Mi értelme a vöröseltolódásnak, ha a csillagok színe a hőmérséklettől függ?

Nem a csillagok színe adja és soha nem is az adta a vizsgálat alapját, hanem a csillagok színképében előforduló vonalak - ún Fraunhofer-vonalak.

Ha egy csillagból érkező fényt valamilyen módon - pl prizmával - színeire bontunk, az így keletkezett kép nem lesz folytonos, hanem kis fekete sávok, csíkok lesznek benne. Ezek a csíkok mindig jól meghatározott hullámhosszaknál jelentkeznek. És ezek helye mászik el a színképben, ha a csillag közeledik, vagy távolodik tőlünk.

Kezdjük elölről a dolgot, mert elég nagy félreértésben vagy.

A fotonok energiája és színe arányos egymással a Plack-Einstein összefüggés szerint:

[link]

Minél forróbb egy anyag, annál magasabb energiájú az általa kibocsátott feketetest sugárzás a Wien-törvény szerint:

[link]

Tehát, minél forróbb egy csillag, annál magasabb energiájú, azaz annál "kékebb" fényt bocsát ki. Ez nem új felfedezés, hanem alapvetően szükséges a vöröseltolódás megértéséhez.

A csillag által kibocsátott fény egy folytonos spektrum, a Wien-törvény szerinti maximummal. DE az atomok-molekulák által elnyelt fény mindig vonalas, nem folytonos spektrum. Ezért, mivel a csillagban vannak atomok, molekulák amik elnyelnek bizonyos hullámhosszakat, a folytonos spektrumban lesznek hiányzó vonalak. Ezeknek a vonalaknak a helye állandó, mivel a hidrogén mindenhol hidrogén, a hélium mindenhol hélium. Ezeket a vonalakat hívják Fraunhofer-vonalaknak:

[link]

Amit a vöröseltolódáshoz észre kellett venni, az az, hogy ezek a vonalak kicsit elmozognak csillagoktól függően. Ennek pedig az a magyarázata, hogy a csillagok különböző sebességgel mozognak hozzánk képest, és így nő illetve csökken az általunk mérhető energia.

A vöröseltolódást úgy kell elképzelni, hogy egy hozzád képest mozgó autóról labdával dobálnak. Ha az autó távolodik tőled, a téged elérő labda "gyengének" fog tűnni, míg ha az autó közeledik, akkor "erősnek", mivel az autó sebessége hozzáadódik a labda sebességéhez, avagy kivonódik belőle. Ugyanígy, ha egy csillag távolodik, akkor egy bizonyos fotont mi alacsonyabb energiával érzékelünk, mint ami a valós energiája. Az egész színkép eltolódik a "vörös", azaz alacsonyabb energia irányába.

-> És így, a Fraunhofer-vonalak is eltolódnak. Innen tudjuk, hogy egy csillag közeledik vagy távolodik. Nem a teljes spektrumból, hanem a spektrumban levő jellegzetes vonalak helyéből.

És remélem ebből az is látszik, hogy ha nem tudták volna, hogy a csillag hőmérsékletétől függ az energia, akkor eleve a vöröseltolódást se tudták volna levezetni...