Co to jest zjawisko Dopplera w astronomii?
Zjawisko Dopplera (efekt Dopplera) to zmiana obserwowanej częstotliwości (lub długości fali) promieniowania emitowanego przez źródło poruszające się względem obserwatora. W astronomii jest fundamentalnym narzędziem pomiarowym – pozwala wyznaczać prędkości radialne gwiazd, galaktyk, komet i innych ciał niebieskich na podstawie przesunięć linii widmowych.
Gdy źródło zbliża się do obserwatora, fale są zagęszczone – obserwowana długość fali maleje (przesunięcie ku fiolecie, blushift). Gdy źródło oddala się, fale są rozciągane – długość fali rośnie (przesunięcie ku czerwieni, redshift). Wzór: delta_lambda / lambda_0 = v_r / c (dla v << c), gdzie v_r to prędkość radialna, c prędkość światła. Dla prędkości relatywistycznych stosuje się formułę relatywistyczną. Przykłady zastosowań: prędkości radialne gwiazd (wyznaczanie orbit), rotacja galaktyk (efekt Dopplera-Fizeau na profilu linii), ekspansja Wszechświata (cosmological redshift – rozciąganie fal przez ekspansję przestrzeni), detekcja egzoplanet metodą prędkości radialnej (wahania prędkości gwiazdy wywołane przez orbitującą planetę), prędkości przepływów gazu w mgławicach.
Efekt Dopplera jest jednym z najważniejszych narzędzi obserwacyjnej astronomii – bez niego nie byłoby możliwe odkrycie ekspansji Wszechświata (Hubble 1929), potwierdzenie rotacji galaktyk spiralnych (potwierdzenie ciemnej materii – Rubin, Ford, lata 70.), ani odkrycie setek egzoplanet metodą prędkości radialnej. Efekt Dopplera dotyczy wszystkich rodzajów promieniowania – od fal radiowych po promieniowanie rentgenowskie i gamma.