الإزاحة الحمراء

خطوط الامتصاص في الطيف البصري of a supercluster من المجرات البعيدة (يمين)، مقارنة بخطوط الامتصاص في الطيف البصري للشمس (يسار). الأسهم تبين إزاحة حمراء. ويزداد طول الموجة باتجاه اللون الأحمر وما بعده (في حين يتناقص التردد).

الإزاحة الحمراء والإزاحة الزرقاء

في الفيزياء و علم الفلك، تحدث الإزاحة الحمراء redshift عندما تنزاح إشعاع كهرومغناطيسي—عادة يكون منبعثاً من ضوء مرئي أو منعكس من غرض ما، في اتجاه الطرف الأحمر (الأقل طاقة) للطيف الكهرومغناطيسي بسبب تأثير دوپلر. وأكثر عموماً، تـُعرَّف الإزاحة الحمراء على أنها زيادة في طول موجة الإشعاع الكهرومغناطيسي المستقبـَل بواسطة كشاف بالمقارنة بطول الموجة المنبعثة من مصدر. هذه الزيادة في طول الموجة يناظرها نقصان في تردد الإشعاع الكهرومغناطيسي. وبالعكس، النقص في طول الموجة يسمى الإزاحة الزرقاء.

يتصرف الضوء كموجة، وطوله الموجي هو المسافة بين قمتي موجتين متتاليتين. ومصطلح الإزاحة الحمراء يأتي من الإزاحات التي تبديها الأطوال الموجية للضوء، لكن مثل هذه الإزاحات توجد أيضًا في الأطوال الموجية لموجات الراديو والموجات الكهرومغنطيسية. وعندما تحدث الإزاحة الحمراء، تزيد كل الأطوال الموجية بالمعدل نفسه. والإزاحة الحمراء يعبر عنها بنسبة الزيادة عن الطول الموجي العادي.

ومثال الإزاحة الحمراء يمكن رؤيته في طيف شبه النجم، وهو مصدر قوي جدًا للإشعاع الراديوي وللموجات الضوئية. انظر: شبه النجم. تظهر سلسلة من خطوط الطيف اللامعة الصادرة عن الهيدروجين في طيف شبه النجم 3ك 273 (الجسم 273 في كتالوج كمبردج الثالث للمصادر الراديوية). فالطول الموجي لكل خط من 3 ك 273 تزيد بنحو 15,8% على الطول المعتاد. وهكذا، تكون الإزاحة الحمراء لشبه النجم 15,8%.

ويعتقد معظم الفلكيين أن الإزاحات الحمراء تحدث في الأجسام الكونية لأنها تتباعد عن الأرض. والواقع أن الإزاحة في الأطوال الموجية تنشأ بسبب تأثير دوبلر ، وكمية الإزاحة الحمراء لأي جسم تدلُّ على سرعته. فالأجسام ذات الإزاحة الحمراء الصغيرة تتحرك بنسبة مئوية من سرعة الضوء تساوي النسبة المئوية لإزاحتها الحمراء. ولحساب سرعة الأجسام ذوات الإزاحات الحمراء الكبرى، يجب أن يضع الفلكيون في الحسبان نظرية النسبية. انظر: النسبية . والإزاحة الحمراء لشبه النجم 3 ك 273 تبين سرعة قدرها 43,500كم/ث والتي تعادل 14,5% من سرعة الضوء. وبعض أشباه النجوم لها إزاحة حمراء أعلى من 300%، مما يدل على أن سرعتها أعلى بنسبة 88% من سرعة الضوء.

---

الإنزياح الأحمر أو ظاهرة دوبلر أو الإزاحة الحمراء هي ظاهرة مهمة في علم الفلك ، وملخصها أن نجماً يبعد عن الأرض ويكون متحركا بحيث يبتعد عنها , ويكون هذا النجم يصدر ضوءاً أزرقاًً مثلا ً فإن هذا الضوء بفعل حركة النجم تنزاح في أتجاه اللون الأحمر للطيف . هذه الظاهرة تحدث بسبب أن طول موجة الشعاع القادم إلينا تطول نسبيا ً بسبب حركة النجم في الإبتعاد عنا . وهذه الاستطالة في طول موجة الشعاع التي تصل إلينا تجعله يظهر بلون أخر في إتجاه الطرف الأحمر من الطيف . وطبقا لظاهرة دوبلر بالذات فإن العكس يحدث إذا كان النجم يتحرك في إتجاه الأرض . فبسبب حركته تنضغط طول موجة شعاع الضوء القادم إلينا فتصبح قصيرة نسبيا ً مما يجعل الطيف الذي نسجله لهذا النجم منزاحة في إتجاه اللون البنفسجي من الطيف .

• وبصفة عامة فهناك ثلاثة مسببات للإزياح الأحمر للضوء القادم إلينا من أعماق الكون :
• 1. إنزياح أحمر بسبب ظاهرة دوبلر
• 2. إنزياح أحمر ينشأ عن إختلاف الجاذبية علي الارض عن الجاذبية في النجم وهذا يتبع النظرية النسبية لأينشتاين .
• 3. إنزياح أحمر بسبب تمدد الكون واستمراره في الاتساع ، فجميع النجوم و المجرات تبتعد عنا .

ونظرا لبعد المسافات الفلكية ، والتي تـُقاس بالسنوات الضوئية ، ونحن نعرف ان الضوء يأخذ وقتا كبيرا حتى يقطع مئات السنوات الضوئية حتى يصل إلينا ، وخلال هذه السنوات التي يتحركها الضوء إلينا يكون النجم الذي أصدر هذا الضوء قد تحرك من مكانه وأصبح في مكان اخر ، أو ربما قد انفجر النجم وتلاشي وضوؤه لم يصل إلى الأرض بعد .

• أصبح الإنزياح الأحمر مقياسا ً لتحديد أبعاد النجوم والمجرات عنا . وأول من استخدمه كان عالم الفلك الشهير إدوين هابل في العشرينيات ، حيث كان يراقب المجرات المحيطة بنا ,أخري في أعماق الكون ، ولاحظ أن المجرات القريبة منا لها إنزياح أحمر طفيف في حين أن أطياف المجرات التي تبعد عنا كلها تـُظهر أطيافا ً تتزايد أزاحتها نحو الأحمر بتزايد بعدها عن الأرض . وكان ذلك غريبا له ، لأن الإنسان كان يعتقد أن النجوم والمجرات ثابتة في الكون . وكانت نتيجة بحثه مدهشة فنحن الآن نعرف منذ نشر هابل نتيجة أبحاثه عام 1929 أن المجرات تبتعد عنا و تتزايد سرعاتها بتزايد بعدها عنا ، وذنك في جميع الإتجاهات السماوية التي ننظر إليها، وأن الكون كله في حالة إتساع مستمر .

وعن طريق الإنزياح الأحمر يستطيع علماء الفلك معرفة اتجاه دوران المجرات التي نراها من جانبها . تظهر تلك المجرات لنا مثل القرص الذي يدور حول محور عمودي علي مركزه ، وننظر إليه من الجانب . فجزء المجرة الذي يدور في إتجاه الأرض يظهر لونه أزرق ، وأما الطرف الآخر للمجرة الذي يدور في إتجاه يبتعد عن الأرض ، نراه بلون أحمر .

• وكما عرفنا تأثير ظاهرة دوبلر علي الإنزياح الأحمر للضوء ، فهذه الظاهرة تحدث أيضا ً للصوت . ونلاحظها أحيان كثير في يومنا العادي مثلا عندما نكون بالشارع وتأتي باتجاهنا عربة مطافيئ أو إسعاف ، فنسمع صفارتها بتردد أعلي عن تردد الصوت الذي نسمعه بعد ان تمرق من جانبنا وتبتعد عنا .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 التاريخ

وفي عام 1929م، اكتشف الفلكي الأمريكي إدوين باول هَبل أن الإزاحة الحمراء للمجرات تزيد بزيادة بعد المجرَّات عن الأرض، وهكذا فإن الإزاحة الحمراء أمكن استخدامها لتقدير المسافة بين المجرات والأرض. كما أن اكتشاف هبل قاد فلكيين كثيرين للاعتقاد بأن المجرات تتحرك بسرعة، متباعدة بعضها عن بعض وعن الأرض. واستنتاجات هبل هذه تكون أساس نظرية تمدد الكون.

 صيغ الإزاحة الحمراء

In general relativity one can derive several important special-case formulas for redshift in certain special spacetime geometries, as summarized in the following table. In all cases the magnitude of the shift (the value of z) is independent of the wavelength.

Doppler effect, yellow (~575 nm wavelength) ball appears greenish (blueshift to ~565 nm wavelength) approaching observer, turns orange (redshift to ~585 nm wavelength) as it passes, and returns to yellow when motion stops. To observe such a change in color, the object would have to be traveling at approximately 5200 km/s, or about 75 times faster than the speed record for the fastest manmade space probe.

Redshift Summary

Redshift type	Geometry	Formula
Relativistic Doppler	Minkowski space (flat spacetime)	$1+z=\gamma \left(1+{\frac {v_{\parallel }}{c}}\right)$ ($z\approx {\frac {v_{\parallel }}{c}}$ for small $v$)
Cosmological redshift	FLRW spacetime (expanding Big Bang universe)	$1+z={\frac {a_{\mathrm {now} }}{a_{\mathrm {then} }}}$
Gravitational redshift	any stationary spacetime (e.g. the Schwarzschild geometry)	$1+z={\sqrt {\frac {g_{tt}({\text{receiver}})}{g_{tt}({\text{source}})}}}$ (for the Schwarzschild geometry, $1+z={\sqrt {\frac {1-{\frac {2GM}{r_{\text{receiver}}}}}{1-{\frac {2GM}{r_{\text{source}}}}}}}$)

 تأثير دوپلر

•  مقالة مفصلة: تأثير دوپلر

A variety of possible recession velocity vs. redshift functions including the simple linear relation v = cz; a variety of possible shapes from theories of cosmological expansion related to general relativity; and a curve that does not permit speeds faster than light in accordance with special relativity. All curves are linear at low redshifts. See Davis and Lineweaver.

 تمدد الفضاء

•  مقالة مفصلة: التمدد القياسي للفضاء

Two different sources of redshift: Top, Doppler shift: the star moving to the left emits light that is blue shifted in the direction of the receiving antenna that the star approaches, and red shifted in the direction of the receiving antenna that the star is leaving. Center and bottom panels: cosmological expansion: The distance between the emitting star and both antennas increases while the light is propagating, increasing the wavelength of the light seen by both antennas. Each panel shows the propagation of light over two periods: in the center panel at time of emission the wavelength is short, and in the bottom panel at time of reception the wavelength has stretched with the expansion of space. Patterned after Koupelis & Kuhn. The reader is cautioned that too literal an interpretation of this figure can be misleading. In particular, the Doppler shift panel is seen from a single inertial frame, that of the two antennas. The cosmological expansion panels are a concatenation of local inertial frames spanning the space between the various locally stationary objects.

 رصد الإزاحة الحمراء في الفلك

 الأرصاد المحلية

A picture of the solar corona taken with the LASCO C1 coronagraph. The picture is a color coded image of the doppler shift of the FeXIV 5308 Å line, caused by the coronal plasma velocity towards or away from the satellite.

 الأرصاد خارج المجرات

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 مسح الإزاحات الحمراء

المقالة الرئيسية: Redshift survey

Rendering of the 2dFGRS data

 وصلات خارجية

• Ned Wright's Cosmology tutorial
• Article on redshift from SPACE.com
• Cosmic reference guide entry on redshift
• Mike Luciuk's Astronomical Redshift tutorial
• Animated GIF of Cosmological Redshift by Wayne Hu