Kohti näkymätöntä valoa
Kirjoittaessani parallaksista mainitsin punasiirtymästä, ja koska se on kosmologiassa keskeinen käsite, selitän sitä hieman.
Kosmologinen punasiirtymä tarkoittaa sitä, että kaukaisista kohteista tulevan valon aallonpituus on isompi kuin mitä se oli silloin, kun valo lähti matkaan. Alkuperäinen aallonpituus on mahdollista päätellä siitä, että eri alkuaineet lähettävät valoa vain tietyillä aallonpituuksilla – nämä aallonpituudet on alkuaineiden sormenjälkiä, kaikille erilaisia ja helposti tunnistettavia. Jos mitataan samasta kohteesta tulevaa valoa useilla eri aallonpituuksilla, niin voidaan erottaa, mistä alkuaineesta on kyse, koska ne ovat kaikki venyneet samalla tavalla. Sormenjäljen tunnistaa kyllä, olipa kuva isompi tai pienempi, kunhan se venyy tasaisesti.
Valon aallonpituuteen vaikuttaa kaksi seikkaa: valonlähteen ja havaitsijan välinen nopeus ja maailmankaikkeuden laajeneminen. Ensiksi mainittu tunnetaan nimellä Dopplerin ilmiö, ja sen voi havaita arkielämässä ääniaaltojen kohdalla: ambulanssin sireeni kuulostaa erilaiselta ambulanssin tullessa vastaan ja mennessä pois, koska äänen taajuus muuttuu. Asiaa voi havainnollistaa miettimällä veden aaltoja: niitä vastaan uidessa kohtaa aallonharjoja useammin kuin silloin jos ui poispäin, eli aallon taajuus on isompi.
Toisin kuin Dopplerin ilmiö, maailmankaikkeuden laajeneminen aina kasvattaa aallonpituutta: koska avaruus laajenee, valo venyy. Mitä kauemmin valo on avaruudessa, sitä enemmän se ehtii venyä, eli kaukaa matkaavan valon aallonpituus on kasvanut enemmän. (Sellaisten alueiden, joissa avaruus romahtaa, esimerkiksi muodostuvien galaksiryppäiden, läpi kulkiessa valon aallonpituus kutistuu eli sinisiirtyy. Mutta tällaisten alueiden osuus maailmankaikkeudesta on hyvin pieni.) Kosmologisilla etäisyyksillä kosmologinen punasiirtymä on paljon isompi kuin Dopplerin ilmiö. Tällä oli suuri merkitys siinä, että maailmankaikkeuden ymmärrettiin laajenevan, ja se auttaa erottamaan kosmologisen punasiirtymän Dopplerin ilmiöstä.
1900-luvun alkupuolella ajateltiin, että maailmankaikkeus on ikuinen ja staattinen. Jos emme ole erityisessä paikassa maailmankaikkeudessa, niin suunnilleen yhtä moni galaksi liikkuisi meitä kohti ja meistä poispäin. Niinpä galakseista tuleva valo olisi Dopplerin ilmiön takia puolessa tapauksista punasiirtynyt, ja puolessa sinisiirtynyt. Siirtymät olisivat myös riippumattomia galaksien etäisyydestä meistä, jos galaksien liike on jokseenkin samanlaista kaikkialla.
Vuonna 1929 Edwin Hubble huomasi kuitenkin, että lähes kaikkien galaksien meille tuleva valo on punasiirtynyt, poikkeuksena vain jotkut lähellä olevat galaksit. Lisäksi punasiirtymä on sitä isompi, mitä kauempana galaksi on. Kaksi vuotta aikaisemmin Georges Lemaître oli selittänyt maailmankaikkeuden laajenemisen johtavan tällaiseen ilmiöön, ja hän myös määritti etäisyyden ja punasiirtymän mitatusta suhteesta, kuinka nopeasti maailmankaikkeus laajenee. Hubble sen sijaan ei koskaan hyväksynyt maailmankaikkeuden laajenemista, vaikka hänet tunnetaankin ”laajenevan maailmankaikkeuden isänä” ja Lemaîtren teoreettisesti ja kokeellisesti määrittelemä laajenemisnopeutta kuvaava vakio tunnetaan Hubblen vakiona.
Maailmankaikkeuden laajenemisesta on nykyään suuri määrä erilaista todistusaineistoa, mutta etäisyyden ja punasiirtymän suhde on yhä kiinnostava tutkimuskohde. Punasiirtymä kertoo, paljonko maailmankaikkeus on laajentunut sen jälkeen, kun valo lähti kohteesta. Niinpä kaikki saman punasiirtymän omaavat kohteet taivaalla ovat yhtä vanhoja, eli punasiirtymä on ajan mitta. Kun mitataan eri punasiirtymällä olevien kohteiden etäisyyksiä, voidaan laskea etäisyyden muutos ajan kuluessa, eli se, miten maailmankaikkeus laajenee. Nämä tutkimukset johtivat vuonna 1998 yllättävimpään löytöön kosmologiassa sitten 1920-luvun: maailmankaikkeuden laajeneminen on kiihtynyt viimeisen muutaman miljardin vuoden aikana.
Nimi punasiirtymä tulee siitä, että ihmisaivot esittävät valon aallonpituuden väreinä, ja pidempi aallonpituus vastaa punaisempaa väriä. Mitä kaukaisempia kohteita katsoo, sitä punaisemmilta ne näyttävät, kunnes ne lopulta siirtyvät ihmissilmän näkymättömiin. Kosminen mikroaaltotausta on maailmankaikkeuden vanhinta valoa. Muodostuessaan maailmankaikkeuden ollessa 380 000 vuoden ikäinen se oli näkyvän valon ja infrapunavalon alueella, mutta nyt sen aallonpituus on venynyt tekijällä 1090, eikä mikroaaltoja näe silmin. Maailma on täynnä näkymätöntä ja kylmää valoa.
Päivitys 1 (14/01/14): Kosmisen mikroaaltotaustan syntymäaika korjattu.
Päivitys 2 (29/03/15): Edwin Hubblen havaintojen vuosiluku korjattu.
Eikös ole teoretisoitu taustasäteilyn syntyneen n. 380 000 vuotta ikääntyneeseen kaikkeuteen, ei ”380 000 vuotta sitten”, kun spekuloidaan maapallolla asuvan havaitsijan aikakehyksessä. Toki sopivassa liike-kiihtyvyystilassa olevan havaitsijan kehyksessä voidaan saada noinkin, mutta ei liene perusteltua ihmisten harjoittamassa tieteessä…
Mainitsit että joillakin alueilla avaruus romahtaa. Onko kyse laajenevan avaruuden vastakohdasta? Eikö galaksiryppäitä voi syntyä galaksien oman liikkeen takia? Miten avaruus laajenee? Koostuuko laajeneva avaruus jostakin ja jos koostuu, voidaanko sitä tutkia samalla tavalla kuin ainetta voidaan tutkia?
Onko valon dopplerin punasiirtymä siis täysin eri asia kuin avaruuden laajenemisesta johtuva punasiirtymä? Voidaanko laajeneva avaruus havaita vai perustuuko oletus sen olemassa olosta vain havaittuun valon muutokseen? Eikö valo itse kykene muutokseen matkansa aikana?
Eusa:
Tosiaan, olipa lipsahdus. Kiitos, korjasin tekstin.
IkuinenRakkaus:
Tämä on vähän monimutkainen juttu. Yleisen suhteellisuusteorian luontevimmassa muotoilussa galaksit pysyvät aina paikoillaan, paikallisissakin liikkeissä on kyse avaruuden venymisestä. Mutta ainoastaan aika-avaruus on yksikäsitteisesti määritelty, sitä voi viipaloida avaruussiivuiksi eri tavalla. Usein avaruus määritellään siten, että poikkeamia keskimääräisestä liikkeestä (eli laajenemisesta) pidetään liikkeenä avaruuden suhteen.
Jansku:
Kaikkea kosmologisten kohteiden punasiirtymää ei voi selittää Dopplerin ilmiön avulla. Pienen osan siitä kuitenkin voi: voidaan ajatella, että galaksit liikkuvat suhteessa laajenevaan avaruuteen, jolloin havaittu punasiirtymä on laajenemisesta johtuva + liikkeestä johtuva, josta jälkimmäinen on sama kaikilla etäisyyksillä ja edellinen kasvaa etäisyyden myötä, ja on siksi kaukaisille kohteille paljon isompi. (On myös mahdollista määritellä avaruus siten, että kaikki kosmologinen punasiirtymä voidaan ymmärtää avaruuden laajenemisen avulla.)
Avaruuden laajeneminen vaikuttaa valon punasiirtymän lisäksi lukuisiin muihin asioihin, kuten kappaleiden etäisyyksiin ja rakenteiden muodostumiseen maailmankaikkeudessa.
Aikoinaan on esitetty, että ajan myötä valon aallonpituus kasvaisi (eli valo ”väsyisi”) riippumatta avaruuden laajenemisesta, mutta tällaiset ideat eivät ole sopineet yhtene havaintojen kanssa.
Eikö sähkömagneettisen säteilyn kannalta ole sama, kasvaako lähteen ja mittaajan etäisyys suhteellisen liikkeen vai avaruuden laajenemisen takia? Eikö avaruuden laajenemisen aiheuttama etääntymisnopeus lasketa juuri Dopplerin kaavalla?
Vai olenko käsittänyt aivan väärin?
Toiseksi viimeisen kappaleen lopusta; — ”laajeneminen on kiihtynyt viimeisen muutaman miljardin vuoden aikana.”
Olen ymmärtänyt että se punasiirtymä on muuttunut sitä enemmän mitä kauempana mitattu kohde ollut… Eikö siitä pitäisi tulla päinvastainen tulkinta laajenemisesta, eli useita miljardeja vuosia sitten laajeneminen olisi ollut suurempaa mitä lähimenneisyydessä (nyttemmin) ”muutaman miljardin vuoden aikana” – nykyisyydestä mittauksista? Vai olenko jossain kohdin ymmärtänyt asiaa virheellisesti…
Eikös avaruuden laajeneminen ole jotakin aivan muuta kuin mitä laajenemisella yleensä tarkoitetaan? Laajeneva pullataikina on ainetta jonka tilavuus muuttuu avaruudessa. Onko laajeneva avaruus jossakin paikassa jossa se laajenee? Jos ei, miten se muuttuu ja mihin sen muutos perustuu? Onko laajeneva avaruus jonkinlaista muutokseen kykenevää ”ainetta”? Jos ei, niin mitä se on? Ilmeisesti se on jotakin? Jos joku jotakin, niin silloin se sijaitsee jossakin? Jos avaruus on jotakin, se on jossakin?
Pekka P:
Avaruuden laajeneminen aiheuttaa punasiirtymän. Tämä punasiirtymä ei ole Dopplerin ilmiö, eikä sitä ole mahdollista laskea Dopplerin ilmiön kaavasta.
Jos otetaan laskettu (tai havaittu) kosmologinen punasiirtymä ja kuvitellaan, että kyseessä olisi Dopplerin ilmiö, niin on toki mahdollista määrittää nopeus (ajan funktiona), joka aiheuttaisi vastaavan punasiirtymän. Tämä ei kuitenkaan tarkoita sitä, että punasiirtymä todella aiheutuisi siitä, että galaksit liikkuisivat nopeasti poispäin – kyse on avaruuden laajenemisesta, ei galaksien liikkeestä.
Tarkemmin, ks.
http://arxiv.org/abs/astro-ph/0011070
http://arxiv.org/abs/astro-ph/0310808
Lasse Reunanen:
En ymmärrä kysymystä. Varhaisilta ajoilta tulevan valon punasiirtymä on isompi kuin lähellä olevien, ja etäisyys valon lähettäneeseen kappaleeseen on myös isompi. Kiihtyvyyden määrittämiseksi pitää tietää, miten etäisyys riippuu ajasta, tai punasiirtymästä. Jos etäisyyden toinen aikaderivaatta ajan suhteen on positiivinen, niin laajeneminen on kiihtynyt.
Jansku:
Ks. linkki sanoissa ”maailmankaikkeuden laajeneminen”:
http://www.tiede.fi/artikkeli/blogit/maailmankaikkeutta_etsimassa/rajaton_kasvu
Liittyvätkö ylimääräiset tilaulottuvuudet mitenkään laajenevaan avaruuteen?
Usein tulee luettua väitteitä joiden mukaan kolmiulotteinen ihminen ei kykene ymmärtämään laajenevaa avaruutta joka ei siis laajene ulos päin jo olemassa olevaan tilaan?
ja sitten on näitä vertauksia joissa kaksiulotteiset tohvelieläimet eivät ymmärtäisi laajenevan ilmapallon pinnalla minne se heidän maailmankaikeus laajenee jne.
Onko kaksiulotteisia asioita edes olemassa, muuten kuin matemaattisesti?
Lasse Reunanen:
Mittakaavan aiheuttamat suuret toleranssit ja virhelähdemahdollisuudet (mm. aineen mahdollinen rakennemuutoshistoria) punasiirtymämittauksissa ovat olleet sen mittaushistorian merkittävä ongelma. Vaikka laitteet ja menetelmät parantuvat, spekulaatioille on edelleen sijaa. Käsittääkseni sellainenkin tulkinta on mahdollinen, että ei yksiselitteisesti saada mahtumaan hyvin kaukaa miljardien valovuosien takaa tulleen valon ja esim. 500 000 valovuoden päästä emittoituneen valon punasiirtymiä linjaan niin, että molemmat olisivat punasiirtyneet samoin tuon viimeisen puolen miljardin valovuoden matkalla, vaan saatetaan saada tulos, että ne ovat punasiirtyneet eri määrän samalla matkalla. Syksy voi korjata, jos on perusteluja, ettei tällaiselle epäilylle jää sijaa.
Jos epäilyjä kuitenkin on, tutkimuksen tehtävä on selvittää johtuuko epävarmuus käytetyn mittarin puutteista vai voisiko olla tarve uudelle fysiikalle.
Olipa selkeä ja valaiseva kirjoitus! Olen kyllä tiennyt, mitä punasiirtymällä tarkoitetaan, mutta olen ihmetellyt, mistä se johtuu. Oma ”arkiajattelu” ei ole tuonut valaistusta asiaan;) Punasiirtymästä puhutaan usein alan kirjallisuudessa, mutta en ole sattumoisin törmännyt sellaiseen tekstiin, jossa kerrotaan, mistä se johtuu. Nyt siihenkin tuli vastaus. Mitään kysyttävää ei tällä kertaa jäänyt.
Minusta on hankalaa saada selvä visuaalinen kuva siitä, miksi hyvin kaukaa saapuva, eli samalla hyvin vanha valo ehtii tähän kohtaan universumia vasta nyt. Kun valon lähtiessä se oli niin paljon lähempänä tätä paikkaa. Onko tästä jokin simulaatiovideo olemassa?
Toinen valoon liityvä asia: Onko vakavasti tutkittu gravitaatiopeilin(vai mikä se nimitys olisi) mahdollisuutta? Kun siis linssikin on olemassa. Voisimmeko nähdä itsemme ikään kuin takaa päin, kun valo olisi kaartunut niin paljon?
IkuinenRakkaus:
Ylimääräiset tilaulottuvuudet eivät liity asiaan mitenkään. Kirjoituksissa kaksiulotteisista avaruuksista on yleensä kyse vertauksesta, jotka tekevät asioista helpommin hahmotettavia.
Eusa:
Punasiirtymien selityksessä ei ole kauheasti sijaa järkevälle epäilylle, yhtä suuren punasiirtymän omaavat kohteet ovat yhtä kaukana (kun puhutaan yli kymmenien miljoonien valovuosien etäisyyksistä, joilla kosmologinen punasiirtymä on paljon isompi kuin Dopplerin efektistä johtuva punasiirtymä. Jos kaiken punasiirtymän laittaa laajenemisen piikkiin, niin sitten vastaavasti sanottaisiin, että noilla etäisyyksillä laajenemisnopeuden paikallisen vaihtelun merkitys on vähäinen.)
J. Antero Ovaska:
Kiitos, mukava kuulla.
Lux:
En tiedä onko tuosta olemassa hyvää visuaalisatiota videolla. Kysymyshän on siitä, että avaruus laajenee samalla kun valo kulkee. Jos esimerkiksi ottaa puhalletun ilmapallon (vanha hybvä vertaus!) ja merkitsee siihen kaksi pistettä 5 sentin etäisyydelle toisistaan ja sitten rupeaa piirtämään viivaa niiden välille nopeudella sentti/10 sekuntia samalla kun puhaltaa voimakkaasti palloon, niin kestää yli 50 sekuntia päästä loppupisteeseen.
Gravitaatiopeili, eli valon suunnan muuttaminen vastakkaiseksi gravitaation avulla, vaatii erittäin voimakkaita gravitaatiokenttiä. Mustien aukkojen läheisyydessä tällaista voi tapahtua: valonsäde voi tulla lähelle mustaa aukkoa, kiertää sen ja sinkoutua takaisin alkusuuntaansa.
Itsensä takaa päin näkeminen olisi eri asia, eihän tavallisessa peilissäkään näe selkäänsä jos katsoo kasvot edellä.
”Ylimääräiset tilaulottuvuudet eivät liity asiaan mitenkään. Kirjoituksissa kaksiulotteisista avaruuksista on yleensä kyse vertauksesta, jotka tekevät asioista helpommin hahmotettavia.”
Minä kolmiulotteisena ihmisenä ymmärrän ettei kaksiulotteisia asioita ole olemassa muuten kuin matemaattisesti!
Edes kaksiulotteista avaruutta ei ole, saatikka että olisi olemassa kaksiulotteisia fyysisiä kappaleita ja siksi väitän etteivät kirjoitukset kaksiulotteisesta avaruudesta helpota hahmottamaan laajenevan avaruuden olemusta millään tavalla!
Mihin laajenevan avaruuden laajeneminen perustuu?
Aineen muutokseen vaikuttaa ainakin liike joka tapahtuu avaruudessa, mutta mihin se laajenevan avaruuden muutos perustuu?
IkuinenRakkaus:
Avaruuden laajenemisen ymmärtäminen pohjaa yleiseen suhteellisuusteoriaan, jonka mukaan avaruus on dynaaminen ja yleisesti ottaen muuttuu ajassa.
Ks. http://www.tiede.fi/artikkeli/blogit/maailmankaikkeutta_etsimassa/rajaton_kasvu
Peili ei ollut hyvä sana. Ajattelin sellaista, että näkisimme vaikka oman Linnunratamme kaukaisuudessa, kun päinvastaiseen suuntaan siitä lähtenyt valo olisi universumissa olevan massan takia kaartanut niin, että se olisi nyt tulossa takaisin meitä kohti.
Nyt en kyllä ole samaa mieltä kirjoittajan kanssa siitä että olisi olemassa kaksi erilaista punasiirtymää. Ainakin jos avaruus olisi laakea Minkowski, niin pitäisi olla aivan ekvivalenttia puhua etääntyvien kohteiden osalta joko Dopplerin aiheuttamasta punasiirtymästä tai vaihtoehtoisesti ajatella että meidän ja heidän välissä oleva tila laajenee. On sama kumpaa puhetapaa haluaa käyttää, mutta molempia ei voi käyttää yhtäaikaa tai muuten sama ilmiö tulee otetuksi huomioon kahteen kertaan. Kaarevassa avaruudessa asia lienee monimutkaisempi, ehkä kulminoituu siihen että miten määritellään kahden kaukaisen kohteen keskinäinen nopeus. Mutta silloinkin ajatus siitä että ilmiö voitaisiin järkevällä tavalla jakaa kahteen osaan tuntuu minulle vieraalta.
Pekka Janhunen:
Kaikki gravitaatio liittyy aika-avaruuden kaarevuuteen: tämä pätee niin avaruuden laajenemiseen kuin kappaleiden väliseen vetovoimaan (tai oikeammin sanottuna ilmiöön, joka Newtonin mekaniikassa näyttäytyy vetovoimana). Kaarevan aika-avaruuden ilmiöitä ei voi johtaa siitä, mitä laakeassa aika-avaruudessa tapahtuu. Minkowski-avaruus ei laajene.
Ks. http://www.tiede.fi/artikkeli/blogit/maailmankaikkeutta_etsimassa/kaareuden_kietoutumista
Syksy kirjoitti: ”Avaruuden laajenemisen ymmärtäminen pohjaa yleiseen suhteellisuusteoriaan, jonka mukaan avaruus on dynaaminen ja yleisesti ottaen muuttuu ajassa.”
.
Dynaaminen systeemi
”Dynaaminen systeemi on ajan mukana muuttuva järjestelmä. Yksinkertainen dynaaminen systeemi on heiluri. Mutta melko yksinkertaisetkin dynaamiset systeemit voivat olla vaikeasti ennustettavia, koska niiden osat vuorovaikuttavat keskenään.”
http://fi.wikipedia.org/wiki/Dynaaminen_systeemi
Aine muodostaa dynaamisia systeemejä ja dynaaminen systeemi perustuu liikkeeseen joka tapahtuu avaruudessa / tilassa.
Miksi tila / avaruus omaisi kyvyn olla dynaaminen?
Miksi avaruus koostuisi osista jotka vuorovaikuttavat toistensa kanssa?
Jos avaruus koostuu osista jotka vuorovaikuttavat toistensa kanssa, pitäisi olla avaruuden osien liikettä suhteessa toisiinsa. eli vuorovaikutuksen välittävioä liikkuvia osia jne.
Eikö olisi selkeästi loogisempaa jättää dynaamisuus aineen ominaisuudeksi ja antaa tilan / avaruuden olla olemassa vain tilana joka on ei yhtään mitään?
IkuinenRakkaus:
Dynaaminen systeemi ei ’perustu liikkeeseen avaruudessa’. Se, että systeemi on dynaaminen tarkoittaa vain sitä, että se muuttuu ajassa. Tämä riittäköön tästä.
”Gravitaatiopeili, eli valon suunnan muuttaminen vastakkaiseksi gravitaation avulla, vaatii erittäin voimakkaita gravitaatiokenttiä. Mustien aukkojen läheisyydessä tällaista voi tapahtua: valonsäde voi tulla lähelle mustaa aukkoa, kiertää sen ja sinkoutua takaisin alkusuuntaansa.”
Voiko gravitaatiopeilin kautta suunnan muuttaneen valon tunnistaa? Voisiko näin tutkia esim. oman aurinkomme tai galaksimme historiaa?
Kimmo Metso:
On hyvin epätodennäköistä, että valonsäde osuu niin lähelle mustaa aukkoa, että se sinkoaisi tuolla tavalla takaisin, joten tuollaista ei varmaan nähdä.
Kuvittelen aika-avaruuden valtavan suureksi läpinäkyväksi reunattomaksi Rubikin kuutioksi, jonka voi jakaa haluamansa suuruisiksi kuutioiksi. Vastaako mielikuva ollenkaan todellisuutta?
Jos avaruuden jakaa mielessään punaisella langalla kuutioihin, jonka särmä on noin 110 miljoonaa valovuotta, Neitsyen superjoukko mahtuu yhteen kuutioon. Laajeneeko avaruus Neitsyen superjoukon kuutiossa vai ei?
Kosmos:
En ymmärrä, millä tapaa maailmankaikkeuden olisi tarkoitus olla samanlainen kuin Rubikin kuutio.
Maailmankaikkeuden alueet, joiden koko on kymmeniä miljoonia valovuosia tai enemmän, laajenevat. (Tai siis keskimäärin ne laajenevat, mutta ne sisältävät myös alueita, jotka romahtavat, sekä alueita, jotka eivät laajene eivätkä romahda, kuten oma galaksimme. Mutta suurin osa tuollaisen ison kuution tilavuudesta laajenee.)
Syksy Räsänen Kirjoitti:
”Kosmos:
En ymmärrä, millä tapaa maailmankaikkeuden olisi tarkoitus olla samanlainen kuin Rubikin kuutio.”
Eikö ole totuudenmukaisempaa kuvitella avaruutta kolmiulotteisena, kuin kaksiulotteisena pintana, vaikkapa kalvona.
Messier 82 -galaksissa havaittiin supernova 21. tammikuuta. Supernovan valo on matkannut tänne 12 miljoonaa vuotta. Onko mitään keino todeta onko se tullut suoraan, vai taipunut matkalla gravitaatiokentissä moniin suuntiin?
Jos havaitun supernovan valo on kulkenut avaruuden romahtavien, laajenevien ja staattisten alueiden läpi, voidaanko se ottaa huomioon kun punasiirtymästä lasketaan valon kulkema matka?
Kosmos:
Avaruudessa on toki kolme ulottuvuutta. Kuten sanoin yllä: ”Kirjoituksissa kaksiulotteisista avaruuksista on yleensä kyse vertauksesta, jotka tekevät asioista helpommin hahmotettavia.”
Tyypilliset valonsäteet taipuvat melko vähän, suunnan muutos on yleensä prosentin luokkaa.
En tunne Messier 82:n liikkeitä (tai muutenkaan tätä lähialuetta juurikaan). Tuon galaksin etäisyys on sitä luokkaa, että se luultavasti etääntyy meistä, mutta voi olla että se on sitoutunut Linnunradan kanssa niin, että niiden etäisyys ei kasva. En tiedä.
Punasiirtymästä ei voi laskea valon kulkemaa matkaa. Matka pitää mitata erikseen. Ks. esim. http://www.tiede.fi/artikkeli/blogit/maailmankaikkeutta_etsimassa/kirkkaudesta_pimeyteen
Syksy Räsänen kirjoitti, että maailmankaikkeuden laajenemisesta aiheutuva punasiirtymä ei ole Dopplerin ilmiö, ja lisäksi, että ”yleisen suhteellisuusteorian luontevimmassa muotoilussa galaksit pysyvät aina paikoillaan, paikallisissakin liikkeissä on kyse avaruuden venymisestä. Mutta ainoastaan aika-avaruus on yksikäsitteisesti määritelty, sitä voi viipaloida avaruussiivuiksi eri tavalla. Usein avaruus määritellään siten, että poikkeamia keskimääräisestä liikkeestä (eli laajenemisesta) pidetään liikkeenä avaruuden suhteen.”
Onko tämä siis määritelmäkysymys? Voitaisiinko asia yhtä hyvin määritellä niinkin, että kysymys ei ole avaruuden laajenemisesta vaan galaksien liikkeestä toisistaan poispäin? Tämäkään ei tietysti edellytä, että jotakin tiettyä galaksia (esimerkiksi omaamme) olisi jossakin mielessä pidettävä keskipisteenä; viittaahan suhteellisuusteoria jo nimellään siihen, että vain suhteellisella liikkeellä on merkitystä, ei absoluuttisella, ja katsottiinpa asiaa mistä galaksista käsin tahansa, kaikki muut (joitakin lähimpiä mahdollisesti lukuun ottamatta) etääntyvät siitä.
Ajatellaanpa vaikkapa, yksinkertaisuuden vuoksi, että galaksit tai niiden keskukset muodostaisivat ikään kuin ”kuutiollisen hilan”, ja niiden keskukset sijaitsisivat tietyllä hetkellä niissä pisteissä, joiden kaikki koordinaatit, käytettäessä jotakin tarpeeksi suurta pituusyksikköä, vaikkapa megaparsekia, ovat kokonaislukuja. Yksi niistä sijaitsisi siis origossa. Jonakin myöhempänä hetkenä ne kaikki sijaitsisivat pisteissä, joiden koordinaatit ovat tämä pituusyksikkö kerrottuna jokaisen galaksin osalta samalla vakiolla. Kyllä galaksien etäisyydet olisivat kaikkialla kasvaneet samassa suhteessa riippumatta siitä, mikä galaksi on valittu koordinaatiston origoksi.
Todellisuudessa ne eivät tietenkään ole näin säännöllisesti sijoittuneet vaan pikemminkin sattumanvaraisesti sinne tänne, mutta ei tämä asia käsittääkseni siitä oleellisesti muutu.
Kyllä ainakin joissakin lukemissani kirjoissa sanotaan, että kyseessä on Dopplerin ilmiö. Ja jos galaksit etääntyvät toisistaan, siitä seuraa Dopplerin mukainen punasiirtymä.
Onko väitteillä, että galaksit liikkuvat toisistaan poispäin tai että avaruus laajenee, lähinnä vain semanttinen ero? Ovatko ne vain kaksi vaihtoehtoista tapaa ilmaista sama asia?
KLK:
Kyse ei oke semantiikasta. Ks. vastaus Pekka P:lle yllä.