Golflengte via hubbleformule

Emma stelde deze vraag op 28 november 2021 om 01:42.

Ik heb een bepaalde opgave waar ik niet uitkom namelijk:

Het heelal dijt uit. Ook de ster waarvan in dit geval het spectrum wordt gemeten, verwijdert zich van onze zonnestelsel. In 1929 heeft Edwin Hubble ontdekt, dat de verhouding van de afstand en de waargenomen snelheid van sterrenstelsels constant is. Deze constante verhouding staat nu bekend als  de hubbleconstante. In formulevorm luidt de wet van Hubble: 

H0 = v/d
met v de snelheid
d is de afstand van de ster tot de aarde

met behulp van het gemeten spectrum betekent men dat de ster zich op een afstand van 8,8*10^24 m van de aarde bevindt. 

? Bereken de golflengte die men in het spectrum van deze ster meet voor de blauwe spectraallijn. 

ik weet niet hoe ik met die formule uiteindelijk tot een golflengte kom ??

Reacties

Theo de Klerk op 28 november 2021 om 02:54
Dan moet je even kijken in je boek naar de doppler-verschuiving bij licht. Voorwerpen die met hoge snelheid op je afkomen zien er blauwer uit, voorwerpen die wegschieten roder. Sterrenstelsels geven roder licht.  Dat betekent dat bijvoorbeeld een uitgezonden gele lichtstraal niet als geel door ons gezien wordt maar als een kleur met een golflengte die iets meer naar rood neigt.
Die verandering van golflengte wordt bepaald door het Doppler-effect (net zoals bij geluid sirenes naar je toe hoger klinken dan van je af).
Dus wat je moet doen:
1. Bepaal de vluchtsnelheid van het sterrenstelsel
2. Pak de dopplerformule voor licht erbij en vul die waarde in. Resultaat: de verandering van golflengte.
3. Wat is de golflengte van dat blauwe licht (dat moet in je opgave ook ergens gegeven zijn)? Die golflengte wordt dus met de berekende Δλ groter (en ziet daardoor minder blauw).

Jaap op 19 maart 2022 om 20:49
Dag Emma,
Enkele kanttekeningen bij de opgave…

Blauw licht van sterren wordt op aarde waargenomen met een enigszins naar het rood verschoven kleur als de afstand tussen de ster en de aarde toeneemt. Dit verschijnsel kan twee verschillende oorzaken hebben.
Hetzij de ster 'beweegt door de ruimte' van ons af, wat leidt tot een 'dopplerverschuiving'. Dit kun je vergelijken met de verlaging van de toon van een sirene als een ambulance van je wegrijdt.
Hetzij de ruimte zelf dijt uit, zodat ook de afstand tussen een ster en ons uitdijt. Dit doet denken aan een elastiek dat wordt uitgerekt; de afstand tussen stippen op het elastiek wordt ook uitgerekt. Omdat dit verschijnsel niet voortvloeit uit een 'beweging van sterren door de ruimte', spreken sterrenkundigen bij dit tweede mechanisme doorgaans niet van dopplerverschuiving maar van 'roodverschuiving' (Engels: redshift). Merk op dat er hierbij geen sprake is van een snelheid in de gangbare zin, maar van een toename van de afstand doordat de ruimte zelf groter wordt.

Het was niet Hubble die ontdekte dat sterren zich sneller verwijderen naarmate ze verder van ons af staan. Eerder had de Zweedse astronoom Lundmark dit verband uit waarnemingen afgeleid (1925). En de Belgische priester, natuurkundige en sterrenkundige Lemaître had al in 1927 een mogelijk recht evenredig verband tussen afstand en verwijderingssnelheid afgeleid uit Einsteins algemene relativiteitstheorie. Bovendien nam Hubble ook later niet aan dat de oorzaak lag in een uitdijing van het heelal. Hij meende dat sterren 'door de ruimte bewogen' zoals na een explosie. Lemaître nam daarentegen wel aan dat het heelal kon uitdijen.
Zie https://phys.org/news/2013-04-textbooks-wrong-astronomers-clash-hubble.html

Om de uitdijing van het heelal te onderzoeken, kunnen we het licht van sterren van het Melkwegstelsel of een sterrenstelsel in onze 'nabijheid' niet gebruiken. Sterren bewegen in allerlei richtingen door de ruimte. Hiervoor geldt 'wet van Hubble' niet. Alleen de verwijdering van sterren als gevolg van de uitdijing van het heelal voldoet aan de wet. Hoe verder, hoe sneller: voor de wet van Hubble moeten we zeer verre lichtbronnen gebruiken. Hun toevallige beweging door de ruimte is ondergeschikt aan de uitdijing van de ruimte zelf. Zulke verre sterren kunnen we ook met een krachtige telescoop niet afzonderlijk waarnemen. De wet van Hubble is niet afgeleid uit waarneming van losse sterren (opgave: 'de ster waarvan in dit geval het spectrum wordt gemeten'), maar van sterrenstelsels die uit miljarden sterren bestaan.

Ten tijde van Hubble werd de roodverschuiving onder andere gemeten aan de hand van twee sterke absorptielijnen van een sterrenstelsel: de 'H en K lijnen' uit het spectrum van enkelvoudig geïoniseerd calcium. In het laboratorium (in rust) liggen deze lijnen bij 393,4 and 396,9 nm. Dat is trouwens violet (bijna ultraviolet) en niet 'blauw'. Je kunt in deze opgave berekenen wat de op aarde gemeten golflengte is van een van deze beide lijnen in het licht van een sterrenstelsel dat 8,8·1024 m van ons verwijderd is.

Groet, Jaap

Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Ariane heeft twintig appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Ariane nu over?

Antwoord: (vul een getal in)