Wat zijn roodverschuiving, blauwverschuiving en de Wet van Hubble?

Roodverschuiving en blauwverschuiving zijn fenomenen die optreden wanneer lichtbronnen, zoals sterren, ten opzichte van een waarnemer bewegen.

• Roodverschuiving: Dit treedt op wanneer een ster van de aarde af beweegt. Het licht dat de ster uitzendt, wordt uitgerekt, waardoor de golflengte langer wordt en verschuift naar het rode uiteinde van het spectrum.
• Blauwverschuiving: Dit treedt op wanneer een ster naar de aarde toe beweegt. Het licht dat de ster uitzendt, wordt samengedrukt, waardoor de golflengte korter wordt en verschuift naar het blauwe uiteinde van het spectrum.

De radiale snelheid ($v_{rad}$) van een ster, oftewel de snelheid waarmee deze van of naar de aarde beweegt, kan worden berekend met de volgende formule:

$v_{rad} = \frac{\Delta\lambda}{\lambda} \times c$

Hierin is:

• $v_{rad}$ de radiale snelheid in meters per seconde (m/s).
• $\Delta\lambda$ de verandering in golflengte in nanometers (nm). Dit is het verschil tussen de waargenomen golflengte en de oorspronkelijke golflengte.
• $\lambda$ de oorspronkelijke golflengte in nanometers (nm).
• $c$ de lichtsnelheid in meters per seconde (m/s).

Voorbeeld: Als een ster licht uitzendt met een oorspronkelijke golflengte van 656 nm (rood licht) en dit op aarde wordt waargenomen als 660 nm, dan is $\Delta\lambda = 660 - 656 = 4$ nm. Met de lichtsnelheid van ongeveer $3 \times 10^8$ m/s, kun je de radiale snelheid berekenen.

De Wet van Hubble beschrijft de relatie tussen de snelheid waarmee sterrenstelsels van ons vandaan bewegen en hun afstand tot ons. Deze wet stelt dat hoe verder een sterrenstelsel van ons verwijderd is, hoe sneller het van ons vandaan beweegt. De formule hiervoor is:

$v = H_0 \times d$

Hierin is:

• $v$ de snelheid waarmee een sterrenstelsel van ons vandaan beweegt in kilometers per seconde (km/s).
• $H_0$ de Hubbleconstante, uitgedrukt in kilometers per seconde per megaparsec (km/s/Mpc). De waarde van $H_0$ is niet constant en wordt voortdurend verfijnd door wetenschappers.
• $d$ de afstand tot het sterrenstelsel in megaparsecs (Mpc). Eén megaparsec is ongeveer 3,26 miljoen lichtjaar.

Voorbeeld: Als de Hubbleconstante $H_0$ bijvoorbeeld 70 km/s/Mpc is en een sterrenstelsel zich op een afstand van 100 Mpc bevindt, dan beweegt het met een snelheid van $70 \times 100 = 7000$ km/s van ons vandaan.

Deze concepten en de bijbehorende formules zijn correct en vormen een essentieel onderdeel van het begrijpen van de beweging van hemellichamen en de uitdijing van het heelal.