天文ドップラー偏移計算機

静止時と観測時のスペクトル値を入力してzを求め、古典的な速度と相対論的な速度を比較しましょう。

インタラクティブシミュレーションを読み込んでいます...

電磁波の相対論的運動学 🖖

観察される天体の赤方偏移または青方偏移は、相対論的速度に合わせてスケーリングされたドップラー効果によって支配されます。静止波長と観測波長を比較することで、エミッタの正確な半径方向速度を導き出すことができます。この数学的変化は、空間の膨張と相対運動量の避けられない結果です。この計算は、観測者に依存する幻想を排除した、宇宙運動学の絶対的かつ客観的な証拠を提供します。

赤方偏移が実際に測っているもの 🖖

スペクトル線は不変の指紋です。水素は静止時に必ず 656.28 nm で輝きます。その線が実際にどこに見えるかを測りましょう。より長い(赤い)波長へずれれば光源は遠ざかり、より短い(青い)波長なら近づいています。赤方偏移 z は単に相対的な伸びの割合です。H-alpha が 656.28 nm ではなく 660 nm に見えれば z ≈ 0.0057、後退速度は約 1700 km/s です。

赤方偏移は100%を超えてもcを破らない 🖖

クエーサーのプリセットを読み込むと、ライマンα線は 121.567 nm から 486.268 nm へずれ、z = 3、波長は4倍になります(1 + z = 4)。素朴な v = zc は光速の3倍を主張しますが、それは不可能です。相対論的な式 β = ((1+z)²−1)/((1+z)²+1) は代わりに 15/17 ≈ 0.88 を与え、c を下回ります。z がどれほど大きくなっても β は決して1に達しません。

例題

  • Hα(後退) - H-alpha線が長波長側にずれているのは、後退(赤方偏移)を示している。
  • Hα(接近) - 観測波長が短くなっているのは、接近(青方偏移)を示している。
  • 21 cm電波源 - 観測される21 cm線の周波数が低いことは、正の赤方偏移に対応する。
  • 高赤方偏移クエーサー - zが大きく、相対論的な速度補正が不可欠となるケース。