punasiirtymä

Punasiirtymä (redshift) on ilmiö, jossa kohteesta peräisin olevan valon spektrin aallonpituus havaitaan pidempänä kuin emittoitu. Tämä johtuu useista fyysisistä mekanismeista: lähteen liikettä poispäin havaitsijasta (Doppler-punasiirtymä), universumin laajenemisesta, jonka seurauksena valon aallonpituus venyy matkalla (kosmologinen punasiirtymä), sekä gravitaatiosta johtuvasta punasiirtymästä suurten massojen ympäristöissä.

Punasiirtymän suuruus kuvataan z-arvolla, jonka määrittelee z = (λ_obs − λ_emit)/λ_emit. Tämän avulla voidaan hahmotella, kuinka paljon valon aallonpituus on muuttunut emittoinnin jälkeen. Pienillä z-arvoilla v ≈ zc antaa ilmiön nopeuden, jolla lähde liikkuu poispäin. Suuremmilla z-arvoilla kosmologinen laajeneminen on merkittävä tekijä, ja käytetään Hubble’n lain kaltaisia suhteita etäisyyksien estimointiin sekä kosmisen aikajänteen ymmärtämiseen.

Tyypillisesti punasiirtymää mitataan spektroskopian avulla, kun havaittavien spektrilinjojen paikat siirtyvät pidempiin aallonpituuksiin. Kosmologinen punasiirtymä on suurin osa kaukaisissa galaksissa ja supernovaissa, kun taas doppler-komponentteja voidaan havaita paikallisissa kohteissa kuten tähtien ja galaksien liikkeissä. Gravitaatiopunasiirtymäjä havaitaan esimerkiksi suurten massiivisten kappaleiden ympärillä sekä vahvojen gravitaatiokenttien vaikutuksesta.

Punasiirtymä on keskeinen väline kosmologiassa ja galaksitutkimuksessa: sen avulla voidaan kartoittaa universumin laajenemista, arvioida etäisyyksiä sekä tulkita Universoiden kehityksen historiaa ja rakenne-tasojen roolia. Se on myös kontrasti sinisiirtymälle (blue shift), joka ilmenee, kun lähteet ovat liikkeessä kohti vastaanottajaa.