Gravitațională deplasarea spre roșu, creând o imagine a universului

gravitaționale redshift

Luați în considerare o stea dublă, ale cărui componente sunt de cotitură în jurul unui centru comun de masă în orbite circulare, presupunând pentru simplitate că observatorul este în pereche plan orbital. Fiecare stea o perioadă de jumătate se deplasează către observator, iar în timpul celălalt - este scos din ea. Frecvența fiecărei linii spectrale a stelei pendulează în jurul valorii medii, care în sine este compensat de frecvența observată în cadrul laboratorului de referință în absența unui câmp gravitațional. Această compensare se datorează două efecte: deplasarea Doppler asociat cu mișcarea, centrul de masă și deplasarea spre roșu gravitațională. Să presupunem acum că unul dintre cele două stele - un pitic alb, iar celălalt - o stea normala. Studiind deplasarea gravitațională a piticei albe este de 100 de ori mai mare decât cea a unei stele obișnuite. În consecință, diferența dintre valorile medii. /? pentru aceste două stele este aproximativ egal cu deplasarea spre roșu gravitațională a fotonului emise de pitica albă.

Această metodă a fost în măsură să estimeze redshiftul gravitațională pentru câteva pitice albe. Aceste rezultate sunt în concordanță cu predicțiile teoriei lui Einstein.

În 1960, personalul de la Universitatea Harvard R. V. Paund și GA Rebka Jr .. Am înființat un experiment pentru a măsura deplasarea spre roșu gravitațională. 57. Miezurile de fier Fe rețelei cristaline care formează solide, emit și absorb fotoni într-o bandă de frecvență îngustă a cărui frecvență centrală are loc la aproximativ 3,5 x brumărel 18 Hz. In experimentul sursei Pound-Rebka și radiator de radiații strict monocromatice, plasate una deasupra celeilalte, la o distanță de 22,5 m. Absorbția a fost ușor mai mică decât ar fi în absența redshift gravitațional. Pentru a compensa această diferență de absorbție corespunzător decalării Doppler introdus - prin mutarea sursei în raport cu absorbantul cu viteză mică, măsurată cu precizie. schimbare Doppler Deci introdus corespunde valorii prezise de teoria lui Einstein, de până la 10%. Ulterior, Q0 1% divergență a fost redusă.

În 1976, Robert F. S. Vesso si colegii sai de la Centrul Harvard-Smithsonian pentru Astrofizică, a efectuat un experiment pe măsurarea schimbare de frecvență de radiații într-un câmp gravitațional, folosind în acest scop maserul de hidrogen (el este reprezentat în fotografie), care este instalat pe racheta. O diferență de potențial gravitațional, la punctele de minim și distanța maximă a rachetei de pe pământ, conform teoriei lui Einstein este în concordanță cu schimbare de frecvență relativă. /? = 4 x 10 -10. . Mai mult de 100 de mii de ori mai mare decât cantitatea de schimbare în Pound experiment - Rebka. Deoarece mișcarea rachetelor, radiație monocromatică unui maser hidrogen, în plus, a cunoscut o schimbare în roșu (la rachete creștere) sau purpuriu (cu coborârea) regiune a spectrului, datorită efectului Doppler relativist.

Vesso nasheja ingenioasă schimbare Doppler (pur electronic) excepție proces-cerul de primul ordin (care corespunde formulei Doppler clasic). Astfel, în experimentul a fost măsurat prin deplasarea frecvenței, plierea deplasare gravitațională și efectul Doppler rezidual asociat cu timpul de decelerare relativistă. Contribuția celor două componente este aproximativ aceeași pentru cea mai mare parte a zborului. Maser de hidrogen creat de Norman F. Ramsey de la Universitatea Harvard, a avut o stabilitate de frecvență de 10 -1 4. Schimbarea măsurată este în concordanță cu valoarea prezisă de teoria lui Einstein, cu o precizie de 7 × 10 -5. care este de o sută de ori mai mare decât acuratețea experimentului de Pound - Rebka.