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과학

적색편이

적색편이과학
영문명
Redshift
대표 기호
z
정의
z = (관측 파장 − 기준 파장) / 기준 파장
양의 z
파장이 긴 쪽으로 이동
반대 현상
청색편이
적색편이는 빛의 스펙트럼 특징이 기준보다 긴 파장 쪽에서 관측되는 현상이다. 상대 운동, 우주의 팽창, 중력에 의한 효과 등 서로 다른 원인으로 나타날 수 있다.

스펙트럼에서 찾는 이동

알려진 원자나 분자가 만드는 스펙트럼선의 기준 파장과 관측 파장을 비교하면 편이를 계산할 수 있다. 특정 선이 500 nm에서 600 nm로 옮겨 관측되었다면 z는 0.2다.

이름이 적색이라고 해서 모든 천체가 눈에 붉게 보인다는 뜻은 아니다. 자외선이나 전파처럼 가시광선 밖의 신호에도 같은 파장 비율의 개념을 적용한다.

서로 다른 원인

광원과 관측자의 상대 운동은 도플러 편이를 만든다. 중력장이 다른 위치에서 방출되고 관측되는 빛에도 주파수 차이가 생길 수 있다.

우주론적 적색편이는 빛이 진행하는 동안 우주의 척도가 변하는 것과 연결된다. 실제 관측에는 여러 효과가 합쳐질 수 있으므로 편이 값 하나를 항상 단일 원인으로 해석해서는 안 된다.

속도로 바꿀 때의 한계

상대 속력이 빛의 속력보다 충분히 작고 운동에 의한 편이를 다루는 경우에는 시선 방향 속력을 대략 cz로 나타낼 수 있다. 큰 적색편이까지 이 근사를 그대로 확장할 수는 없다.

팽창 우주에서 먼 은하의 적색편이를 거리나 후퇴 속력으로 연결하려면 우주론 모형과 거리의 정의가 필요하다. z라는 관측량과 모형으로 계산한 양을 구분해야 한다.

관측의 해석

선 하나를 잘못 식별하면 적색편이 추정도 잘못될 수 있다. 여러 스펙트럼 특징의 상대적 위치와 관측 장비의 보정 상태 등을 함께 확인한다.

천체 고유의 색, 먼지에 의한 붉어짐, 스펙트럼선의 적색편이는 구별되는 현상이다. 붉은 사진만으로 특정한 적색편이 값을 판정할 수는 없다.

관련 문서

파장 / 빛 / 상대성이론 / 은하