Der Dopplereffekt

Rot- und Blauverschiebung

Licht von sich bewegenden Objekten scheint abweichende Wellenlängen zu haben abhängig von der relativen Bewegung zwischen Quelle und Beobachter. Doppler diagram

Beobachter, die ein sich entfernendes Objekt betrachten, sehen Licht mit einer größeren Wellenlänge, als es bei der Emission hatte (Rotverschiebung), während Beobachter, die ein sich näherndes Objekt betrachten, Licht mit kürzerer Wellenlänge sehen (Blauverschiebung).

Das folgende schematische Diagramm zeigt unten links einen galaktischen Stern und sein Spektrum unten rechts. Das Spektrum enthält die dunklen von Fraunhofer zuerst beobachteten Absorptionslinien. Diese Linien werden zum einen zur Identifikation von chemischen Elementen in entfernten Sternen verwendet, zum anderen geben sie Aufschluß über die Radialgeschwindigkeit (Geschwindigkeit in Richtung des Beobachters). Die andern drei Spektren und Bilder zeigen von unten nach oben eine nahe Galaxie, eine mittelentfernte Galaxie und eine entfernte Galaxie. Die Bilder links sind natürlich Negative, sodaß die hellsten Teile der Galaxien schwarz sind. Man beachte, wie die Muster der Absorptionslinien zum Roten hin wandern, wenn die Galaxien schwächer werden. Die Zahlen oberhalb und unterhalb der Spektren sind die gemessenen Wellenlängen in Nanometern. redshift diagram

Indem man die Rotverschiebung mißt ermittelt man, daß die helle Galaxis sich mit 3000 km/s entfernt, was 1% der Lichtgeschwindigkeit bedeutet, denn ihre Linien sind in der Wellenlänge um 1% zum Roten hin verschoben. Die Rotverschiebung z ist definiert durch:

1 + z = lambda(beobachtet)/lambda(ausgesandt)

sodaß für die helle Galaxis z = 0.01 gilt. Die Radialgeschwindigkeit wird üblicherweise durch v(rad) = cz angenähert, wobei c die Lichtgeschwindigkeit ist. Die mittelhelle Galaxis entfernt sich mit 15000 km/s bei z = 0.05 und die schwächste und entfernteste Galaxis entfernt sich mit 75000 km/s bei z = 0.25.

Copyright 1996 Edward L. Wright

Übersetzung A.V. Aug. 1998 ohne Gewähr