Bir galaksinin ışığının kırmızıya kaydığı söylendiğinde bütün görüntüsünün gözümüze kıpkırmızı görünmesi gerekmez. Terim, ışığın dalga boyunun kaynaktaki karşılığına göre uzamasını anlatır. Bunun farklı fiziksel nedenleri olabilir. Ölçülen değişimi tanımlamakla değişimin nedenini açıklamak, astronomide birbirini tamamlayan iki ayrı adımdır. Aynı ad, her durumda tek bir hareket senaryosu vermez.
Açıklayıcı şema: Kozmolojik kırmızıya kaymada dalga boyunun uzamasını örnekleyen NASA çizimi. Kaynak: First Stars- Redshift (4358-Image).jpeg; üretici: STScI; lisans: Public domain. Kaynak bildirimi: First Stars: Redshift.
Karşılaştırılan şey dalga boyudur
Bir elementin laboratuvarda bilinen tayf çizgisi, uzaktaki kaynaktan gelen ışıkta farklı dalga boyunda bulunabilir. Gözlenen değer daha uzunsa kırmızıya, daha kısaysa maviye kaymadan söz edilir. Bu adlandırma görünür ışık renklerinden gelir. Ancak görünür aralığın dışındaki ışınım için de kullanılabilir; bir radyo çizgisinde de kayma ölçülebilir.
Kaymayı sayısallaştırmanın yolu, gözlenen dalga boyundan referans dalga boyunu çıkarıp farkı referans değere bölmektir. Sonuç boyutsuzdur. Varsayımsal bir çizgi 400 birimden 440 birime uzamışsa fark kırktır; kırkın dört yüze oranı 0,1 eder. Bu, tanımın hesabıdır. Tek başına kaynağın uzaklığına veya hızına ilişkin bütün hesabı tamamlamaz.
Bir cismin genel olarak kırmızı görünmesiyle bilinen çizgilerin yer değiştirmesi de farklıdır. Aradaki toz, kısa dalga boyundaki ışığı daha fazla zayıflatıp rengi kızartabilir. Kırmızıya kayma ölçümünde ise tanınan tayf özelliklerinin referans konumlarına göre nerede bulunduğu araştırılır. Işığın farklı bölümlerinin zayıflamasıyla bütün desenin dalga boyunda kaymasını ayırmak, fotoğraf rengi üzerinden yanlış sonuç çıkarmayı önler.
Bakış doğrultusundaki hareket
Doppler etkisinde kaynakla gözlemcinin birbirine göre hareketi, alınan dalgaların aralığını değiştirir. Yaklaşma durumunda ışık daha kısa, uzaklaşma durumunda daha uzun dalga boyuna kayabilir. Astronomlar çizgilerin konumundaki değişimi kullanarak bakış doğrultusundaki hız bileşenini araştırır. Gökyüzündeki bütün hareketin yalnızca bu bileşenle açıklanması mümkün değildir.
Bir yıldız sisteminde çizgilerin düzenli biçimde iki yönde kayması, kaynağın bize göre ileri geri hareketiyle ilişkili olabilir. Böyle gözlemler görünmeyen eşlikçileri araştırmakta kullanılır. Işığı salan atomun kimliği her döngüde değişmiş olmak zorunda değildir; aynı çizgi deseni farklı konumlarda ölçülür. Desenin bütünü, tek bir renk izleniminden daha anlamlıdır.
Uzayın genişlemesiyle gelen kayma
Uzak galaksilerde kozmolojik kırmızıya kayma önem kazanır. Burada açıklama yalnızca sabit bir uzay içinde hızla giden bir kaynağa dayanmaz. Işık yol alırken evrenin genişlemesi, dalga boyunun uzamasıyla ilişkilidir. Işığın kaynaktan çıktığı dönemle gözlemciye ulaştığı dönem arasındaki kozmik genişleme, ölçülen kaymaya katkıda bulunur.
Bu nedenle çok uzak bir galaksinin kaymasını basit bir gündelik hız formülüne koymak yeterli değildir. Uzaklıkla ilişki, kullanılan kozmolojik model ve evrenin genişleme geçmişiyle değerlendirilir. Yakın cisimlerin kendi hareketleri de olabilir. Kozmolojik etkiyle yerel hareket, gözlemde aynı anda rol oynayabilecek fiziksel katkılardır.
Kütleçekimsel kırmızıya kayma
Genel görelilik, kütleçekim ortamının saatlerin karşılaştırılmasını ve ışığın frekansını etkilediğini söyler. Güçlü kütleçekim bölgesinden daha dışarıdaki bir gözlemciye ulaşan ışıkta dalga boyu uzaması görülebilir. Bu kütleçekimsel kırmızıya kaymadır. Kaynağın sırf gözlemciden uzaklaşması gerekmeksizin ortaya çıkabilmesi, onu Doppler açıklamasından ayırır.
Dalga boyunun uzaması, ışığın boşluktaki yerel hızının basitçe azaldığı anlamına gelmez. Frekansla dalga boyu birlikte değerlendirilir. Kuramın anlattığı zaman ve uzay ilişkisini, bir nesnenin sürtünmeyle yavaşlaması gibi düşünmek yanıltıcı olur. Aynı ölçüm terimi altında farklı fiziksel mekanizmalar bulunduğu için açıklamanın bağlamı önemlidir.
Bir kırmızıya kayma haberinde üç soru işe yarar: Hangi tayf özelliği karşılaştırılmış, kaymanın büyüklüğü nasıl ölçülmüş ve fiziksel neden hangi modelle açıklanmış? Böyle okunduğunda terim yalnızca “bizden uzaklaşıyor” cümlesine sıkışmaz. Işık, hareketin yanında kozmik genişleme ve kütleçekim ortamı hakkında da bilgi taşıyan ölçülebilir bir kayıt olur.
.jpeg){kind=link}