Ako rozlíšiť redshift ?

[Kiwi]

Ako sa dá odlíšiť redshift spôsobený scatteringom, gravitačným poľom a zápornou rýchlosťou približovania ?
Je to u CMWB a kvazarov spôsobené vzďaľovaním objektov od nás ? Ak nie, potom by žiadne rozpínanie nebolo ?
Alebo je expanzia vesmíru dokázateľná aj ináč alebo je priamym dôsledkom nejakej teórie ?

[Duro Kotulic Bunta]

Kiwi, ty mas sam celkom slusny redshift - po roku hodis otazku na forum, ani nezareagujes na vcelku obsirnu odpoved, namiesto toho len hodis druhu otazku, potom sa tyzden neobjavis - no, pravdepodobne sa nachadzas niekde v blizkosti telesa sposobujuceho dilataciu casu a vypadok informacneho toku...
Si si isty, ze ta odpoved na tvoju aktualnu otazku SKUTOCNE zaujima, ci to bol len nahodny rozmar?

[Kiwi]

No zaujima ma to, ze co vidno v jednotlivych spektrach objektov pri urcitych typoch redshiftu.
Este pred par rokmi vychadzali clanky vo vedeckych kruhoch o "tired light", ale teraz sa to uz
povazuje za pseudovedu a pripusta sa len rozpinanie priestoru. Ako viem si precitat, ake
rovnice vytvoril Einstein, len tam je 10 premennych, 4 rozmerne, tenzorove, vektoove a skalarne
polia, a ked sa na to pozriem, tak mi nie je jasne na prvy pohlad z rovnic, preco sa vesmir rozpina.

Tiez mi nie je jasne, ak napr. cierna diera pohlti mnozstvo vysoko energetickych fotonov, ktore
vyziari napr. nasa Galaxia za celu existenciu, ci sa takej ciernej diere zvysi hmotnost, ked
fotony maju nulovu pokojovu hmotnost a ci sa zvacsi aj plocha horizontu udalosti v zavislosti
na mnozstve "prehltnutych" informacii a preco niektore teorie popisuju horizont udalosti ako
velmi horuci a ty napr. pises v svojom clanku, ze cez horizont udalosti sa da celkom bezpecne
prejst,napr. pri velmi hmotnych ciernych dierach. Ako to je potom s redshiftom fotonov iducich
blizko horizontu udalosti, ked horizont udalosti dava nekonecny redshift.

Ako je to potom s "reshiftom" cosmic neutrino background ?
Je taka paralela u neutrin pozorovatelna ?
Ako je to s redshiftom fotonov, ktore idu cez tmavu hmotu ?
Ma tmava hmota nejaky dodatocny efekt podobny gravitacnej sosovke, alebo je
to uplne ten isty efekt a daju sa pouzit tie iste rovnice aj na nebaryonovu hmotu ?

Ma hmotnost nebaryonovej hmoty vesmiru tiez povod v Higsovom poli ?
Je to pole len v nasom 4-rozmernom priestorocase, alebo Higgsovo je nieco fundamentalne
a posobi aj v dalsich rozmeroch m-teorie ?
A ked ma napr. Higgsov bozon 126 GeV, ako moze mat top quark 173 GeV,ked je generovany
len tymto polom ? Preco sa v niektorych teoriach uvadza nenulova pokojova hmotnost fotonu
mensia ako 10-18 eV ? Znamenalo by to potom, ze jeho interakcia nie je nekonecna ?
Malo by to vplyv na rozpad castice a castica by nebola uz stabilna ?

[Palo M.]

Kiwi, trocha nevyžiadanej spätnej väzby (nie aby som ťa kritizoval, ale v snahe pomôcť) odo mňa ako nezainteresovaného pozorovateľa:
Ty väčšinou hodíš nejakú otázku na fóre, veľmi špecifickú, z ktorej nepriamo vyplýva, že si si o danej téme už niečo naštudoval. Potiaľto dobré. Potom ti niekto na danú otázku zodpovie (napríklad Ďuro). Stále dobré. Ale ty potom tú tému väčšinou už ďalej nerozvíjaš. To už tak dobré nie je. A o nejaký čas (kratší či dlhší) otvoríš na fóre úplne novú tému, zase niečo čo si si už naštudoval... a cyklus sa opakuje. A to už vôbec nepôsobí dobre.

Ja ako nezainteresovaný pozorovateľ mám z toho zmiešané pocity:
- Na jednej strane vidím, že si si dal nejakú robotu vopred, našiel si nejakú nekonzumnú vec, niečo si si o tom naštudoval, čo je chvályhodné. Ak si sa napríklad niekde zasekol (niečomu si neporozumel alebo naopak chceš ísť vo svojich úvahách ďalej a tvoje zdroje to daným smerom nerozpracovávajú), tak opýtať sa na fóre je tiež v poriadku.
- A potom je tu ten kontrast: Akonáhle dostaneš odpoveď (ktorá samozrejme nebýva konečná, ale len posunutie želaným smerom), tak už tvoje úvahy nepokračujú, už sa to nerozvíja... A to, že sa po čase opýtaš na niečo iné (tiež veľmi náročné a detailné), vo mne vyvoláva pocit, akoby si pôvodnú tému skrátka nechal plávať a zahodil tak všetko, čo si do toho už investoval (a tým nepriamo vyhodil aj ten čas, ktorý do toho investoval ten, čo ti na fóre odpovedal).

Pokiaľ ide o tieto fyzikálne témy, tak ja ako človek, ktorý sa tým detailne nezaoberá, som zároveň fascinovaný šírkou tvojho záberu (keby sem nechodil Ďuro, tak ti na drvivú väčšinu tvojich otázok pravdepodobne nemá kto odpovedať) a tvojou neutíchajúcou snahou študovať nové veci - a zároveň som sklamaný, že my ostatní z toho veľa nemáme. Keby si napríklad pracoval na nejakom populárne-vedeckom článku, kde by sa to potom celé poskladalo do uceleného obrazu a prezentovalo formou prístupnou pre širšie publikum, bol by môj výsledný pocit úplne iný.
Jeden čas som sa aj trocha čudoval, že Ďuro si vždy nájde nejaký čas (ktorého inak veľa nemá) a odpovie ti... Pretože ak by to boli otázky z "mojich" oblastí, tak 3-4 krát človek odpovie bez toho, aby to nejako riešil - ale po čase sa skrátka objaví pocit, že je to nejaké divné. Podľa všetkého do tejto kategórie patrí aj Ďurova narážka na tvoj redshift...

Týmto ti tu nechcem dávať nejaké návody do života... Len sa ti tu snažím ukázať pohľad "z druhej strany" - pretože na svete sú aj veci, ktoré sú mimo nášho zorného poľa a ak nám o nich nepovie niekto iný, tak o nich skrátka nevieme. A ani tu nehodnotím tvoju osobu a aký vlastne si (to ani nemôžem vedieť), len som popísal ako na mňa vplývajú tvoje príspevky na fóre (a to môžem, lebo sú to moje pocity). Ak svoje príspevky vidíš inak, tak to sú zase tvoje pocity na ktoré máš zase ty plné právo - ale aj porovnanie odlišných pohľadov na tú istú vec môže pomôcť.

Vo svete totiž nie je dôležité len to, čo sa urobí ("veď som sa len opýtal otázku na fóre"), ale aj ako sa to urobí (Použil som "čarovné" slovíčka? Bol som slušný aj k ľuďom, s ktorých názormi nesúhlasím? Nie som vždy len ten, kto berie, ale aj dávam?).

[Kiwi]

Problem je ten, ze je toho strasne vela a je to na tej najfundamentalnejsej urovni nejako vsetko pospajane.
Denne si vypocujem asi 8 hod. prednasok Feynmana, Suskinda, Tysona, Arkani-Hameda, panelove diskusie
na fyzikalne a astronomicke temy.
Potom sa snazim dalsi den vsetko, co je na anglickej wiki, precitat a snazim sa aby som si to vedel nejako
predstavit, lenze ako si predstavis taku vlnovu funkciu femionu, bozonu, ako si predstavis 4-rozmerny
pristorocas, ci 11-rozmerne veci v teorii superstrun ? Potom su tu matematicke veci, Lagragiany, Hamiltoniany,
abelove grupy, rozne manifoldy, metriky, infinitezinalny, diferencialny pocet, s tymi vecami sa da vela
vyjadrit, ale clovek musi vediet, co je co, ako dany operator posobi,co znamena ta-ktora transformacia,
potom su tu imaginarne veliciny, anticastice, virtualne castice, ktore maju nejako matematicky definove
vlastnosti, napr. naboj, hmotnost, energiu, spin, isospin, weak isospin, weak hypercharge, color charge
a teraz, keby mi niekto povedal, taka a taka mat. konstrukcia predstavuje to a to, daju sa na nu aplikovat
tie a tie operatory, da sa to predstavit tak a tak, tak by mi to velmi pomohlo, alebo staci video, z nejakej
prednasky v anglictine.

Najlepsie by bolo ist to studovat a davat otazky docentom a profesorom, ale nas skolsky system nie je taky,
aby sa prisposobil choremu cloveku, takze potom by bolo vhodne poradit nejake forum, kdei uz su tie otazky
zodpovedane, alebo aspon je tam o nich nejaka diskusia.

Ja som vdacny Durovi, ze mi tu sem tam ochotne odpovie, samozrejme pocitam aj s tym,ze mi neodpovie,
tak potom musim vela citat, pocuvat a rozmyslat, len niekedy clovek dojde k chybnym vysledkom , lebo
nema dostatocny matematicky aparat na popis vlastnosti sveta okolo seba.

[Duro Kotulic Bunta]

Palo, pekne si to napisal. Ano, narazkou na Kiwiho redshift som myslel presne to odmlcanie sa po ziskani odpovede, bez akejkolvek reakcie - pomohlo, nepomohlo, vyvolalo to viac otazok ako odpovedi, nevyvolalo... nikto nevie, ak ten, kto sa pyta, neposkytne ziadnu spatnu vazbu.

Anyway, ja si tiez velmi cenim, ked sa niekto zaujima o vedu a vesmir, a vie sa zmysluplne a nekonfliktne pytat - a to sa Kiwi ty vies. Preto si aj ten cas snazim najst, lebo takychto ludi nie je vela, a stoji za to podla mna im ten cas venovat. Pretoze zamyslat sa nad vesmirom a jeho zakonmi je krasne a uzitocne.

No zaujima ma to, ze co vidno v jednotlivych spektrach objektov pri urcitych typoch redshiftu. Este pred par rokmi vychadzali clanky vo vedeckych kruhoch o "tired light", ale teraz sa to uz
povazuje za pseudovedu a pripusta sa len rozpinanie priestoru. Ako viem si precitat, ake
rovnice vytvoril Einstein, len tam je 10 premennych, 4 rozmerne, tenzorove, vektoove a skalarne
polia, a ked sa na to pozriem, tak mi nie je jasne na prvy pohlad z rovnic, preco sa vesmir rozpina.

Tired light je pekna hypoteza, ale ma jednu fatalnu vaznu vadu - odporuje pozorovaniam. Ak by totiz cerveny posun bol sposobeny rozptylom na casticiach a nie rozpinanim casopriestoru, tak by obrazy vzdialenych galaxii boli rozmazanejsie ako su pozorovane - tento jednoduchy pozorovany fakt vylucuje, aby pozorovany cerveny posun bol sposobeny stratou fotonov pri rozptyloch s casticami. Tento rozpor s pozorovanim sa neda obist.

Rozpinanie vesmiru je teda jedine mozne vysvetlenie pozorovaneho cervenho posunu narastajuceho so zvacsujucou sa vzdialenostou - je to pozorovany fakt, nie nieco, co vymyslela nejaka teoria, hoci samozrejme rozpinanie vyplyva aj z rovnic teorie relativity. Naopak, ludia tomu kedysi neverili (ved ani sam Einstein), a snazili sa rozpinanie nejak z rovnic potlacit. Nie velmi uspesne.
Rozpinanie vesmiru nemoze byt iluziou (tak ako by nim mohla byt negativna energia, ako som pisal v clanku o moznej kozmologickej iluzii), pretoze pozorovania su jednoznacne.

Tiez mi nie je jasne, ak napr. cierna diera pohlti mnozstvo vysoko energetickych fotonov, ktore vyziari napr. nasa Galaxia za celu existenciu, ci sa takej ciernej diere zvysi hmotnost, ked
fotony maju nulovu pokojovu hmotnost a ci sa zvacsi aj plocha horizontu udalosti v zavislosti
na mnozstve "prehltnutych" informacii a preco niektore teorie popisuju horizont udalosti ako
velmi horuci a ty napr. pises v svojom clanku, ze cez horizont udalosti sa da celkom bezpecne
prejst,napr. pri velmi hmotnych ciernych dierach. Ako to je potom s redshiftom fotonov iducich
blizko horizontu udalosti, ked horizont udalosti dava nekonecny redshift.

Pohltenim fotonov cierna diera hmotnost zvysi, aj plochu horizontu udalosti. Je to vsak zanedbatelny prirastok hmotnosti. Aj SLnko straca mnozstvo ton hmotnosti len cistym vyziarenim fotonov (pretoze E=mc2), ale je to nic oproti 10^30 kg.
S horucim horizontom udalosti - to plati pre Cauchycho horizont rotujucej diery, nie pre horizont udalosti. Ak je samozrejme diera mala, tak horizont udalosti a Cauchyho horizont su tak blizko seba, ze zjednoduseny pristup ich moze nerozlisovat, ale nie je to korektne. Dopadajuce fotony naberaju obrovske energie az pri Cauchyho horizonte (alebo az pri singularite, ak diera nerotuje). Na horizonte udalosti nemaju dopadajuce castice nekonecne energie, pri obrovskych ciernych dierach na nom dokonca maju uplne 'obycajne' energie.

Ako je to potom s "reshiftom" cosmic neutrino background ?
Je taka paralela u neutrin pozorovatelna ?

Prakticky pozorovatelna nie je, pretoze redshift znamena, ze energia reliktnych neutrin klesla na velmi nizke hodnoty. A nizkoenergeticke neutrina nedokazeme vobec pozorovat, vedci su radi, ak chytia aspon jedno z triliona trllionov vysokoenergetickych neutrin.
Ale teoreticky, keby sme mali super neutrinovy detektor na nizke energie, tak ano, redshift relitknych neutrin budeme vediet pozorovat. Ale mal by hodnotu niekolko cca 10^10 ak si dobre pamatam.

Ako je to s redshiftom fotonov, ktore idu cez tmavu hmotu ?

Je totozny s redshiftom sposobenym gravitaciou standardnej baryonovej hmoty. Gravitacny redshit ma povod v strate energie fotonov pri prekonavani graviacnej potencialovej bariery, a tato strata energie nezavisi na forme zdroja gravitacie.

Ma tmava hmota nejaky dodatocny efekt podobny gravitacnej sosovke, alebo je
to uplne ten isty efekt a daju sa pouzit tie iste rovnice aj na nebaryonovu hmotu ?

Ano, jednoznacne - boli pozorovane efekty gravitacnych sosoviek sposobenych kopami galaxii, ktore nemohli byt sposobene iba svietiacou hmotou tychto galaxii, ale omnoho vacsou hmotou - tmavou hmotou. V niektorych pripadoch boli tieto efekty tak silne, ze sa dala dokonca vypocitat mapa rozlozenia tmavej hmoty - ukazalo sa, ze sa koncentruje tam, kde sa koncentruje i svietiaca hmota, preto sa usudzuje, ze tmava hmota sluzi ako 'koagulacne jadro', ci 'kondenzacna hrudka', na ktoru sa nabaluje i baryonova hmota.

Preco sa v niektorych teoriach uvadza nenulova pokojova hmotnost fotonu
mensia ako 10-18 eV ? Znamenalo by to potom, ze jeho interakcia nie je nekonecna ?

Znamenalo.
Ta hodnota vsak nie je teoria, to je experimentalne obmedzenie maximalnej moznej hmotnosti fotonu, ktora vyplyva priamo z pozorovani. Ako som pisal - pozorovania vesmiru ukazuju, ze dosah elektromagnetickeho pola je minimalne rovny vzdialenosti pozorovatelneho vesmiru. z toho vyplyva hranica maximalnej hmotnosti fotonu, ktoru by mal, ak by dosah bol prave taky ako je velkost pozorovaneho vesmiru - to je tych 10^(-18) eV.

Malo by to vplyv na rozpad castice a castica by nebola uz stabilna ?

Ano, ak by dosah fotonu bol konecny, rozpadal by sa a bol by nestabilny. Podobne ako sa to uvazuje s protonom. Ale aj o tom je exaktna veda - malokedy moze veci uplne a so 100% presnostou vylucit. Aj taky banalnu vec, ako je ohromny dosah elmag interakcie mozeme iba ohranicit velkostouvesmiru - je to ohromna, pre niekoho prakticky nekonecna vzdialenost, ale z hladiska exaktnej vedy a matematiky sa jednoducho ohromne velky nerovna nekonecny. A to sa mi na fyzike paci - je exaktna, a aj ked vacsina teorii su len zjednodujuce modely, fyzika vie vzdy presne povedat, kde a co sa zjednodusilo a ake to moze mat dosledky. Ziadne pekne recicky, ale korektna veda, ktora vie vzdy presne definovat svoje limity a hranice.

[gabberattack]

[Duro Kotulic Bunta]

Gabber, vyborny billboard V poslednej dobe mas nejake picture obdobie, ale veru trefne obrazky davas.
Btw, aby sme ten napis videli naozaj modry (co zodpoveda vlnovej dlzke cca 480 nanometrov) namiesto cerveneho (650 nm), museli by sme sa voci nemu pohybovat rychlostou cca stotisic km/s.
Ale nie vzdy je nutna az taka velka rychlost - aby sme napriklad zlty predmet videli oranzovy, staci nam asi "iba" pattisic km/s...

Kiwi, este male doplnenie mojho komentara k studenemu horizontu udalosti, aby si to mozno lepsie pochopil.
Su dve moznosti, preco ci niekde cital, ze horizont udalosti je horuci:
1. autor clanku zle pochopil skutocnost, ze objekty padajuce na horizont udalosti maju nekonecny redshift. Nekonecny redshift je pravdivy, avsak autor si mohol urobit nespravny zaver, ze to znamena, ze z pohladu padajuceho predmetu maju objekty zas nekonecny blueshift, a teda maju nekonecnu energiu. To je nespravne, pretoze padajuci objekt ma iny lokalny cas a nekonecny redshit sa vztahuje iba voci vzdialenemu pozorovatelovi (resp. voci pozorovatelovi, ktory by voci singularite nehybne stal na horizonte udalosti, co je vsak nemozne), nie voci padajucemu predmetu. Naopak, padajuci predmet bude vidiet aj POD horizont udalosti a aj si s tymito oblastami dokonca vymienat informacie a fotony, pretoze jeho lokalny cas plynie inak.
2. Hawkingovo ziarenie. Kedze vakuum je plne virtualnych castic, ak je dostatocne velky rozdiel v intenzite gravitacie medzi oblastami priestoru porovnatelnymi so vzdialenostou castic/anticastic vo virtualnom pare, tak ich tento gravitacny rozdiel dokaze roztrhnut - jeden clen paru vleti do ciernej diery a druhy vyleti von s nenulovou energiou. Energia tychto 'zrealnenych' castic vytvara ziarenie s nenulovou teplotou - Hawkingovo ziarenie. Jeho intenzita a energia/teplota je vsak zavisla vylucne na rozdiele (gradiente) gravitacie medzi dvoma dostatocne blizkymi bodmi. Ako som pisal aj v tom svojom clanku, ktory spominas, tak polomer horizontu udalosti je umerny prvej mocnine hmotnosti ciernej diery, ale intenzita gravitacneho pola klesa umerne druhej mocnine vzdialenosti od singularity (presne tak ako klesa aj intenzita napr. elmag pola). To znamena, ze mala cierna diera ma horizont udalosti velmi blizko singularity a preto je na nom velmi velky gradient, ktory sposobuje intenzivne trhanie virtualnych parov (=hawkingovo ziarenie). Velka cierna diera ma vsak horizont udalosti velmi daleko od singularity (vzdialeny az desiatky AU), a teda su na nom velmi nizke gradienty, ktore nestacia nielenze na roztrhnutie virtualnych castic, ale nestacia ani na roztrhnutie cloveka. Preto horizont udalosti superhmotnej ciernej diery ma teplotu blizku absolutnej nule. Samozrejme, kedze je to horizont udalosti, voci vzdialenemu pozorovatelovi je na nom obrovska gravitacia (ale NIE gradient gravitacie), lenze z hladiska prezitia organizmov je to podobna situacia ako s tlakom v morskych hlbinach - hlbokomorske zivocichy ziju v oblastiach, kde je tlak vody desiatky ton na cm2, ale ich to nerozpuci, pretoze aj ich vnutorny tlak je rovnako velky, a teda gradient tlaku je takmer nulovy a bunky to neroztrhne/nerozpuci. Ak ale hlbokomorske zivocichy vytiahnes na hladinu, tak potom uhynu, pretoze ich ten gradient tlaku roztrhne (presnejsie ich bunkove struktury), preto vsetky tie latimerie a ine zaujimave zivocichy musia rychlo umiestnit do tlakovych komor. Podobne aj my ludia - atmosfera na nas riadne tlaci (ved staci vychylka par percent niekde v lietadle ak ma clovek upchate eustachove trubice, a uz ho aj tento parpercentny rozdiel riadne boli), ale nevadi nam to, pretoze aj nase vnutorne tlaky su podobne. Podobne aj na horizonte udalosti ciernej diery - gravitacia oproti vzdialenemu pozorovatelovi bude obrovska, ale kedze nam na danom mieste moze uskodit iba rozdiel gravitacie, je nam jedno, ze voci vzdialenemu pozorovatelovi mame velku lokalnu hodnotu gravitacie, kedze je rovnako velka na urovni nasej hlavy aj noh. Neublizi nam, iba sposobi, ze budeme celi neroztrhnuti pritahovani k singularite tak silno, ze sa uz do vzdialeneho vesmiru nikdy nebudeme moct vratit. Ale nezabije nas to v tom momente, ani to nebude trhat virtualne castice a preto bude okolo nas ticho (ak samozrejme na danom mieste nepada do diery ina hmota) a chlad.

Horizont udalosti (presnejsie oblast tesne nad nim) je teda horuci iba pri miniciernych dierach.
Skutocnym miestom, kde je blueshift obrovsky, je - ako som pisal - az Cauchyho horizont, resp. tesna blizkost singularity, hoci ako som pisal v clanku, aj tam existuju teoreticke moznosti, ako sa im vyhnut a prezit.