Znanstvenici su otkrili da se Svemir širi pomoću Dopplerovog efekta. Naime kad se izvor udaljava od nas mi primamo nižu frekveciju, odnosno veću valnu duljinu. I tako su otkrili da zračenje iz udaljenih galaksija zalazi u crveni spektar i logično je zaključiti da se Svemir širi. Ali mene zanima kako mogu znati da se frekvencija izvora, odnosno spektar izvora razlikuje od detektiranog i kako mogu znati odakle potiču detektirani valovi? (Marin in Makarske, marin_silic@st.hinet.hr)
Proučavanjem spektara svjetlosti znanstvenici su uočili da je raspored spektralnih linija koje se dobiju od svjetlosti našeg Sunca vrlo sličan rasporedu linija koje emitira pobuđeni plin vodik. Iz toga su zaključili da u Suncu ima srazmjerno puno vodika. Intenzitet spektralnih linija ostalih elemenata je bitno manji (npr. helij) ili praktički neopazljiv (npr. natrij, željezo, ...).
Da li su se znanstvenici mogli zabuniti? Ne. Spektralne linije nekog elementa određene su njegovim elektronskim omotačem, i međusobno se značajno razlikuju, pogotovo ako se uspoređuju lakši elementi poput vodika, helija, litija ... Dakle, zabune nije moglo biti.
Koje objekte mi vidimo kada gledamo nebo noću? Planete, komete i zvijezde. Na većim udaljenostima su vidljive, naravno, samo zvijezde. To znači da gledajući neku udaljenu galaksiju (ili objekt van našeg sunčevog sustava) mi vidimo svjetlost koja potjeće od zvijezda.
Logično je za pretpostaviti da je mehanizam emitiranja svijetlosti/zračenja neke zvijezde u nekoj udaljenoj galaksiji isti kao i u našem Suncu. Drugim riječima, ako u našem suncu ima mahom samo lakih elemenata (vodik, helij, litij) i ako je među njima najzastupljeniji vodik, onda je nejvjerojatnije tako i u drugim suncima.
Mjerenjem spektra udaljenih zvijezda ustanovljeno je da karakteristične linije ne odgovaraju niti jednom spektru izmjerenom na Zemlji ili u našem Sunčevom sustavu. Dvije su mogućnosti: prva pretpostavka je da u tom dijelu svemira ne vrijede zakoni fizike kao u našem. To bi značilo da praktički svaka galaksija ima neke svoje, za nju karakteristične, zakone fizike. Vjerojatno se niti tebi samom to ne čini mogućim.
Druga pretpostavka je puno jednostavnija i razumnija: promjenu izmjerenog spektra zvijezda uzrokuje neka fizikalna pojava. Opće prihvaćeno je da se radi o tome da se zvijezde/galaksije udaljuju jedna od druge. Korigiranjem izmjerenog spektra pomoću poznatih izraza za Dopplerov efekt, dobiva se potpuno poklapanje svih linija vodikovog spektra. I niti jednog drugog.
Prema tome, pod pretpostavkom da u nekoj udaljenoj galaksiji vrijede isti fizikalni zakoni kao i kod nas (dakle, i zvijezde funkcioniraju na isti način), jednostavna pretpostavka o Dopplerovom efektu može objasniti izmjereni spektar te galaksije. Iz čega slijedi da se ona onda udaljava od nas.
Konkretna mjerenja brzine odmicanja se vrše pomoću tzv. 21-centimetarske linije vodikovog spektra, dakle, ne pomoću čitavog spektra, već pomoću samo jedne linije. Razlozi su praktične naravi, jer je točnost kojom se može mjeriti pomak dotične linije najveći.
Odgovorio:
mr.sc.M.Basletić, PMF