Rotverschiebungsraum

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Der Rotverschiebungsraum ist ein alternatives Koordinatensystem in der Kosmologie, für das die beobachtbare statt der realen Entfernung verwendet wird.


Entfernung nach Rotverschiebung

Auf kosmologischen Skalen ist die Entfernungsmessung (etwa zu Quasaren oder weit entfernten Galaxienhaufen) nur noch über die Messung der Rotverschiebung möglich. Deshalb ist man gezwungen, statt des „natürlichen“ Koordinatensystems aus zwei Winkelkoordinaten und dem realen Abstand zwischen Beobachter und Objekt in den Rotverschiebungsraum aus den beiden Winkelkoordinaten und der Rotverschiebungsentfernung zu wechseln.

Entstünde die beobachtete Rotverschiebung z nur durch die kosmische Expansion, so wäre die Rotverschiebungsentfernung s gleich der echten Entfernung D. Hat das Objekt aber eine Pekuliargeschwindigkeit v, etwa eine gravitativ gebundene Haufengalaxie, so gilt bis zu einer Rotverschiebung von z=0.2 näherungsweise:

s = \frac{cz}{H_0} = D + \frac{v}{H_0}

Dabei bezeichnet c die Lichtgeschwindigkeit und H_0 die Hubble-Konstante. Bei höheren Rotverschiebungen muss auch die Änderung der Expansionsrate über die Zeit berücksichtigt werden. Auch zwischen der Distanz als das Licht ausgesandt wurde und jener wenn es empfangen wird muss dann unterschieden werden.

links: Normal-, rechts: Rotverschiebungsraum

In diesem allgemeinen Fall kann es zu Verzerrungen der beobachteten Strukturen bei Darstellung im Rotverschiebungsraum kommen. Etwa kann ein grob kugelförmiger Galaxienhaufen in virialisiertem Zustand durch die Pekuliargeschwindigkeiten so verzerrt werden, dass er zu einem entlang der Beobachtungsrichtung langgezogenen Ellipsoid wird. Diese Erscheinungen nennen Astronomen finger of god - Finger Gottes.