoche emittiert werden, haben eine Wellenlänge von ∼ 12 , 000 Å oder 1,2 μ m, was im Infraroten liegt.

Das liegt an dem sogenannten Doppler-Effekt. Wenn sich etwas von uns entfernt, haben die elektromagnetischen Wellen, die es freisetzt, eine längere Wellenlänge.

Schau auf den Stern, der sich entfernt

Außerdem haben weiter entfernte Galaxien aufgrund des Hubble-Gesetzes eine erhöhte Geschwindigkeit, wodurch die Rotverschiebung noch ausgeprägter wird.

Eigentlich ist es nicht wirklich der Doppler-Effekt, da die Galaxien ungefähr still im Weltraum liegen. Aber Sie haben Recht mit dem Gesetz von Hubble, das die Ausdehnung des Weltraums beschreibt.
Es gibt also einen Unterschied zwischen so etwas wie einer kosmologischen Rotverschiebung und nahen Objekten, die eine lokale Doppler-Effekt-Rotverschiebung aufweisen?
@pela, warum ist es nicht der Doppler-Effekt? Schließlich entfernen sich alle Galaxien von uns. Warum können Sie in diesem Fall den Doppler-Effekt nicht berücksichtigen?
@po6 Ich denke, diese Animation wird den Unterschied erklären. webbtelescope.org/webb_telescope/science_on_the_edge/…
@po6: Das liegt daran, dass der Doppler-Effekt entsteht, wenn Licht beobachtet wird, das von einem Objekt emittiert wird, das sich durch den Raum von uns weg oder auf uns zu bewegt. Aber die Galaxien bewegen sich nicht durch den Weltraum (na ja, sie bewegen sich ein wenig, aber das ist ein kleiner Effekt). Wenn Sie die Wellenlänge von beobachteten Photonen berechnen, die von einer entfernten Galaxie in einem hypothetischen Universum emittiert werden, das statisch ist, wenn sie emittiert werden, sich dann irgendwann für eine Weile ausdehnt und dann stoppt, bevor wir beobachten, werden Sie auch sehen, dass sie rotverschoben sind. obwohl die emittierende Galaxie stationär wrt. uns sowohl zum Zeitpunkt der Emission als auch der Beobachtung.
Ich stimme hier Pela zu. Kosmologische Rotverschiebung und Dopplerverschiebung sind ziemlich verschieden voneinander. Die spezielle Relativitätstheorie besagt, dass die Rotverschiebung gegen unendlich tendiert, wenn sich die relative Geschwindigkeit zwischen zwei Objekten der Lichtgeschwindigkeit nähert. Eine endliche Rotverschiebung bedeutet eine Rezessionsgeschwindigkeit kleiner als die Lichtgeschwindigkeit. In der Allgemeinen Relativitätstheorie ist das nicht der Fall. Im ΛCDM-Modell entfernen sich alle Objekte, die wir mit einer Rotverschiebung von 1,5 oder mehr sehen, nicht nur derzeit mit Überlichtgeschwindigkeit von uns, sie taten dies auch, als das Licht, das wir jetzt sehen, ursprünglich emittiert wurde.
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