Sterrenkunde koeterwaals

Dopplerverschuiving

We kennen allemaal het huilen van de sirene van een ambulance als die voorbij scheurt. Dat geluid wordt niet alleen luider als de ambulance nadert maar het verandert ook in toonhoogte. Als de ambulance nadert wordt de frequentie hoger en als de ambulance van je wegrijdt wordt de frequentie weer lager.

Rood-en blauwverschuivingen
Roodverschuiving en blauwverschuiving. Vergelijkbaar met geluiden van een bewegende auto wordt het licht van een ster die zich van ons weg beweegt roder en als de ster naar ons toe beweegt wordt het blauwer. By Aleš Tošovský Own work, CC BY-SA 3.0, Link

Als je met de ambulance meerijdt dan blijven zowel toonhoogte als geluidssterkte gelijk.

Het verschil wordt veroorzaakt door de zogenaamde Dopplerverschuiving. Als de ambulance naar je toe komt dan worden de geluidsgolven uit de sirene een beetje samengedrukt door de voorwaartse beweging van de ambulance. Als je geluidsgolven samenperst dan verschuiven ze naar een hogere frequentie waardoor de toonhoogte van het geluid ook hoger wordt. Bij het wegrijden gebeurt het tegenovergestelde.

Wat geldt voor geluid geldt ook voor licht. Als een verre ster naar ons toe beweegt wordt het licht dat die ster uitzendt naar een hogere frequentie toe geduwd. Die hogere frequenties komen overeen met blauwer licht, vandaar ook de term blauwverschuiving voor dit soort Dopplerverschuiving en roodverschuiving door objecten die van ons weg bewegen.

De Dopplerverschuiving geeft astronomen een eenvoudige manier om de beweging van sterren te meten. Eerst identificeren ze bepaalde spectraallijnen, de bekende vingerafdrukken in het licht dat van het object afkomt als gevolg van de aanwezigheid van elementen en moleculen. Ze vergelijken  de golflengtes van die vingerafdrukken met dezelfde vingerafdrukken afkomstig van licht uit een aards laboratorium. De verschuiving in dat licht maakt het mogelijk om de snelheid van het object te berekenen (althans, de snelheid in de richting van onze gezichtslijn. Een volledige driedimensionale snelheid berekenen is veel lastiger).

Rood- en blauwverschuicing
Objecten die zich van ons af bewegen vertonen een roodverschuiving en objecten die maar ons toekomen vertonen een blauwverschuiving

Deze Dopplerverschuiving is gebruikt om de snelheden van meer dan een miljard sterren te berekenen en het is een algemene techniek om mee naar exoplaneten te zoeken. Als een exoplaneet om zijn moederster draait dan beweegt de ster een beetje op en neer en dat kunnen we waarnemen als een periodieke blauw- en roodverschuiving.

De Dopplerverschuiving is niet verantwoordelijk voor de roodverschuiving die wordt veroorzaakt door het uitdijen van het heelal. Dat komt door het uitrekken van de ruimtetijd en niet door de snelheid van het object zelf. Maar dat komt wellicht in een andere “Sterrenkunde koeterwaals” aan bod.

Meer lezen:

Dit artikel maakt deel uit van de serie Sterrenkunde – koeterwaals. Het zijn vertaalde en eventueel bewerkte berichten van de rubriek Astronomy 101 van de website UniverseToday