Gravitacinis raudonasis poslinkis: Skirtumas tarp puslapio versijų

Ištrintas turinys Pridėtas turinys
Eilutė 1:
{{cleanup}}
 
==Definition==
== Raudonasis gravitacinis poslinkis ==
 
[[Redshift]] is often denoted with the variable <math>z\,</math>.
 
<math>z=\frac{\lambda_o-\lambda_e}{\lambda_e}</math>
 
Where:
Neutroninės žvaigždės raudonojo gravitacinio poslinkio modelis.
Fizikos požiūriu, tam tikro bangos ilgio šviesą – ar kitą elektromagnetinio spinduliavimo formą, – kurios šaltinis yra didesnės gravitacijos lauke (ir kuri, galima sakyti, yra perkopusi gravitacinę duobę), silpnesnės gravitacijos lauke esantis stebėtojas priima trumpesnėmis bangomis. Optiškai tai pasireiškia, kai kintant bangos ilgiui šviesos spalva artėja prie raudonosios spektro dalies. Tokios šviesos mažesnė energetinė vertė, didesnis bangos ilgis ir mažesnis dažnis. Šis efektas vadinamas raudonuoju gravitaciniu poslinkiu. Kitos spektro linijos, sutinkamos šviesoje, taip pat šliesis prie ilgesnių bangų, arba „raudonojo“, spektro krašto. Šis poslinkis pastebimas visame elektromagnetinių bangų spektre.
Į stipresnės gravitacijos lauką patekusi šviesa pasižymi energijos pagausėjimu ir sakoma, kad įvyko mėlynasis gravitacinis poslinkis.
Apibrėžimas
Raudonasis poslinkis paprastai reiškiamas kintamuoju ''z''.
 
<math>\lambda_o\,</math> is the wavelength of the [[electromagnetic radiation]] ([[photon]]) as measured by the observer.
Čia:
<math>\lambda_e\,</math> is the wavelength of the [[electromagnetic radiation]] ([[photon]]) when measured at the source of emission.
- elektromagnetinio spinduliavimo (fotono) bangos ilgis, apskaičiuotas stebėtojo.
- elektromagnetinio spinduliavimo (fotono) bangos ilgis spinduliavimo šaltinyje.
 
Gravitational redshift, the displacement of light towards the red, can (for the case of a star) be predicted using the formula provided in the theory of [[General Relativity]] ''([[Albert Einstein]]: Relativity - Appendix - Appendix III - The Experimental Confirmation of the General Theory of Relativity)'':
 
<math>z_{approx}=\frac{GM}{c^2r}</math>
Žvaigždės atveju, raudonasis gravitacinis poslinkis gali būti prognozuojamas pagal Reliatyvumo teorijoje (Albert Einstein: Relativity - Appendix - Appendix III - The Experimental Confirmation of the General Theory of Relativity) naudojamą formulę:
 
Where:
Čia:
– dėl traukos vykstantis spektrinių linijų pokytis, kurį iš toli iš toli stebi atviroje erdvėje esantis subjektas.
– Niutono visuotinės traukos konstanta (ir paties Einšteino naudojamas kintamasis).
– kūno, iš kurio sklinda šviesa, masė.
– šviesos greitis.
– tiriamos žvaigždės spindulys.
Naudojantis momentinės energijos lygtimi, kur energija priklauso nuo fotono bangos ilgio, raudonasis gravitacinis poslinkis lygus fotono energijos nuostoliui.
 
<math>z_{approx}\,</math> is the displacement of spectral lines due to [[gravity]] as viewed by a far away observer in [[free space]].
<math>G\,</math> is Newton's [[gravitational constant]] (the variable used by Einstein himself).
<math>M\,</math> is the [[mass]] of the body which the light is escaping.
<math>c\,</math> is the [[speed of light]].
<math>r\,</math> is the radius of the star you consider.
 
Using the energy-momentum equation relating energy and wavelength of a photon, the gravitational redshift is equivalent to a loss of energy of the photon.
'''Istorija'''
 
1783 m. Johnas Michellas, sekdamas Izaoko Niutono idėja, kad šviesa sudaryta iš balistinių šviesos dalelių, nustatė gravitacinį jos silpnėjimą didelio sunkio žvaigždėse. Šviesos ir sunkio priklausomybę toliau tyrinėjo Laplasas ir Johanas Dž. Von Soldneris (1801), kol 1911 m. Enšteinas savo darbe apie šviesą ir sunkį vėl iš naujo išvedė šio reiškinio paaiškinimą. Netrukus Filipas Lenardas apkaltino jį Soldnerio darbų plagijavimu. Vis dėlto, turint galvoje, kad idėja iki tol buvo pakankamai miglota, visai įmanoma, kad Einšteinas anksčiau nebuvo susidūręs su kitais reiškinį tyrinėjančiais darbais. Kad ir kaip bebūtų, Einšteinas pralenkė savo pirmtakus, pastebėjęs, kad svarbiausia gravitacinių poslinkių pasekmė yra gravitacinis laiko plėtimasis (gravitational time dilation).
 
 
'''Svarbiausios pastabos'''
 
Tam kad galėtų stebėti raudonąjį gravitacinį poslinkį, šviesos perdavimo metu stebėtojas turi stovėti didesnės potencialiosios traukos energijos lauke, t. y. gravitacinės duobės įkalnėje, arba aukščiau šviesos šaltinio. Jei gavėjas atsidurs mažesnės potencialiosios traukos energijos lauke, bus matomas mėlynasis gravitacinis poslinkis.
Įvairių universitetų atliekami bandymai patvirtina raudonojo gravitacinio poslinkio egzistavimą.
Raudonasis gravitacinis poslinkis nustatomas remiantis ne tik reliatyvumo, bet ir kitomis teorijomis, kurios taip pat patvirtina raudonojo gravitacinio poslinkio egzistavimą, tačiau skirtingai aiškina šio reiškinio priežastis.
Raudonasis gravitacinis poslinkis nepaklūsta Schwarzschildo (pasiūlytam) metriniam Einšteino lauko lygties sprendimui, kur kintamuoju neišreiškiama besisukančio ar krūvinio kūno masė.
 
 
'''Patvirtinimas'''
 
Pradžioje daugelis tyrėjų tvirtino pastebėję reiškinį naudodamiesi astronominiais matavimų metodais. Galiausiai 1925 m. buvo prieita prie išvados, kad šis reiškinys randamas Sirijaus ir W. S. Adamso žvaigždžių spektrinėse linijose. Vis dėlto įvairūs mokslininkai (pvz., C. M. Willas) kritikavo iki 1960 m. atliktus matavimus/skaičiavimus. Laikoma, kad 1959-1965 m. šis reiškinys buvo galutinai patvirtintas Poundo, Rebos ir Sniderio atliktais eksperimentais/tyrimais.
1959 m. Poundas ir Rebka, naudodamiesi sausuminiu 57Fe gama šaltiniu, išmatavo raudonąjį gravitacinį poslinkį spektrinėse linijose. Šį eksperimentą dokumentais patvirtino Harvardo universiteto Lymano fizikos laboratorijos mokslininkai. Tačiau dažniausiai cituojamas praktinis raudonojo gravitacinio poslinkio patvirtinimas yra 1965 m. atliktas Poundo ir Sniderio eksperimentas.
 
 
'''Pritaikymas'''
 
Raudonasis gravitacinis poslinkis stebimas įvairiose astrofizikinių tyrinėjimų srityse.
 
 
'''Tikslūs sprendimai'''
 
Tikslūs Einšteino lauko lygčių sprendimai matyti lentelėje žemiau:
 
nesisukantis
besisukantis
nekrūvinis
Schwarzschild
Kerr
krūvinis
Reissner-Nordström
Kerr-Newman
Raudonasis gravitacinis poslinkis paprastai skaičiuojamas pagal lygtį, kuri taikoma sferiškai simetriškai, nesisukančiai ir nekrūvinei masei:
,
kur
- gravitacijos (sunkio / traukos) konstanta,
- gravitacinį lauką kuriančio objekto masė,
- gavėjo radialinė koordinatė (analogiška įprastai skaičiuojamam atstumui nuo objekto centro – vadinamajai Schwarzschildo koordinatei),
- šviesos greitis.
 
 
'''Raudonasis gravitacinis poslinkis vs. Gravitacinis laiko plėtimasis'''
 
Naudojantis specialiosios reliatyvumo teorijos Doplerio priklausomybėmis, norint apskaičiuoti energijos arba dažnio pokytį (nepasisant šalutinių poveikių, pvz.: erdvės iškraipymų aplink juodąsias skyles), gravitacinis raudonasis ir melynais poslinkių dažniai yra atvirkščiai proporcingi, taigi stebimas dažnio pokytis priklauso nuo laiko tėkmės pokyčio.