Redshift
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Dans la physique et l'astronomie , redshift se produit lorsque le rayonnement ??lectromagn??tique , habituellement la lumi??re visible , qui est ??mis par ou est r??fl??chie par un objet est d??plac?? vers la (moins ??nergique) extr??mit?? rouge du spectre ??lectromagn??tique. Plus g??n??ralement, d??calage vers le rouge est d??finie comme une augmentation de la longueur d'onde de rayonnement ??lectromagn??tique re??u par un d??tecteur par rapport ?? la longueur d'onde ??mise par la source. Cette augmentation de la longueur d'onde correspond ?? une diminution de la fr??quence du rayonnement ??lectromagn??tique . Inversement, une diminution de la longueur d'onde est appel??e d??calage vers le bleu.
Toute augmentation de la longueur d'onde est appel?? "d??calage vers le rouge", m??me si elle se produit dans le rayonnement ??lectromagn??tique de longueurs d'onde non optiques, tels que les rayons gamma, rayons X et ultraviolets . Cette nomenclature pourrait ??tre source de confusion car, ?? des longueurs d'onde plus longues que le rouge (par exemple, infrarouge, micro-ondes, et ondes radio), redshifts d??placent le rayonnement loin des longueurs d'onde rouges.
Un d??calage vers le rouge observ??e en raison de la effet Doppler se produit chaque fois une source de lumi??re se ??loigne de l'observateur, qui correspond au d??calage Doppler qui modifie la fr??quence per??ue de ondes sonores . Bien que l'observation de ces d??calages vers le rouge, bleu ou des changements compl??mentaires, a plusieurs applications terrestres (par exemple, Radar Doppler et pistolets radars), astrophysique spectroscopique utilise d??calages spectraux Doppler pour d??terminer le mouvement des objets astronomiques lointains. Ce ph??nom??ne a d'abord ??t?? pr??dites et observ??es dans le 19??me si??cle que les scientifiques ont commenc?? ?? envisager les implications dynamiques de la vague -nature de la lumi??re .
Une autre cause de d??calage vers le rouge est la expansion de l'univers, ce qui explique l'observation que les d??calages vers le rouge de lointaines galaxies , quasars, et nuages de gaz intergalactiques augmentent en proportionnellement ?? leur distance de la terre. Ce m??canisme est un ??l??ment cl?? de la Big Bang mod??le de la cosmologie physique .
Redshift gravitationnel est observ??e si le r??cepteur se trouve au plus haut potentiel gravitationnel de la source. La cause de redshift gravitationnel est la dilatation du temps qui se produit ?? proximit?? d'objets massifs, selon la relativit?? g??n??rale
Tous les trois de ces ph??nom??nes, dont large ??ventail de instantiations font l'objet de cet article, peut ??tre comprise dans le cadre des lois de transformation d'image, comme d??crit ci-dessous . Il existe de nombreux autres m??canismes ayant des descriptions physiques et math??matiques qui peuvent conduire ?? un changement de la fr??quence du rayonnement ??lectromagn??tique et dont l'action ne est g??n??ralement pas consid??r?? comme un "d??calage vers le rouge", y compris diffusion et effets optiques (pour plus, voir la section sur l'optique physique et transfert radiatif ).
Histoire
L'histoire de l'objet a commenc?? avec le d??veloppement au 19??me si??cle de la m??canique ondulatoire et l'exploration des ph??nom??nes li??s ?? la effet Doppler. L'effet est nomm?? d'apr??s Christian Andreas Doppler, qui a offert l'explication physique d'abord connu pour le ph??nom??ne en 1842. L'hypoth??se a ??t?? test??e et confirm??e par ondes sonores par le N??erlandais scientifique Christoph Hendrik Diederik Buys Ballot en 1845. Doppler correctement pr??dit que le ph??nom??ne devrait se appliquer ?? toutes les vagues , et en particulier sugg??r?? que les diff??rentes couleurs de ??toiles pourraient ??tre attribu??es ?? leur mouvement par rapport ?? la Terre. Bien que cette attribution se est av??r?? ??tre incorrect (couleurs stellaires sont des indicateurs d'une ??toile de la temp??rature, pas de mouvement), Doppler plus tard serait justifi??e par des observations redshift v??rifi??es.
La premi??re redshift Doppler a ??t?? d??crite en 1848 par le physicien fran??ais Armand-Louis-Hippolyte Fizeau, qui a soulign?? le changement de raies spectrales observ??es dans les ??toiles comme ??tant d?? ?? l'effet Doppler. L'effet est parfois appel?? ??l'effet Doppler-Fizeau". En 1868, l'astronome britannique William Huggins a ??t?? le premier ?? d??terminer la vitesse d'une ??toile en se ??loignant de la Terre par cette m??thode.
En 1871, redshift optique a ??t?? confirm??e lorsque le ph??nom??ne a ??t?? observ?? dans Raies de Fraunhofer en utilisant la rotation solaire, environ 0,1 ?? dans le rouge. En 1901, Aristarkh Belopolsky v??rifi??e redshift optique dans le laboratoire en utilisant un syst??me de miroirs tournants.
La premi??re occurrence du terme ??d??calage vers le rouge" sur papier (sous cette forme un trait d'union), semble ??tre par l'astronome am??ricain Walter S. Adams en 1908, o?? il mentionne "Deux m??thodes d'investigation que la nature du d??calage vers le rouge de la n??buleuse". Le mot ne appara??t pas sans trait d'union, indiquant peut-??tre une utilisation plus fr??quente de son ??quivalent allemand, Rotverschiebung, jusqu'?? environ 1934 par Willem de Sitter.
?? partir des observations en 1912, Vesto Slipher d??couvert que la plupart n??buleuses spirales avait redshifts consid??rables. Par la suite, Edwin Hubble a d??couvert une relation approximative entre le redshift de tels "n??buleuses" (maintenant connu pour ??tre galaxies dans leur propre droit) et la distance de ?? eux avec la formulation de son ??ponyme la loi de Hubble . Ces observations corrobor??es 1922 travail d'Alexander Friedman, dans lequel il a tir?? le c??l??bre ??quations de Friedmann. Ils sont aujourd'hui consid??r?? comme des preuves solides pour un univers en expansion et le Big Bang th??orie.
Mesure, la caract??risation et interpr??tation
Le spectre de la lumi??re qui provient d'une seule source (voir id??alis??e spectre illustration en haut ?? droite) peut ??tre mesur??e. Pour d??terminer le d??calage vers le rouge, les caract??ristiques dans le spectre tels que raies d'absorption, raies d'??mission, ou d'autres variations de intensit?? de la lumi??re, sont recherch??s. Se il est trouv??, ces caract??ristiques peuvent ??tre compar??es avec des caract??ristiques connues dans le spectre de diff??rents compos??s chimiques pr??sents dans les exp??riences o?? le compos?? qui se trouve sur la terre. Un tr??s commun ??l??ment atomique dans l'espace est l'hydrog??ne . Le spectre de la lumi??re ?? l'origine sans relief a brill?? ?? travers l'hydrog??ne affiche une spectre sp??cifique ?? l'hydrog??ne qui a des caract??ristiques ?? intervalles r??guliers de signature. Si restreinte aux raies d'absorption, il devrait ressembler ?? l'illustration (en haut ?? droite). Si le m??me motif d'intervalles se voit dans un spectre observ?? ?? partir d'une source distante mais qui est pr??sente ?? des longueurs d'onde d??cal??es, il peut ??tre identifi?? comme ??tant un atome d'hydrog??ne ??galement. Si la m??me ligne spectrale est identifi?? dans les deux spectres mais ?? diff??rentes longueurs d'onde alors le d??calage vers le rouge peut ??tre calcul?? en utilisant le tableau ci-dessous. D??terminer le d??calage vers le rouge d'un objet de cette mani??re n??cessite une fr??quence ou longueur d'onde de gamme. Pour calculer le d??calage vers le rouge il faut conna??tre la longueur d'onde de la lumi??re ??mise dans la trame de repos de la source, en d'autres termes, la longueur d'onde qui serait mesur?? par un observateur situ?? de mani??re adjacente ?? et comobiles avec la source. Etant donn?? que dans les applications astronomiques cette mesure ne peut pas ??tre fait directement, parce que cela exigerait de voyager ?? l'??toile lointaine d'int??r??t, la m??thode utilisant des lignes spectrales d??crits ici est utilis?? ?? la place. Redshifts ne peuvent pas ??tre calcul??s en regardant caract??ristiques non identifi??s dont la fr??quence reste-cadre est inconnu ou avec un spectre qui est monotone ou bruit blanc (des fluctuations al??atoires dans un spectre).
Redshift (et d??calage vers le bleu) peuvent ??tre caract??ris??es par la diff??rence relative entre les longueurs d'onde observ??es et ??mis (ou fr??quence) d'un objet. En astronomie, il est de coutume de se r??f??rer ?? ce changement en utilisant une grandeur sans dimension appel?? z. Si λ repr??sente la longueur d'onde et f repr??sente la fr??quence (note, λf = c o?? c est la vitesse de la lumi??re ), alors z est d??fini par les ??quations:
| Sur la base de la longueur d'onde | Sur la base de la fr??quence |
|---|---|
 |  |
 |  |
Apr??s z est mesur??e, la distinction entre redshift et d??calage vers le bleu est tout simplement une question de savoir si z est positif ou n??gatif. Voir la section des m??canismes ci-dessous pour certaines interpr??tations de base qui suivent lorsque soit un d??calage vers le rouge ou d??calage vers le bleu est observ??e. Par exemple, changements bleues ?? effet Doppler (z <0) sont associ??s ?? des objets se approchant (se rapprochant) l'observateur avec le d??placement de lumi??re pour plus ??nergies . Inversement, d??calage vers le rouge de l'effet Doppler (z> 0) sont associ??s ?? des objets recul (se ??loignant) de l'observateur avec la lumi??re se d??pla??ant vers les basses ??nergies. De m??me, les d??placements bleu gravitationnelles sont associ??es ?? la lumi??re ??mise par une source qui r??side dans un plus faible champ gravitationnel observ?? dans un plus fort champ gravitationnel, alors que rougissement gravitationnelle implique les conditions oppos??es.
M??canismes
Un seul photon propag??e ?? travers un vide peut redshift de plusieurs fa??ons distinctes. Chacun de ces m??canismes produit un d??calage spectral Doppler-like, ce qui signifie que z est ind??pendante de la longueur d'onde. Ces m??canismes sont d??crits en Galil??en, Lorentz, ou transformations relativistes g??n??rales entre une cadre de r??f??rence et un autre.
| Type Redshift | loi de transformation Frame | Exemple de m??trique | D??finition |
|---|---|---|---|
| Doppler redshift | Transformation de Galil??e | M??trique euclidienne |  |
| Doppler relativiste | Transformation de Lorentz | M??trique de Minkowski |  |
| Redshift cosmologique | Tr relativiste g??n??ral. | FRW m??trique |  |
| Redshift gravitationnel | Tr relativiste g??n??ral. | M??trique de Schwarzschild |  |
effet Doppler
Si une source de la lumi??re se ??loigne d'un observateur, puis redshift (z> 0) se produit; si la source se d??place vers l'observateur, alors d??calage vers le bleu (z <0) se produit. Cela est vrai pour toutes les ondes ??lectromagn??tiques et se explique par le effet Doppler. Par cons??quent, ce type de d??calage spectral est appel??e le d??calage spectral Doppler. Si la source se ??loigne de l'observateur avec la vitesse v, puis, ignorant les effets relativistes, le redshift est donn??e par
(Depuis 
, voir ci-dessous )
o?? c est la vitesse de la lumi??re . En effet Doppler classique, la fr??quence de la source ne est pas modifi??e, mais le mouvement de r??cession provoque l'illusion d'une fr??quence plus basse.
Effet Doppler relativiste
Un traitement plus complet du d??calage spectral Doppler n??cessite tenir compte des effets relativistes associ??s aux mouvements des sources proches de la vitesse de la lumi??re. Une d??rivation compl??te de l'effet peut ??tre trouv?? dans l'article sur la relativiste effet Doppler. En bref, des objets en mouvement pr??s de la vitesse de la lumi??re conna??tront ??carts par rapport ?? la formule ci-dessus en raison de la dilatation du temps de la relativit?? restreinte qui peut ??tre corrig?? par l'introduction de la Facteur de Lorentz γ dans la formule de Doppler classique, comme suit:
Ce ph??nom??ne a ??t?? observ?? la premi??re fois en 1938 une exp??rience r??alis??e par Herbert E. Ives et Stilwell GR, appel?? Exp??rience Ives-Stilwell.
??tant donn?? que le facteur de Lorentz ne d??pend que de la grandeur de la vitesse, ce qui provoque le d??calage vers le rouge associ??e ?? la correction relativiste pour ??tre ind??pendante de l'orientation du mouvement de la source. En revanche, la partie classique de la formule d??pend de la projection du mouvement de la source dans la ligne de vue qui donne des r??sultats diff??rents pour les diff??rentes orientations. Par cons??quent, pour un objet se d??pla??ant ?? un angle θ ?? l'observateur (angle nul est directement oppos??e ?? l'observateur), la forme compl??te de l'effet Doppler relativiste devient:
et pour un mouvement uniquement dans la ligne de vis??e (θ = 0 ??), cette ??quation se r??duit ??:
Pour le cas particulier que la source se d??place ?? angle droit (θ = 90 ??) au d??tecteur, le redshift relativiste est connu comme le redshift transversale, et un d??calage vers le rouge:
est mesur??e, m??me si l'objet ne se ??loigne pas de l'observateur. M??me si la source se d??place vers l'observateur, se il existe une direction transversale composante de la motion, puis il ya une certaine vitesse ?? laquelle la dilatation annule juste le d??calage vers le bleu attendu et ?? plus grande vitesse approchant de la source sera d??cal??e vers le rouge.
Extension de l'espace
Dans la premi??re partie du XXe si??cle, Slipher, Hubble et d'autres ont fait les premi??res mesures des d??calages vers le rouge et bleu changements de galaxies au-del?? de la Voie Lact??e . Ils ont d'abord interpr??t?? ces d??calages vers le rouge et bleu comme changements uniquement due ?? l'effet Doppler, mais plus tard, Hubble a d??couvert une corr??lation grossi??re entre les d??calages vers le rouge de plus en plus et l'augmentation de la distance des galaxies. Th??oriciens presque imm??diatement rendu compte que ces observations peuvent ??tre expliqu??es par un m??canisme diff??rent pour produire d??calages vers le rouge. La loi de Hubble de la corr??lation entre d??calages vers le rouge et les distances est n??cessaire par des mod??les de cosmologie d??riv??s de la relativit?? g??n??rale qui ont un Expansion de l'Univers. En cons??quence, les photons se propageant ?? travers l'espace en expansion sont ??tir??s, en cr??ant le d??calage vers le rouge cosmologique . Ceci diff??re des d??calages vers le rouge de l'effet Doppler d??crites ci-dessus parce que le boost de vitesse (ce est ?? dire la Transformation de Lorentz) entre la source et l'observateur ne est pas due au classique ??lan et l'??nergie de transfert, mais les photons augmentation de longueur d'onde et redshift que l'espace ?? travers lequel ils voyagent expansion. Cet effet est prescrit par le mod??le cosmologique actuel comme une manifestation observable de la cosmique en fonction du temps facteur d'??chelle ( 
) De la mani??re suivante:
Ce type de redshift est appel?? redshift cosmologique ou redshift Hubble. Si l'univers se contractaient au lieu de d??velopper, nous verrions galaxies lointaines bleu d??cal?? d'une quantit?? proportionnelle ?? leur distance au lieu d'd??cal??e vers le rouge.
Ces galaxies se ??loignent pas simplement au moyen d'une vitesse physique dans la direction se ??loignant de l'observateur; ?? la place, l'espace interm??diaire se ??tire, ce qui explique l'isotropie ?? grande ??chelle de l'effet exig?? par le principe cosmologique. Pour redshifts cosmologiques de z <0,1 les effets de l'expansion de l'espace-temps sont redshifts minimales et observ??es domin??es par les mouvements propres des galaxies rapport ?? l'autre qui provoquent des d??calages spectraux Doppler suppl??mentaires et des changements bleus. La diff??rence entre la vitesse physique et de l'expansion de l'espace peut ??tre illustr?? par le ??largir Feuille de caoutchouc Univers, une analogie cosmologique couramment utilis?? pour d??crire l'expansion de l'espace. Si deux objets sont repr??sent??s par des roulements ?? billes et l'espace-temps par une feuille de caoutchouc d'allongement, l'effet Doppler est caus??e par rouler les boules ?? travers la feuille pour cr??er un mouvement particulier. Le d??calage spectral cosmologique se produit lorsque les roulements ?? billes sont coll??es ?? la feuille et la feuille est ??tir??e. (??videmment, il ya des probl??mes dimensions avec le mod??le, que les roulements ?? billes doivent ??tre dans la feuille, et redshift cosmologique produit des vitesses plus ??lev??es que Doppler fait si la distance entre deux objets est assez grand.)
En d??pit de la distinction entre redshift caus??s par la vitesse des objets et les d??calages vers le rouge associ??s ?? l'univers en expansion, les astronomes se r??f??rent parfois ?? "vitesse de r??cession" dans le contexte de la rougissement des galaxies lointaines de l'expansion de l'Univers, m??me se il est seule une r??cession apparente. En cons??quence, la litt??rature populaire utilise souvent l'expression ??Doppler redshift" au lieu de "redshift cosmologique" pour d??crire le mouvement des galaxies domin??es par l'expansion de l'espace-temps, malgr?? le fait que d'une ??vitesse de d??crue cosmologique" lorsqu'elle est calcul??e ne sera pas ??gale ?? la vitesse dans l'??quation Doppler relativiste. En particulier, Doppler redshift est li?? par la relativit?? restreinte ; donc v> c est tout impossible, en revanche, v> c est possible pour redshift cosmologique parce que l'espace qui s??pare les objets (par exemple, un quasar de la Terre) peut cro??tre plus rapidement que la vitesse de la lumi??re. Plus math??matiquement, le point de vue que ??galaxies lointaines se ??loignent?? et le point de vue que ??l'espace entre les galaxies est en pleine expansion" sont li??s en changeant les syst??mes de coordonn??es. Exprimant cela n??cessite justement travailler avec les math??matiques de la Friedmann-Robertson-Walker m??trique.
Redshift gravitationnel
Dans la th??orie de la relativit?? g??n??rale , il ya dilatation du temps dans un puits gravitationnel. Ceci est connu comme la redshift gravitationnel ou Maj Einstein. La d??rivation th??orique de cet effet r??sulte de la Schwarzschild de la solution ??quations d'Einstein qui donne la formule suivante pour d??calage vers le rouge associ?? ?? un d??placement de photons dans la champ gravitationnel d'une inculpation , non tournant, masse sym??trie sph??rique:
,
o??
est le constante de gravitation, 
est la masse de l'objet cr??ant le champ de gravitation, 
est la coordonn??e radiale de l'observateur (qui est analogue ?? la distance classique du centre de l'objet, mais est en fait une Schwarzschild coordonn??es), et 
est la vitesse de la lumi??re .
Ce r??sultat de redshift gravitationnel peut ??tre d??duit des hypoth??ses de la relativit?? restreinte et de la Principe d'Equivalence; la th??orie compl??te de la relativit?? g??n??rale ne est pas n??cessaire.
L'effet est tr??s faible mais mesurable sur Terre en utilisant le Mossbauer vigueur et a ??t?? observ??e dans le premier Pound-Rebka exp??rience. Cependant, il est significatif ?? proximit?? d'un trou noir , et comme un objet se approche de la horizon des ??v??nements du d??calage vers le rouge devient infinie. Il est ??galement la principale cause de grandes variations de temp??rature angulaire ??chelle dans le rayonnement cosmique micro-ondes de fond (voir Effet Sachs-Wolfe).
Observations en astronomie
Le d??calage vers le rouge observ??e dans l'astronomie peut ??tre mesur??e parce que la ??mission et spectres d'absorption pour atomes sont distinctive et bien connue, calibr?? ?? partir des exp??riences spectroscopiques dans laboratoires sur Terre. Lorsque le d??calage vers le rouge de diverses raies d'absorption et d'??mission d'un seul objet astronomique est mesur??e, z se av??re remarquablement constant. Bien que les objets distants peuvent ??tre l??g??rement floues et les lignes ??largies, il ne est pas plus que ce qui peut ??tre expliqu?? par thermique ou un mouvement m??canique de la source. Pour ces raisons et d'autres, le consensus parmi les astronomes, ce est que les d??calages vers le rouge qu'ils observent sont dues ?? une combinaison des trois formes ??tablies de d??calages spectraux Doppler-like. D'autres hypoth??ses sont g??n??ralement pas consid??r??es comme plausible.
Spectroscopie, en tant que mesure, est beaucoup plus difficile que la simple photom??trie, qui mesure la luminosit?? de certains objets astronomiques par filtres. Lorsque les donn??es photom??triques est tout ce qui est disponible (par exemple, le champ profond de Hubble et de la Hubble Ultra Deep Field), les astronomes comptent sur une technique de mesure redshifts photom??triques. En raison du filtre ??tant sensible ?? une gamme de longueurs d'ondes et la technique en se appuyant sur de nombreuses faisant des hypoth??ses sur la nature du spectre ?? la source de lumi??re, erreurs pour ces sortes de mesures peuvent aller jusqu'?? δ z = 0,5, et sont beaucoup moins fiables que les d??terminations spectroscopiques. Cependant, photom??trie ne permet au moins pour une caract??risation qualitative d'un d??calage vers le rouge. Par exemple, si un spectre semblable au soleil avait un d??calage vers le rouge de z = 1, il serait plus brillant dans le infrarouge plut??t que la couleur jaune-vert associ?? ?? l'apog??e de sa spectre de corps noir, et l'intensit?? lumineuse seront r??duits dans le filtre par un facteur de deux (1+ z) (voir Correction K pour plus de d??tails sur les cons??quences photom??triques de redshift).
Les observations locales
Dans les objets ?? proximit?? (au sein de notre Voie Lact??e galaxie) ont observ?? d??calages vers le rouge sont presque toujours li??s ?? la la ligne de vis??e de vitesses associ??es aux objets d'??tre observ??e. Observations de ces d??calages vers le rouge et bleu changements ont permis aux astronomes de mesurer les vitesses et param??trer les masses de la orbite ??toiles dans binaires spectroscopiques , une premi??re m??thode employ??e en 1868 par l'astronome britannique William Huggins. De m??me, les petits d??calages vers le rouge et bleu changements d??tect??s dans les mesures spectroscopiques des ??toiles individuelles sont un moyen astronomes ont pu diagnostiquer et mesurer la pr??sence et les caract??ristiques des syst??mes plan??taires autour d'autres ??toiles. Les mesures de d??calages vers le rouge ?? des d??tails fins sont utilis??s dans h??liosismologie pour d??terminer les mouvements pr??cis de la photosph??re du Soleil . Redshifts ont ??galement ??t?? utilis??es pour effectuer les mesures de la premi??re taux de rotation des plan??tes , des vitesses de les nuages interstellaires, le rotation des galaxies, et de la dynamique de accr??tion ??toiles ?? neutrons et les trous noirs qui pr??sentent ?? la fois Doppler et redshift gravitationnel. En outre, les temp??ratures de divers objets ??mettant et absorbant peuvent ??tre obtenues en mesurant ??largissement Doppler - Redshifts efficacement et les changements bleus sur une ligne d'??mission ou d'absorption simple. En mesurant l'??largissement et de l'??volution de la 21 centim??tres raie de l'hydrog??ne dans des directions diff??rentes, les astronomes ont pu mesurer la vitesses de r??cession de gaz interstellaire, qui ?? son tour r??v??le la courbe de rotation de notre Voie Lact??e. Des mesures similaires ont ??t?? r??alis??es sur d'autres galaxies, comme Androm??de . En tant qu'outil de diagnostic, les mesures d??calage vers le rouge sont une des plus importantes mesures spectroscopiques effectu??es en astronomie.
Observations extragalactiques
Les objets les plus ??loign??s pr??sentent plus grands d??calages vers le rouge correspondant au flot de Hubble de l'univers. Le plus grand redshift observ??e, correspondant ?? la plus grande distance et la plus ??loign??e dans le temps, est celle de la radiation cosmique de fond ; la valeur num??rique de son redshift est d'environ z = 1,089 (z = 0 correspond ?? nos jours), et il montre l'??tat de l' univers il ya environ 13,7 milliards d'ann??es, et 379000 ann??es apr??s les premiers moments de la Big Bang .
Les noyaux ponctuels lumineuse de quasars ont ??t?? les premiers "haute-redshift" ( 
) Objets d??couverts avant l'am??lioration de t??lescopes ont permis la d??couverte d'autres galaxies ?? grand redshift.
Pour galaxies plus lointaines que le Groupe local et la proximit?? Amas de la Vierge, mais ?? l'int??rieur d'un millier m??gaparsecs ou alors, le redshift est approximativement proportionnelle ?? la distance de la galaxie. Cette corr??lation a ??t?? observ??e par Edwin Hubble et est venu ?? ??tre connu comme la loi de Hubble . Vesto Slipher ??tait le premier ?? d??couvrir redshifts galactiques, vers l'an 1912, tandis que Hubble corr??lation les mesures de Slipher avec des distances qu'il mesur??e par d'autres moyens de formuler sa Loi. Dans le mod??le cosmologique largement accept??e sur la base de la relativit?? g??n??rale , redshift est principalement le r??sultat de l'expansion de l'espace: cela signifie que le plus loin une galaxie est de nous, plus l'espace se est ??largi depuis le moment o?? la lumi??re a quitt?? cette galaxie, donc plus la lumi??re a ??t?? ??tir??, plus la lumi??re est d??cal??e vers le rouge, et donc le plus vite il semble se ??loigner de nous. la loi de Hubble suit en partie de la Principe de Copernic. Parce qu'il ne est g??n??ralement pas connu comment objets lumineux sont, mesurer le redshift est plus facile que d'autres mesures de distance directe, de sorte redshift est parfois dans la pratique converti en une mesure de distance brut utilisant la loi de Hubble.
Les interactions gravitationnelles de galaxies uns avec les autres et provoquent une importante grappes dispersion dans la parcelle normale du diagramme de Hubble. Le vitesses particuli??res associ??es ?? galaxies superposent une trace approximative de la masse de virialized objets dans l'univers. Cet effet conduit ?? des ph??nom??nes tels que les galaxies proches (comme la galaxie d'Androm??de ) pr??sentant changements bleus que nous tombons vers une commune barycentre , et des cartes redshift de grappes montrant une Doigt de Dieu effet en raison de la dispersion des vitesses particuli??res dans une distribution ?? peu pr??s sph??rique. Cette composante ajout??e cosmologistes donne une chance de mesurer les masses d'objets ind??pendants de la ratio masse de lumi??re (le ratio de la masse d'une galaxie en masses solaires ?? sa luminosit?? dans luminosit??s solaires), un outil important pour mesurer la mati??re noire .
Relation lin??aire de la loi de Hubble entre la distance et redshift suppose que le taux d'expansion de l'univers est constante. Toutefois, lorsque l'univers ??tait beaucoup plus jeune, le taux d'expansion, et donc le Hubble "constante", ??tait plus grande qu'elle ne l'est aujourd'hui. Pour galaxies plus lointaines, alors, dont la lumi??re a voyag?? ?? nous pour de plus longues p??riodes, le rapprochement des taux d'expansion constante ??choue, et la loi de Hubble devient une relation int??grale non lin??aire et d??pendant de l'histoire du taux d'expansion depuis l'??mission de la lumi??re de la galaxie en question. Observations de la relation redshift distance peuvent ??tre utilis??s, alors, pour d??terminer l'histoire de l'expansion de l'univers et donc le contenu de mati??re et d'??nergie.
Alors qu'il a longtemps cru que le taux d'expansion a cess?? de diminuer depuis le Big Bang, des observations r??centes de la relation redshift-distance ?? l'aide Supernovae de type Ia ont sugg??r?? que, dans une ??poque relativement r??cente, le taux de l'univers d'expansion a commenc?? ?? acc??l??rer.
Plus ??lev??s redshifts
Actuellement, le redshift quasar est la plus ??lev??e mesur??e 
, Avec le plus haut redshift spectroscopique confirm??e d'une galaxie ??tant IOK-1, ?? un d??calage vers le rouge z = 6,96, et le redshift des galaxies plus lensed ??tre 
tandis que les rapports non encore non confirm??es d'un lentille gravitationnelle observ?? dans un lointain amas de galaxies peut indiquer une galaxie avec un redshift de 
.
La galaxie de radio redshift plus ??lev?? connu (TN J0924-2201) est ?? un d??calage vers le rouge z = 5.2 et le mat??riau mol??culaire redshift plus connu est la d??tection de l'??mission de la mol??cule de CO du quasar SDSS J1148 + 5251 ?? z = 6,42
enqu??tes de Redshift
Avec l'av??nement de automatis??s t??lescopes et des am??liorations dans spectroscope, un certain nombre de collaborations ont ??t?? faits pour cartographier l'univers dans l'espace redshift. En combinant redshift avec les donn??es de position angulaire, une enqu??te de redshift cartes de la distribution 3D de la mati??re dans un champ du ciel. Ces observations sont utilis??s pour mesurer les propri??t??s de la structure ?? grande ??chelle de l'univers. Le Great Wall, un vaste superamas de galaxies plus de 500 millions ann??es-lumi??re de large, offre un exemple dramatique d'une structure ?? grande ??chelle qui RedShift enqu??tes peuvent d??tecter.
La premi??re enqu??te a ??t?? le redshift CfA Redshift Survey, a commenc?? en 1977 avec la collecte de donn??es initiale achev??e en 1982. Plus r??cemment, le Enqu??te Redshift 2dF Galaxy d??termin?? la structure ?? grande ??chelle d'une partie de l'Univers, de mesure z -values depuis plus de 220 000 galaxies; la collecte de donn??es a ??t?? achev??e en 2002, et la finale ensemble de donn??es a ??t?? lib??r?? 30 Juin 2003 . (En plus de mod??les cartographie ?? grande ??chelle des galaxies, 2dF ??tabli une limite sup??rieure masse du neutrino.) Une autre enqu??te remarquable, le Sloan num??rique Sky Survey (SDSS de), est en cours ?? partir de 2005 et vise ?? obtenir des mesures sur environ 100 millions d'objets. SDSS a enregistr?? d??calages vers le rouge pour les galaxies aussi ??lev??es que 0,4, et a ??t?? impliqu?? dans la d??tection des quasars au-del?? de z = 6. Le Redshift Survey utilise DEEP2 la Keck t??lescope avec les nouvelles "DEIMOS" spectrographe; Un suivi ?? la DEEP1 de programme pilote, DEEP2 est con??u pour mesurer galaxies faibles avec redshift 0,7 et au-dessus, et il est donc pr??vu de fournir un compl??ment de SDSS et 2dF.
Effets dus ?? l'optique physique ou transfert radiatif
Les interactions et les ph??nom??nes r??sum??es dans les sujets de transfert radiatif et l'optique physique peuvent entra??ner des changements dans la longueur d'onde et la fr??quence du rayonnement ??lectromagn??tique. Dans ce cas, les d??placements correspondent ?? un transfert d'??nergie physique ?? la mati??re ou d'autres photons plut??t que d'??tre due ?? une transformation entre des trames de r??f??rence. Ces changements peuvent ??tre dus ?? de tels ph??nom??nes physique effets de coh??rence ou la diffusion de rayonnement ??lectromagn??tique soit de charge particules ??l??mentaires, des particules ou des fluctuations de la indice de r??fraction dans un comme milieu di??lectrique se produit dans le ph??nom??ne de radio siffleurs de radio. Bien que ces ph??nom??nes sont parfois appel??s ??d??calage vers le rouge?? et ??changements bleus", les interactions physiques du champ de rayonnement ??lectromagn??tique avec lui-m??me ou la mati??re intervenant distingue ces ph??nom??nes des effets r??f??rence ?? ossature. En astrophysique, interactions lumi??re-mati??re qui se traduisent par des changements d'??nergie dans le champ de rayonnement sont g??n??ralement appel??s ??rougissement?? plut??t que ??rougissement?? qui, comme un terme, est normalement r??serv?? pour les effets d??crits ci-dessus .
Dans de nombreuses circonstances diffusion provoque rayonnement ?? rougir parce entropie r??sultats dans la pr??dominance de nombreux faible ??nergie des photons plus de quelques unes de haute ??nergie (tout conservation de l'??nergie totale). Sauf peut-??tre dans des conditions soigneusement contr??l??es, la diffusion ne produit pas la m??me variation relative de longueur d'onde dans l'ensemble du spectre; ce est-?? tout z calcul?? est g??n??ralement une fonction de longueur d'onde. De plus, la diffusion ?? partir de al??atoire m??dias se produit en g??n??ral ?? plusieurs angles , et z est une fonction de l'angle de diffusion. Si la diffusion multiple se produit, ou les particules de diffusion ont mouvement relatif, alors il est g??n??ralement distorsion de raies spectrales ainsi.
En astronomie interstellaire, spectres visibles peuvent appara??tre rouge en raison de processus de diffusion dans un ph??nom??ne d??nomm?? rougissement interstellaire - similaire La diffusion de Rayleigh provoque la atmosph??rique rougissement de la Sun vu dans le lever ou coucher du soleil et provoque le reste de la de disposer d'un ciel couleur bleue. Ce ph??nom??ne est distincte de changement ING rouge parce que les lignes spectroscopiques ne sont pas transf??r??s ?? d'autres longueurs d'onde dans les objets rougis et il ya une suppl??mentaire gradation et la distorsion associ??e au ph??nom??ne ??tant d?? aux photons dispers??s dans et hors de la ligne de mire.
