Domanda di Salvatore Pellegrino del 18/06/2021

Domanda Salve, desideravo porre una domanda sul redshift. Esistono 3 origini di possibili redshift: doppler, gravitazionale e cosmologico. Chiedo di avere esempi in astronomia e quindi tramite osservazioni del cosmo in cui è possibile osservare separatamente le 3 origini e qualcuno in cui il redshift osservato è la sommma delle 3 origini. Cordiali saluti.
Autore Salvatore Pellegrino
Risponde Redazione
Risposta Ci sono effettivamente tre modi con i quali la radiazione elettromagnetica emessa da un oggetto celeste può “arrossare” ovvero spostata verso lunghezze d'onda maggiori (e frequenze minori) . Il primo, l’effetto Doppler, è fondamentale per studiare il moto dei corpi celesti: analizzando la posizione delle righe di emissione di determinati elementi chimici, si può stabilire se un corpo celeste si sta allontanando o avvicinando alla Terra e la sua velocità. Queste misure forniscono informazioni sulla massa di quel determinato oggetto celeste. Numerosi sono gli esempi di utilizzo dell'effetto Doppler che consente di scoprire quali stelle sono in sistemi binari, oppure quali hanno dei pianeti. Il primo esopianeta, 51 Pegasi b, fu proprio scoperto con il metodo Doppler! Esistono varie evidenze osservative del redshift gravitazionale. La luce della stella S2, in orbita molto vicino al buco nero supermassicio che si trova nel cuore della Via Lattea, è “allungata” a lunghezze d’onda maggiori dall'intenso campo gravitazionale del buco nero stesso. Ancora, questo effetto è stato misurato analizzando gli spettri nei raggi X ottenuti con il satellite Chandra della Nasa, nella sorgente 4U 1916-053, costituita da una stella di neutroni e da una stella compagna, in orbita l’una attorno all’altra, nella Via Lattea, a 29000 anni luce da noi. Se invece vogliamo restare nel Sistema Solare, il redshift gravitazionle è stato misurato anche per i fotoni proveniente dal Sole con lo strumento Harps (High Accuracy Radial-velocity Planet Searcher) montato sul telescopio di 3,6 metri all’osservatorio Eso di La Silla (Cile). L'ultimo, il redshift cosmologico, è la conseguenza dell'espansione del cosmo. Per questo, la radiazione emessa dalle galassie in allontanamento tende ad “arrossarsi” e più la galassia è lontana più alto sarà il valore del redshift, perché la radiazione avrà attraversato una porzione maggiore di universo in espansione. In linea di principio gli effetti possono combinarsi tra loro. Per esempio, un sistema binario in una galassia lontana, se osservato spettroscopicamente, mostrerebbe righe spettrali spostate verso il rosso per effetto del redshift cosmologico e anche effetto Doppler dovuto al moto orbitale. Allo stesso modo, lo spettro di una galassia facente parte di un ammasso di galassie mostrerebbe una combinazione del redshift cosmologico e del redshift gravitazionale (più o meno marcato a seconda della distanza della galassia dal centro di massa dell'ammasso). Tuttavia, in entrambi gli esempi del tutto indicativi qui illustrati, l'effetto predominante sarebbe quello dovuto al redshift cosmologico, mentre gli altri effetti sarebbero trascurabili.

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