Gravitational Redshift & Doppler effect

[DionysuZ]

In de jaren twintig van de

vorige eeuw ontdekte Edwin Hubble dat sterrenstelsels dichtbij en veraf, in alle richtingen, een roodverschuiving hebben. Er werd geconcludeerd dat dit door het dopplereffect komt als sterrenstelsels zich van elkaar af bewegen.



Als sterrenstelsels zich allemaal van elkaar afbewegen, moesten ze in het verleden dus dichterbij hebben bevonden.. en zo kwam men tot de oerknaltheorie.

Er werden een aantal belangrijke dingen waargenomen:

(1) Bijna alle sterrenstelsels hebben een roodverschuiving

(2) Sterrenstelsels die verder weg liggen hebben een grotere roodverschuiving dan sterrenstelsels die dichterbij liggen.

Er doen zich meteen een aantal problemen voor als men oppert dat de roodverschuiving door het dopplereffect komt:

Probleem: Als de roodverschuiving door het dopplereffect wordt veroorzaakt, dan geldt meteen dmv Hubbles berekeningen dat er radiobronnen zijn gevonden op de rand van het heelal die een snelheid hebben > lichtsnelheid.

Oplossing: Er bestaat een andere vorm van roodverschuiving, de zogenaamde gravitationele roodverschuiving en kan o.a. bij sterren worden waargenomen. Deze roodverschuiving wordt veroorzaakt door een trager verlopende tijd die weer wordt veroorzaakt door een gravitatieveld. Dit heet ook wel het Shapiro Effect. Hoe groter de massa van zo'n ster, hoe groter de roodverschuiving. Een zwart gat heeft een oneindige roodverschuiving.



Door het Shapiro Effect lijkt het (als je de roodverschuiving van onze zon met het dopplereffect verklaard) alsof onze zon zich van ons af beweegt met 0,6 km/s. Dit komt omdat ook onze zon een gravitationele roodverschuiving heeft.

Nu is het zo dat het licht van verre sterrenstelsels op de weg hiernaartoe langs meer massa komt dan sterrenstelsels dichtbij en hierdoor de gravitationele roodverschuiving toeneemt.

Conclusie: je kunt helemaal niet zeggen of het heelal uitdijt, aangezien roodverschuiving ook door massa wordt veroorzaakt. Tegelijkertijd is dit een van de belangrijkste argumenten voor de oerknaltheorie.

bronnen:

http://www.word1.co.il/physics/bigbang.html

http://www.geocities.com/newastronomy/animate.htm

http://www.sterrenkunde.nl/anw/hubble.html

[DionysuZ]

nog n stukje:

Doppler Redshift vs Gravitational Redshift

or Edwin vs Irwin

in the 1920's Edwin Hubble discovered that light from distant galaxies seemed to be redshifted in all directions, even more surprising this redshift seemed to increase proportionally with distance..

Hubble concluded that the redshift must be due to the Doppler effect, and all the matter in the universe must be expanding and at greater speeds with distance

this conclusion was the premise for Big Bang Theory

Big Bang Theory in fact depends on this interpretation of stellar redshift

Problem 1.

if the Doppler effect is truly the cause of stellar redshift, then by Hubbles calculations - QSOs have been found travelling at hyperluminal speeds at the edge of the visible universe

Problem 2.

large galaxies has been found over 12 billion lightyears distant (12 billion years backward in time) - which would suggest that these huge and complex galaxies formed only 1 billion years after the Big Bang

our galaxy is rotating at a speed that only permits from 45 to 60 rotations since the big bang, which is not a long enough time for it to achieve its spiral shape.

many spiral galaxies are seen at a large distance and therefore from a time closer to the big bang which would indicate they would have had time for even fewer rotations.

Problem 3.

How do galaxies collide if they are flying away from each other?

Problem 4.

The iron content of quasars is much too great for their age

however all these problems disapear when the stellar redshift is interpreted in terms of Gravitational Redshift [link]

which is redshift caused by a time delay induced by increased gravitational drag

known as the Shapiro Effect after Dr. Irwin Shapiro of MIT

such redshift is consistent with light which has travelled increasingly greater distances encountering increasingly greater amounts of mass and gravitational drag

bron:

http://www.advancedphysics.org/viewthread.php?tid=651

[Elmo]

Waarom heb je dit bij Theorie-ontwikkeling en niet bij Sterrenkunde geplaatst? Ik denk dat het daar beter tot zijn recht zal komen dus ik heb de thread maar verplaatst.

[DionysuZ]

mjah idd was er topics aan het doorlezen en had niet echt nagedacht over de plek waar in deze zou plempen

[zwerfkei]

Voor zover ik weet is deze gravitationele roodverschuiving meegecalculeerd in de huidige expansie-modellen, en niet toereikend voor de gemeten roodverschuiving.

Je moet er rekening mee houden dat gravitationele roodverschuiving alleen optreed wanneer licht zich vanuit een zwaartekrachtveld naar ons toebeweegt. Massa die zich daartussenin bevind zou geen effect moeten hebben op de uiteindelijke roodverschuiving omdat bij het intreden van hun zwaartekrachtsveld er een blauwverschuiving optreed die even groot is als de roodverschuiving bij het uittreden van het zwaartekrachtsveld.

Netto is de verschuiving dus nul.

Nog even een citaat uit wikipedia:

Corrections for gravitational redshift are nowadays common practice in many situations. We could almost call it "the applied side of General Relativity". With present-day accuracies, clocks in orbit around the Earth must be corrected for this effect. This is in particular the case with satellite-based navigational systems such as the Global Positioning System (GPS). To get accuracies of order 10 m, light travel times with an accuracy of order 30 ns (nanoseconds) have to be measured. Special relativistic time dilatation (caused by the velocity) and gravitational redshift corrections in these satellites are of order 30000 ns per day.

Het lijkt me onwaarschijnlijk dat een zo algemeen toegepaste correctie niet meegenomen word in de meest geavanceerde rekenmodellen die gehanteerd worden.

[peterdevis]

Conclusie: je kunt helemaal niet zeggen of het heelal uitdijt, aangezien roodverschuiving ook door massa wordt veroorzaakt. Tegelijkertijd is dit een van de belangrijkste argumenten voor de oerknaltheorie.

Volgens mij is dit theorie ontwikkeling.

Er wordt in het algemeen aangenomen dat het grootste deel van de roodverschuiving veroorzaakt wordt door de expansie van het heelal en voor een kelein deel door gravitionele roodverschuiving en een klein deel door de snelheid van het object.

[DionysuZ]

Als ze al niet zeker weten hoeveel massa zich in het universum bevindt en dark matter introduceren, hoe kunnen ze dan die correctie op een correcte manier toepassen.

En btw... een zwaartekrachtveld is oneindig groot, ook al neemt het sterk af met afstand. De hoeveelheid massa die zich 'achter' de fotonen bevinden blijft dus een (zij het minieme) uitwerking hebben op de roodverschuiving.

En hoe verklaar je anders dat er radiobronnen aan de rand van het heelal zijn die met een snelheid groter dan de lichtsnelheid lijken te bewegen? :S

[peterdevis]

Als ze al niet zeker weten hoeveel massa zich in het universum bevindt en dark matter introduceren, hoe kunnen ze dan die correctie op een correcte manier toepassen.

het licht dat ons bereikt, is niet doorheen die dark matter gepasseerd.

En btw... een zwaartekrachtveld is oneindig groot,

Dat is het waarschijnlijk niet, men neemt immers aan dat dit veld zich voortplant met de lichtsnelheid.

En hoe verklaar je anders dat er radiobronnen aan de rand van het heelal zijn die met een snelheid groter dan de lichtsnelheid lijken te bewegen

Het is juist de roodverschuiving van deze bronnen die doen vermoeden dat het heelal uitdijt. Dit uitdijen moet gezien worden als het uitdijen van de ruimte zelf en niet van de sterrenstelsel op zich.

BTW. Met de stellen dat dit naar theorie ontwikkelingsforum moet, wil ik niet zeggen dat dit geen eerlijk wetenschappelijke discussie is. en wil ik deze thread zeker niet vergelijken met discussies als rond het creatonisme, of licht dat stil staat.

In dat opzicht mag het dan weer gerust hierblijven.

[Hallo1979]

Het is in het uitdijingsmodel geen probleem dat verafstaande sterrenstelsels sneller dan het licht gaan ten opzichte van het licht. Want het zijn immers niet de stelsels die bewegen, maar de ruimte tussen de stelsels die ze uit elkaar duwt. ook zorgt het niet voor dat informatie sneller gaat dan het licht, want een sterrenstelstel dat sneller dan het licht van ons afbeweegt door het uitdijen van de ruimte kunnen we nooit zien!

[peterdevis]

want een sterrenstelstel dat sneller dan het licht van ons afbeweegt door het uitdijen van de ruimte kunnen we nooit zien!

Dit kunnen we (hoe contradictorisch dit op het eerste zicht ook lijkt) wel. We krijgen immers licht binnen met een roodverschuiving binnen dat wijst op deze 'snelheid'.

De oplossing van deze paradox wordt beschreven in het slak en paard probleem.

http://sciencetalk.nl/forum/invision/in...p?showtopic=960

[Hallo1979]

ooh ja klopt!!!