Spostamento verso il rosso (red shift)

[carlopavana]

Vorrei porre un quesito che da un certo tempo sto esaminando dopo che ho letto diverse pubblicazioni in materia. Riguarda lo spostamento verso il rosso della luce delle stelle e delle galassie dopo le rilevazioni fatte dal telescopio spaziale James Webb nel 2023. Presento queste tre ipotesi.

Classica e maggiormente condivisa dalla quasi totalità della comunità scientifica. L'universo è in espansione e lo spostamento delle righe spettrali verso il rosso è il risultato della velocità di espansione.

Teoria della luce stanca. Il concetto fu proposto per la prima volta nel 1929 da Fritz Zwicky,
Libro letto
Tired Light: an explanation of redshifts in a static universe
28 settembre 2016
Edizione Inglese di Lyndon Ashmore (Autore)
Lette molte pubblicazioni (in rete e via posta) disponibili negli ultimi otto mesi su questo argomento.

Teoria dello spostamento gravitazionale verso il rosso
Se la luce viene emessa nelle vicinanze del campo gravitazionale, chi la osserva da lontano la vedrà spostarsi verso la parte rossa dello spettro, ma cosa succede quando la luce attraversa un campo gravitazionale? perde energia? e per la luce più o meno energia vuole dire maggiore o minore lunghezza d'onda.

Grazie se qualche persona vuole partecipare. La discussione potrà in seguito dare origine a un articolo divulgativo.

Carlo

[WALTERmwp]

(...) Riguarda lo spostamento verso il rosso della luce delle stelle e delle galassie dopo le rilevazioni fatte dal telescopio spaziale James Webb nel 2023. Presento queste tre ipotesi (...)

se qualche fisico o astrofisico passerà "di quà" certamente porterà un autorevole contributo; per quanto mi riguarda una semplice considerazione: il fenomeno dello redshift relativo ai corpi celesti in relazione all'espansione dello spazio, se non erro, mi pare fosse assodato da tempo, accreditato dalla comunità scientifica.

Saluti

p.s.
alle osservazioni del telescopio spaziale James Webb adesso si aggiungono quelle di Euclid, anche se hanno scelto di limitarlo alla profondità temporale di circa dieci miliardi di anni(se non erro).

[EcoTan]

Se la luce viene emessa nelle vicinanze del campo gravitazionale, chi la osserva da lontano la vedrà spostarsi verso la parte rossa dello spettro, ma cosa succede quando la luce attraversa un campo gravitazionale? perde energia? e per la luce più o meno energia vuole dire maggiore o minore lunghezza d'onda.

Come l'ho capita io, il fascio non cambia frequenza lungo il tragitto.

[PietroBaima]

Invece di dare la risposta subito, proviamo a pensarci un po’ su con qualcosa più vicino alla nostra esperienza…
Cosa accadrebbe al suono?
Cosa vuol dire per il suono attraversare l’analogo di un campo gravitazionale?

[EcoTan]

l’analogo di un campo gravitazionale

Zone a differente temperatura? Pressione? Umidità? Cosa succederebbe alla frequenza? I frequency shifter sono macchinette abbastanza complicate.

[PietroBaima]

Effetto doppler normale, direi.

[lelerelele]

Effetto doppler normale, direi.

Qua mi sorgono un paio di dubbi, sulle mie scarse conoscenze.

Se trattasi di effetto doppler, mi aspetterei che avvicinandomi ad una sorgente la lunghezza d'onda si accorci, capisco che non possiamo verificarlo nella profondità dello spazio, ma succcede questo?

altro dubbio, se la luce viaggia sempre alla stessa velocità, e noi abbiamo una nostra velocità, la velocita relativa sarà vicina a quella della luce, (supponendo appunto una nostra velocità sia lontana a quella della luce), quindi non dovremmo percepire il tempo rispetto alla luce molto dilatato? quindi percepire comunque uno slittamento della luce verso il rosso' prescindendo dal verso del movimento?

ovviamente sono mie grosse lacune.

saluti.

[PietroBaima]

Se trattasi di effetto doppler, mi aspetterei che avvicinandomi ad una sorgente la lunghezza d'onda si accorci, capisco che non possiamo verificarlo nella profondità dello spazio, ma succcede questo?

Certo e possiamo anche verificarlo. Se una galassia si allontana da noi ne vedremo lo spettro deviato verso il rosso.

se la luce viaggia sempre alla stessa velocità, e noi abbiamo una nostra velocità, la velocita relativa sarà vicina a quella della luce, (supponendo appunto una nostra velocità sia lontana a quella della luce)

No, se componiamo la velocità della luce con una qualunque altra velocità otteniamo sempre c.

quindi non dovremmo percepire il tempo rispetto alla luce molto dilatato?

Per la luce il tempo è fermo, cioè l'universo è puntiforme, cioè la luce si muove solo nello spazio alla massima velocità possibile, mentre noi, che siamo sostanzialmente fermi, ci muoviamo solo nel tempo alla massima velocità (temporale) possibile.

quindi percepire comunque uno slittamento della luce verso il rosso' prescindendo dal verso del movimento?

Se mi avvicino alla sorgente luminosa devo aumentare la sua energia, perché ricevo più energia nell'unità di tempo (e qui chi conosce la Relatività mi farà una obiezione). Ma dato che la luce esprime l'energia in funzione della sua frequenza, dovrò sperimentare un aumento di frequenza. Viceversa se mi ci allontano.

Ciao,
Pietro.

[lelerelele]

Ringrazio per le risposte. Alcune sono in grado di comprenderle. (Circa.)

se la luce viaggia sempre alla stessa velocità, e noi abbiamo una nostra velocità, la velocita relativa sarà vicina a quella della luce, (supponendo appunto una nostra velocità sia lontana a quella della luce)

No, se componiamo la velocità della luce con una qualunque altra velocità otteniamo sempre c.

Non so se ho capito, se sommo due velocità, quindi la mia e quella della luce, ottengo sempre c? Come posso spiegare questo, attraverso lo slittamento del tempo?

Sto solo facendo due chiacchiere, so che non si possono spiegare queste cose con la logica, sono stato da sempre appassionato, ma non basta.

ciao.

[PietroBaima]

Se io compongo due velocità, secondo la fisica classica le due velocità si sommano.
Per esempio, se due auto procedono una contro l'altra entrambe a 50 km/h, esse si avvicinano a 100km/h.

Questo è vero per frazioni infinitesime della velocità della luce.

Se almeno una delle due velocità non è più trascurabile rispetto a quella della luce questa formula porta a dei risultati diversi da quello che capita in realtà.
La formula corretta è



dove vx è la velocità risultante, vx' è la prima velocità e vo è la seconda.

Ora sappiamo che vx' è c, mentre vo sarà una frazione di c, per esempio chiamiamola αc, dove 0<α<1.
Riscrivo la formula: