Warum gibt es so viele scheinbar blau verschobene Galaxien im Weltraum?

Die NASA veröffentlichte dieses Bild des Weltraums. Die Art und Weise, wie die Lichtverschiebung gegenüber der Expansion des Universums funktionieren soll , besteht darin, dass die am weitesten entfernten Galaxien meist rotverschoben erscheinen. Das Bild der NASA zeigt jedoch ein gewisses Gleichgewicht zwischen Blau- und Rotverschiebung. Warum das?

Sie können die Rotverschiebung einer Galaxie nicht durch Betrachten eines Falschfarbenbildes messen. Die durch verschiedene Filter aufgenommenen Bilder werden gestapelt und entsprechend eingefärbt. Man kann sagen, dass die blauen Galaxien in der Tat blauer sind als die roten Galaxien, aber es gibt keine absolute Skala, anhand derer man die Rotverschiebung nach Augenmaß beurteilen kann.

Zweitens enthält die NASA-Webseite keine Details, aber die ACS- und WFC3-Kameras können im nahen Infrarotbereich eingesetzt werden. Ich würde also denken, dass dieses Bild ein visuelles Falschfarbenbild von Informationen ist, das sich weit über das hinaus erstreckt, was das Auge wahrnehmen kann. Sogar die Dinge, die blau aussehen, haben möglicherweise ein Spektrum, das bei rötlicheren Wellenlängen ansteigt, während alles, was rot aussieht, Infrarot sein kann!

Darüber hinaus müsste man jedoch wissen, wie die Galaxie ohne Rotverschiebung aussieht, um zu beurteilen, wie die Rotverschiebung der Galaxie aussehen würde. Das heißt, Licht, das im Ultraviolett emittiert wird, könnte in den sichtbaren Teil des Spektrums rot verschoben werden. Es ist durchaus möglich, dass sich die visuelle Farbe einer rotverschobenen Galaxie überhaupt nicht stark ändert, wenn die Galaxie in ihrem Referenzrahmen viel UV-Licht aussendet oder wenn sie viel sehr rotes Licht aussendet, das dann aus dem Teleskop rotverschoben wird Empfindlichkeitsbereich.

Schließlich könnte es echte Astrophysik geben. Viele entfernte Galaxien sind blauer als nahe gelegene Galaxien, da sie einer intensiven Sternentstehung unterliegen. Massive Sternentstehungsgebiete emittieren reichlich UV-Licht, das in die Optik rot verschoben wird.

Endlich, endlich! Viele der Galaxien auf dem Bild sind ziemlich nah und werden nicht sehr rot verschoben.

Hier gibt es zwei Faktoren.

Um ein solches Bild zu erstellen, werden zunächst mehrere optische Filter verwendet, die dann zu einem Bild zusammengeführt werden. Die Farben, die Sie sehen, sind daher nicht die "wahren" Farben (das Licht, das Sie sehen, ist für das menschliche Auge viel zu schwach), sondern werden ausgewählt, um Details im Bild hervorzuheben. Eine Galaxie, die im Bild blau ist, ist möglicherweise nicht blau.

Zweitens bedeutet Rotverschiebung, dass das gesamte Licht verschoben wird. Wenn eine Galaxie ein breites Lichtspektrum aussendet, wird das Ultraviolett zum Sichtbaren verschoben, während das Rot zum Infrarot verschoben wird, ändert sich die scheinbare Farbe nicht wesentlich. Die scheinbare Farbe Rot oder Blau sagt also nichts über die Rotverschiebung jeder Galaxie aus.

Zur Messung der Rotverschiebung benötigen Sie ein detailliertes Spektrum. Ein Spektrum enthält Spektrallinien mit bekannten Frequenzen. Durch Feststellen der Verschiebung dieser Linien wird die Rotverschiebung gemessen.

Die verschiedenen Farben, die Sie hier sehen, sind wahrscheinlich eine Folge der Art der Sterne in jeder Galaxie. Galaxien mit mehr jungen Sternen erscheinen blauer, und dies wird wahrscheinlich im Bild hervorgehoben (aber denken Sie daran, es ist nicht "wahre Farbe")

Es ist keine Frage der Bildfärbung, da es ein Problem mit der Entwicklung von Galaxien gibt, das als " FBG - Faint Blue Galaxies Excess " bezeichnet wird und keine zufriedenstellende Erklärung gibt. Es gibt wichtige Referenzen, die im WP-Artikel nicht erwähnt werden.

Eine einseitige Erklärung des Problems (Überschuss an blauen Galaxien und Unregelmäßigkeiten bei z> 2) und den aktuellen Stand der Dinge finden Sie unter GUAIX-Das Problem der schwachen blauen Galaxien

von der Evolution der Galaxienstruktur über die kosmische Zeit Christopher J. Conselice (2014)

Neben einem schwachen blauen Überschuss war auch ein merkwürdiger Überschuss zu verzeichnen, der häufig für die schwächsten Galaxien gilt. Eine eingehendere Analyse ergab, dass die Hubble-Sequenz unter Verwendung der optischen Rest-Frame-Strukturen von Galaxien bei nahezu vollständig fehlte z> 2 und erst bei z ∼ 1,5 wurden Spiralen und Ellipsen so häufig wie eigentümliche Galaxien

von FAINT BLUE GALAXIES, Richard S. Ellis, 1997

für einen raschen Rückgang der volumengemittelten Sternentstehungsrate von Feldgalaxien seit einer Rotverschiebung von z ≈ 1. Zusammen mit den kleinen Winkelgrößen und der geringen mittleren Rotverschiebung der schwächsten nachweisbaren Quellen können diese Ergebnisse in hierarchischen Modellen verstanden werden, in denen der Hauptteil vorhanden ist der Sternentstehung trat bei Rotverschiebungen zwischen z ≈ 1−2 auf. Die physikalischen Prozesse, die für den anschließenden Niedergang der schwach blauen Galaxienpopulation verantwortlich sind, sind weiterhin unklar. Es tauchten mehrere rätselhafte Merkmale auf, die zusammen als das Problem der schwach blauen Galaxien bezeichnet wurden (Kron 1978). In seiner einfachsten Erscheinungsform ist ein scheinbarer Überschuss an schwach blauen Galaxien in der Quelle zu sehen, der über der Zahl liegt, die auf der Grundlage der Eigenschaften lokaler Galaxien erwartet wird. Eine spezifischere Version des Problems, die viel Aufmerksamkeit auf sich zog, folgte den Ergebnissen der ersten schwachen Rotverschiebungsumfragen (Broadhurst et al. 1988, Colless et al. 1990). Die Count-Redshift-Daten aus diesen Umfragen haben das Zahlenproblem nicht gelöst, indem sie einen Rotverschiebungsbereich (entweder bei niedriger oder hoher Rotverschiebung) offenbarten, in dem diese zusätzliche Grundgesamtheit logisch platziert werden könnte. Es wurden dann relativ komplexe evolutionäre Hypothesen vorgeschlagen, um diese Ergebnisse in Einklang zu bringen, einschließlich der leuchtkraftabhängigen Evolution, der Galaxienverschmelzung und der Existenz einer neuen Population von Quellen, die bei bescheidener Rotverschiebung vorhanden ist, aber auf mysteriöse Weise lokal fehlt Die Count-Redshift-Daten aus diesen Umfragen haben das Zahlenproblem nicht gelöst, indem sie einen Rotverschiebungsbereich (entweder bei niedriger oder hoher Rotverschiebung) offenbarten, in dem diese zusätzliche Grundgesamtheit logisch platziert werden könnte. Es wurden dann relativ komplexe evolutionäre Hypothesen vorgeschlagen, um diese Ergebnisse in Einklang zu bringen, einschließlich der leuchtkraftabhängigen Evolution, der Galaxienverschmelzung und der Existenz einer neuen Population von Quellen, die bei bescheidener Rotverschiebung vorhanden ist, aber auf mysteriöse Weise lokal fehlt Die Count-Redshift-Daten aus diesen Umfragen haben das Zahlenproblem nicht gelöst, indem sie einen Rotverschiebungsbereich (entweder bei niedriger oder hoher Rotverschiebung) offenbarten, in dem diese zusätzliche Grundgesamtheit logisch platziert werden könnte. Es wurden dann relativ komplexe evolutionäre Hypothesen vorgeschlagen, um diese Ergebnisse in Einklang zu bringen, einschließlich der leuchtkraftabhängigen Evolution, der Galaxienverschmelzung und der Existenz einer neuen Population von Quellen, die bei bescheidener Rotverschiebung vorhanden ist, aber auf mysteriöse Weise lokal fehlt

Ich habe die Bildsuche verwendet, um eine detailliertere Version zu finden (die Google-Bildsuche eignet sich hervorragend für solche Fälle). Die RGB-Kanäle des Magiers wurden mit IR-, visuellen und blauen Filtern aufgenommen.

Der Haupt-Galaxienhaufen darin, Abel 2744 , hat nur eine Rotverschiebung von 0,3; Die Farben sind also nicht so weit von dem entfernt, was wir visuell sehen konnten (mit viel besseren Augen).

Wenn Sie sich nur das Bild ansehen, können Sie auch nicht den Unterschied zwischen einer Galaxie erkennen, die relativ nah, aber dunkel oder viel weiter, aber hell ist. Ich vermute jedoch, dass die Mehrheit der winzigen blauen Galaxien kleinere Mitglieder von Abel 2744 sind und keine extrem weit entfernten Objekte, die eine größere Blauverschiebung benötigen würden, um die Rotverschiebung von ex aufzuheben.