적색 편이와는 별개로 확장하는 우주에 대한 다른 증거가 있습니까?

확장 우주의 이론은 너무 널리 받아 들여 져서, 적색 편이는 때때로 멀리 떨어진 은하까지의 거리의 척도로 사용됩니다.

그러나 적색 편이가 아직 알려지지 않은 현상으로 인해 발생하고 은하계가 서로 멀어지면서 발생하는 것이 가능합니까?

우주가 실제로 팽창하고 은하가 우리에게서 멀어지고 있다는 다른 증거가 있습니까?

그렇습니다. 확장에 대한 직접적인 비 적색 이동 증거가 있습니다.

CMBR (Cosmic Microwave Background Radiation)의 과거 온도는 직접 측정되어 현재보다 훨씬 높은 것으로 밝혀졌습니다. 시간이 지남에 따른 온도 감소는 팽창의 직접적인 증거입니다. 세부 사항은 다음과 같습니다.

이 논문 에 따르면 , CMBR은 과거에 상당히 뜨거웠습니다 ( 기술적으로 덜 개요 ). 연구진은 먼 은하에 위치한 가스 구름에서 흡수선을 관찰했으며, 흡수 시점의 CMBR 온도가 6K에서 14K 사이 (지금은 3K) 인 경우에만 보이는 선의 패턴을 설명 할 수 있음을 발견했습니다. 이 온도는 해당 은하의 적색 편이 (9K)의 예상 온도와 일치합니다. 온도는 라인이 얼마나 빨간 편이되어 있는지가 아니라 보이는 특정 패턴의 패턴으로 측정되었습니다. 이 측정은 적색 이동이 없더라도 동일한 온도를 산출합니다. 온도가 높을수록 밀도가 높아 지므로 시간이 지남에 따라 CMBR이 냉각되면 우주가 확장되었다는 직접적인 증거가됩니다.

추가 댓글

• 적색 편이 선과 흡수선의 관계는 무엇입니까?

  의견에서 uhoh와의 대화에서 영감을 얻었습니다.

  내 대답에서 나는 "흡수 라인"의 "패턴"을 말합니다. 주제에 정통하지 않은 사람들을 위해 설명해 드리겠습니다.

  가스가 구름을 통해 빛을 비추면 특정 주파수의 빛이 흡수됩니다. 이 빛이 프리즘을 통해 비추면 차단 된 주파수가 스펙트럼에서 검은 선으로 나타납니다 (아래 그림 참조). 나타나는 정확한 선과 스펙트럼에서의 위치 ( "흡수선"의 "패턴")는 가스와 가스 환경에 존재하는 원소에 따라 다릅니다. 이 효과는 모든 주파수에서 광자를 방출하는 빛에서 가장 분명하게 나타납니다. 이러한 종류의 빛을 흑체 방사선이라고 합니다. 모든 주파수에서 빛을 방출하지만 흑체 방사체는 특정 파장에서 가장 많은 빛을 방출합니다. 이 피크의 위치를 ​​흑체 온도라고합니다.

  
  ^{출처 : Doppler Shift , Edward L. Wright
  (최고의 사이트 BTW, FAQ 는 일반적으로 적색 이동 및 우주론에 대한 자세한 정보를 볼 가치가 있습니다)}

  빛이 (확장) 공간을 통과 할 때 파장은 파장이며 흡수선의 파장은 모든 주파수에 대해 고정 된 속도로 늘어납니다. 방출 / 흡수시 스펙트럼은 1, 3, 5 nm ^1의 파장에서 선을 보여줍니다 . 광자가 일정 시간 동안 이동 한 후에는 모든 스펙트럼의 파장이 ² 배가 된 것으로 보입니다 . 이전에 1 nm의 선은 이제 2 nm에서 보이고, 이전에 3 nm에서의 것은 6 nm에서 보이고, 원래 5 nm에서의 것은 이제 10 nm에서 보입니다. 절대 주파수는 시간에 따라 변하지 만 서로에 대한 선의 파장 (및 주파수)의 비율은 일정하게 유지됩니다.

  주어진 물체의 스펙트럼이 이동하는 정확한 양은 거리와 직접적으로 관련됩니다. 위의 다이어그램에서 볼 수 있듯이 태양과 같은 가까운 물체는 적색 이동이 없습니다. 물체를 더 멀리 그리고 멀리 볼 때, 적색 이동량 ( ³⁾ 이 증가하는 것을 보게된다 .

  위의 답변에서 논의한 바와 같이, 흡수 시점의 CMBR 온도에 영향을받는 라인에서의 상대 위치 패턴 은 라인의 이동 정도가 아닙니다.

  ^{1 기술적으로 말하자면$z=0$ 어디 $z$은 시프트의 크기를 나타내며, 빨간색 이동 (양수 이동)에 양수, 파란색 이동 (접근)에 음수를 나타냅니다. 이 주제에 대한보다 심층적 인 논의 ($z$)는 여기에서 찾을 수 있습니다 .
  2 파장 배가 (주파수 반감) 지점이$z=1$
  3 우주가 팽창하고있는 속도에는 약간의 불확실성이 있기 때문에, 적색 이동은 정확히 알려진 거리를 의미하지 않습니다. 따라서 천문학 자와 우주 론자들은 관측 된 적색 편이의 양을 사용하는 것을 선호하는 광년 이나 파섹 과 같은 절대적인 용어로 먼 물체까지의 거리를 거의 언급하지 않습니다 .$z$ 위에 언급했듯이).}

  적색 이동의 메커니즘은 광자 자체가 변하는 것이 아니라 전자기파가 이동하는 공간이 확장되고 있다는 것입니다. (광자는 입자와 파 둘 다입니다. 아닙니다. 정확히 직관적이지 않습니다.)이 일정한 공간의 스트레칭은 빛의 파장을 늘려서 적색 이동 효과와 시간에 따른 주어진 광자 적색 이동 증가를 일으 킵니다.

  
  Douglas Hofstadter, CC A-SA 3.0
   

• 적색 이동은 CMBR과 어떤 관련이 있습니까?

  Alchimista는 "CMBR이 실제로 적색 편이의 정수가 아닌가?"
  (나는 당신이 우주론이 아닌 공통 의 "정신"의 의미를 사용한다고 가정합니다 )

  예, 현재 CMBR 온도 (3K)는 일반적으로 빅뱅 이후 약 380,000 년에 방출 된 상대적으로 높은 에너지 광자 (3000K)의 결과로, 우주를 향해 스펙트럼의 적색 (즉, 더 차갑거나 더 낮은 에너지) 끝. 이 확장은 Hubble et al. 더 작고 희미한 은하 (지구에서 볼 수 있음)는 스펙트럼에서 더 큰 변화를 보인다는 관측으로부터. 겉보기 거리가 멀수록 관측 된 이동이 더 큽니다. 이 명백한 거리 상관 레드 쉬프트를 사용하여 추론 할 수 있습니다우주는 과거에 더 작았으므로 CMBR의 온도가 높을수록 밀도가 높아졌습니다. 먼 은하의 적색 이동이 관측되면 CMBR 온도가 각 거리에 어떤지를 추론 할 수 있지만 직접 측정 할 수는 없습니다.

  상기 논문의 저자 는 과거 특정 시간에 CMBR의 온도를 직접 측정 하는 것이 었습니다 . 측정 된 온도는 오늘날보다 높으며, 이는 밀도가 높고 따라서 더 작은 우주를 의미합니다. 연구진은 직접 측정 된 온도가 연구 된 은하의 관측 된 적색 이동으로부터 추론 된 온도와 깔끔하게 맞는다는 것을 발견했다.

  간단히 말해서 추론 체인이 교체됩니다.

  • 
    적색 이동을 기반으로 한 추론 : 명백한 거리 (직접 측정 된)로 적색 이동 증가 ⇒ 확장 ⇒ 과거의 밀도가 높은 우주 ⇒ 과거의 CMBR 온도가 높음.
  • 과거 온도를 직접 측정하려면 (이 문서와 동일) :
    과거의 CMBR 온도가 더 높음 (직접 측정) ⇒ 과거의 밀도가 더 높은 우주 ⇒ 확장 ⇒ 적색 이동이 관찰되었습니다.
     

  서로 다른 증거 세트를 기반으로하는이 두 가지 추론 체인은 서로를 보완하고 지원합니다.

  주목할 점은 CMBR이 (적어도 직접적이지 않은) 확장에 의해 생성 된 것이 아니라 현재 온도와 균일 성을 설명하는 확장이라는 것입니다. 빅뱅 이론에 따르면 초기 우주는 매우 조밀했습니다. 모든 물질이 아 원자 입자의 플라즈마, 광자에 불투명 한 매우 조밀하고 뜨겁습니다. 빅뱅 이후 약 380,000 년 후, 우주는 양성자와 전자가 결합하여 중성 수소 가스 (투명)를 형성 할 수있을 정도로 충분히 팽창되었습니다. CMBR은이 시점에서 무료로 설정되어 그 이후로 냉각되어 온 빛입니다.

그러나 적색 편이가 아직 알려지지 않은 현상으로 인해 발생하고 은하계가 서로 멀어지면서 발생하는 것이 가능합니까?

역사상 피곤한 빛의 가설 , 정상 상태의 우주 등과 같은 몇 가지 대안 이론이 제안 되었으나 , 관측 은 이러한 이론과 다른 이론들을 배제했다 .

대체 우주론 도 참조

합리적으로 직접적인 방법은 없지만 간접적 인 방법이 있습니다. 하나는 @Alex Hajnal의 답변에서 더 높은 CMB 온도가 더 좋은 간접 측정입니다.

아직 아무도 지적하지 않은 또 다른 간접적 인 증거는, 우리가 더 멀리 그리고 더 멀리 볼수록, 우리 지구에서 우리가 보는 것과 점점 더 젊고 젊어 보인다는 것입니다. 당신은 우주가 대략 100 억 년 전에 시작되었으며, 별과 은하는 그때만 형성되기 시작했다고 과학적으로 설명해야 할 것입니다. (이것은 구체적으로 빅뱅의 증거는 아니지만 대부분의 대안을 제거하지는 않습니다. 예를 들어 Steady State 모델은 위조됩니다.) 뜨거운 조밀 한 상태에서 ca. 10 ¹⁰ 년 전.

더 간접적 인 증거는 일반 상대성,되는 공간, 시간과 중력 이론에서 유래 매우 잘 확인 - 지금 세기 동안 테스트 셀 수없이 많은 다른 이론에 의해 도전 만 GR 모든 실험 테스트를 통과 됐어요. GR은 정적 유니버스가 불가능하며 확장 또는 축소되어야한다고 강력하게 예측합니다. 이것은 대부분 지역 실험의 간접적 인 증거입니다.

그러나 가장 오래된 증거와 가장 덜 진화 된 별에서 관찰되는 H / He / Li 비율이 Big Ban 불 덩어리에 핵의 측정 된 특성을 적용하여 예측 한 것과 정확히 일치한다는 것을 보여주는 핵 합성 계산에서보다 간접적 인 증거가 나온다.

적색 이동 이외의 과학 은 너무나 초기에 매우 뜨겁고 조밀 한 상태에서 우주가 확장되는 것을 가리키고 있습니다. 적색 이동을 관찰하지 않아도 결국에는 그 결론에 도달해야합니다.

다른 답변들에 의해 제공된 상황 적 증거에 더해, 서로 멀어지는 은하들에 대한 강력한 검증은 우리 가 초신성의 밝기에 대한 감소 시간 과 같은 물리적 과정을 본다는 사실에 의해 주어진다 증가할수록 더 멀어진다는 입니다. 적색 편이가있는 소스의 경우$z$,이 시간 팽창 량 것으로 관찰$(1+z)$, 확장 우주에서 일반 상대성에서 기대되는 것과 정확히 일치합니다.

즉, 적색 편이로 관찰 된 초신성 $1$ 지역 초신성으로 감소하는 데 두 배의 시간이 걸립니다.

이것은 우주가 팽창하고 있다는 것을 증명하는 것이 아니라 은하들만이 서로 멀어지고 있음을 주목하십시오. 우주가 정적이지만 은하계가 우주를 통해 이동 했다면, 특수 상대성 이론에 의해 예측 된 것과 동일한 요인으로 확장 된 과정을 관찰 할 수 있습니다 . 그러나 은하가 정적 공간을 통해 이동하지 않고 확장 공간에 다소 여전히 존재한다는 다른 증거가 있습니다.

예:

1. 1a 초신성 데이터 분포
2. CMB의 WMAP 측정
3. 슬로안 은하계 측량 (은하의 카탈로그)

중요한 것은이 결과가 똑같이 말할뿐만 아니라 서로 일치한다는 것 입니다.

좋아,이 대답은 빨간 교대와 관련이 있지만 내 말을 들어라.

일반 상대성 이론에서는 여러 메커니즘으로 공간의 확장, 관찰자 ​​(예 : 미국)를 기준으로 움직이는 물체 및 중력에서 벗어난 빛 등 적색 이동이 발생할 수 있습니다. 후자의 옵션은이 질문의 범위를 벗어 났으며 전자는 질문자의 요청에서 제외됩니다. 두 번째 옵션 (상대적 움직임, 일명 상대 론적 도플러 효과) 만 고려합니다. 이 이동은 지구상에서 여기에서 테스트 될 수 있으며 존재하는 것으로 나타났습니다.

멀리 떨어져있는 모든 물체 (적색, 저금 속성 등)에서 적색 이동이 관찰됩니다. 주어진 물체에서 볼 수있는 스펙트럼의 적색 편이로부터 우리가 얼마나 빨리 우리로부터 멀어지고 있는지 결정할 수 있습니다. 예를 들어, 적색 이동이 측정 된 물체는$z=0.5$빛의 절반 속도로 우리에게서 멀어지고 있습니다. 여태까지는 그런대로 잘됐다. 문제가있는 물체를 관찰하면 문제가 발생합니다.$z>1$. 그러한 많은 물건들이 발견되었습니다. 현재 레코드 보유자는 GN-z11 이며 빨간색 편이는$z=11.09$. 다시 말해, 상대 주의적 변속 만이 작용한다면이 물체는 빛의 속도의 11 배 이상으로 우리에게서 멀어 질 것입니다.

질량을 가진 물체가 광속에 도달 할 수 없다는 것을 감안할 때 관찰 된 적색 편이가 상대 운동에 의해 야기 될 수 없다는 것이 분명합니다. 스펙트럼에 적색 편이 를 일으킬 수있는 위에 나열된 세 가지 이상의 메커니즘이 없기 때문에 ( 멸종 비교 ) 이러한 관찰과 일치하는 유일한 설명은 공간의 확장입니다. 간결하게 말하면, superluminal 적색 편이가 관찰된다는 사실 전혀은 공간이 확대되고 있다는 증거입니다.