Dlaczego istnieje tak wiele pozornie przesuniętych na niebiesko galaktyk w kosmosie?

NASA opublikowała ten obraz kosmosu. Sposób, w jaki ma działać przesunięcie światła w stosunku do ekspansji wszechświata, polega na tym, że najdalsze galaktyki wydają się przesunięte na czerwono. Ale obraz NASA pokazuje nieco równowagę między przesunięciem niebieskiego i czerwonego. Dlaczego?

Nie można zmierzyć przesunięcia ku czerwieni galaktyki, patrząc na obraz w fałszywym kolorze. Obrazy zrobione przez różne filtry są układane w stosy i kolorowane w zależności od potrzeb. Można powiedzieć, że niebieskie galaktyki są rzeczywiście bardziej niebieskie niż czerwone, ale nie ma absolutnej skali, za pomocą której można by ocenić przesunięcie ku czerwieni na podstawie wzroku.

Po drugie, na stronie NASA nie ma żadnych szczegółów, ale kamery ACS i WFC3 mają możliwości bliskiej podczerwieni. Sądzę więc, że ten obraz jest wizualnym fałszywym kolorem informacji, która rozciąga się znacznie na czerwono w stosunku do tego, co może dostrzec oko. Więc nawet rzeczy, które wyglądają na niebieskie, mogą mieć widmo, które osiąga maksimum przy czerwonych długościach fal, podczas gdy wszystko, co wygląda na czerwone, może być w rzeczywistości podczerwienią!

Jednak poza tym, aby ocenić, jak wyglądałby przesunięty ku czerwieni wygląd galaktyki, trzeba by wiedzieć, jak wyglądała galaktyka przy zerowym przesunięciu ku czerwieni. Oznacza to, że światło emitowane w ultrafiolecie może zostać przesunięte na czerwono do widzialnej części widma. Jest całkowicie możliwe, że wizualny kolor przesuniętej na czerwono galaktyki w ogóle się nie zmieni, jeśli galaktyka wyemituje dużo promieniowania UV w swoim układzie odniesienia lub równie dobrze, jeśli wyemituje dużo bardzo czerwonego światła, które następnie zostanie przesunięte na czerwono z teleskopu zakres czułości.

Wreszcie może się zdarzyć prawdziwa astrofizyka. Wiele odległych galaktyk jest bardziej niebieskich niż pobliskie galaktyki, ponieważ podlegają intensywnemu tworzeniu się gwiazd. Masywne regiony tworzące gwiazdy emitują obfite światło UV, które jest przesunięte ku czerwieni w kierunku optycznym.

Nareszcie! Wiele galaktyk na zdjęciu będzie dość blisko i nie będzie bardzo przesuniętych ku czerwieni.

Są tutaj dwa czynniki.

Po pierwsze, aby skonstruować taki obraz, używa się kilku filtrów optycznych, a następnie łączy się je w celu uzyskania obrazu. Kolory, które widzisz, nie są zatem „prawdziwymi” kolorami (nie mogą być, światło, które widzisz, jest zbyt słabe dla ludzkiego oka), ale są wybierane, aby wydobyć szczegóły na obrazie. Galaktyka niebieska na obrazie może w rzeczywistości nie być niebieska.

Po drugie, przesunięcie czerwieni oznacza, że ​​całe światło jest przesunięte. Jeśli galaktyka emituje szerokie spektrum światła, ultrafiolet jest przesunięty w stronę widzialną, ponieważ czerwień jest przesunięta w podczerwień, pozorny kolor niewiele się zmienia. Zatem widoczny kolor, czerwony lub niebieski nie mówi ci o przesunięciu czerwieni w każdej galaktyce.

Aby zmierzyć przesunięcie ku czerwieni, potrzebujesz szczegółowego spektrum. Widmo obejmie linie widmowe o znanej częstotliwości. Zauważając przesunięcie tych linii, mierzy się przesunięcie ku czerwieni.

Różne kolory, które tu widzisz, są prawdopodobnie konsekwencją rodzaju gwiazd w każdej galaktyce. Galaktyki z większą liczbą młodych gwiazd wydają się bardziej niebieskie i jest to prawdopodobnie podkreślone na zdjęciu (ale pamiętaj, że to nie jest „prawdziwy kolor”)

Nie jest to kwestia kolorowania obrazu, ponieważ istnieje problem z ewolucją galaktyk zwanych „ FBG - nadmiar słabych niebieskich galaktyk ”, który nie ma zadowalającego wyjaśnienia. Istnieją ważne odniesienia niewymienione w artykule WP.

Jednostronicowe wyjaśnienie problemu (nadmiar niebieskich galaktyk i nieregularności przy z> 2) oraz aktualny stan rzeczy można odczytać w GUAIX - Problem słabych niebieskich galaktyk

z Ewolucji struktury galaktyki w czasie kosmicznym Christopher J. Conselice (2014)

Oprócz słabego niebieskiego nadmiaru było jasne, że występuje również osobliwy nadmiar, często dla najsłabszych galaktyk. Głębsza analiza wykazała, że ​​przy użyciu struktur optycznych pozostałych ram galaktyk sekwencja Hubble'a była prawie całkowicie nieobecna w z> 2 i tylko przy z ∼ 1,5 spirale i eliptyczne stały się tak powszechne jak osobliwe galaktyki

z FAINT BLUE GALAXIES, Richard S. Ellis, 1997

w celu szybkiego zmniejszenia uśrednionego objętościowo poziomu formowania gwiazd w galaktykach polowych od przesunięcia ku czerwieni z ≈ 1. Wraz z małymi rozmiarami kątowymi i skromnym średnim przesunięciem czerwieni najsłabiej wykrywalnych źródeł wyniki te można zrozumieć w modelach hierarchicznych, w których masa powstawanie gwiazd nastąpiło przy przesunięciach czerwieni między z ≈ 1-2. Fizyczne procesy odpowiedzialne za późniejsze zanikanie populacji słabej niebieskiej galaktyki pozostają niejasne. Pojawiło się kilka zagadkowych cech, które zbiorczo określa się jako problem słabej niebieskiej galaktyki (Kron 1978). W najprostszym przejściu widoczny w źródłach pozorny nadmiar słabych niebieskich galaktyk przewyższa liczbę oczekiwaną na podstawie właściwości lokalnych galaktyk. Bardziej szczegółowa wersja problemu, która przyciągnęła wiele uwagi, podążała za wynikami pierwszych słabych badań redshift (Broadhurst i in. 1988, Colless i in. 1990). Dane dotyczące przesunięcia ku czerwieni z tych badań nie rozwiązały problemu liczbowego, ujawniając zakres przesunięcia ku czerwieni (przy niskim lub wysokim przesunięciu ku czerwieni), w którym logicznie można umieścić tę dodatkową populację. Zaproponowano względnie złożone hipotezy ewolucyjne, aby pogodzić te wyniki, w tym ewolucję zależną od jasności, łączenie się galaktyk i istnienie nowej populacji źródeł obecnych przy niewielkim przesunięciu ku czerwieni, ale w tajemniczy sposób nieobecnych lokalnie Dane dotyczące przesunięcia ku czerwieni z tych badań nie rozwiązały problemu liczbowego, ujawniając zakres przesunięcia ku czerwieni (przy niskim lub wysokim przesunięciu ku czerwieni), w którym logicznie można umieścić tę dodatkową populację. Następnie zaproponowano względnie złożone hipotezy ewolucyjne, aby pogodzić te wyniki, w tym ewolucję zależną od jasności, łączenie się galaktyk i istnienie nowej populacji źródeł obecnych przy niewielkim przesunięciu ku czerwieni, ale w tajemniczy sposób nieobecnych lokalnie Dane dotyczące przesunięcia ku czerwieni z tych badań nie rozwiązały problemu liczbowego, ujawniając zakres przesunięcia ku czerwieni (przy niskim lub wysokim przesunięciu ku czerwieni), w którym logicznie można umieścić tę dodatkową populację. Następnie zaproponowano względnie złożone hipotezy ewolucyjne, aby pogodzić te wyniki, w tym ewolucję zależną od jasności, łączenie się galaktyk i istnienie nowej populacji źródeł obecnych przy niewielkim przesunięciu ku czerwieni, ale w tajemniczy sposób nieobecnych lokalnie

Użyłem wyszukiwania obrazów, aby znaleźć wersję z bardziej szczegółowymi informacjami (Google Image Search doskonale nadaje się do tego rodzaju rzeczy) na temat tego, jak zostało zrobione, kanały RGB u maga zostały zrobione odpowiednio z filtrami IR, Visual i Blue.

Główna gromada galaktyk, Abel 2744 , ma tylko przesunięcie ku czerwieni 0,3; więc kolory nie są tak dalekie od tego, co widzieliśmy wizualnie (o znacznie lepszych oczach).

Również samo spojrzenie na zdjęcie nie daje żadnej możliwości odróżnienia galaktyki, która jest względnie blisko, ale jest ciemna lub znacznie dalej, ale jest jasna. Podejrzewam jednak, że większość maleńkich niebieskich galaktyk to mniejsi członkowie Abla 2744 niezbyt odległych obiektów, które wymagałyby dużego przesunięcia niebieskiego, aby zlikwidować przesunięcie czerwone z eks.