¿Por qué los objetos distantes se observan en el infrarrojo cercano?

Estaba leyendo un artículo que explica por qué JWST es un sucesor del Hubble y no un reemplazo del Hubble. Explicaron que la ciencia del Hubble empujó a los astrónomos a observar longitudes de onda más largas. Y luego dijeron:

En particular, los objetos más distantes tienen un mayor desplazamiento hacia el rojo y su luz es empujada desde el UV y el óptico al infrarrojo cercano.

Básicamente, para observar las primeras galaxias, los astrónomos tienen que observar en el infrarrojo. Mi pregunta es ¿por qué los objetos distantes requieren observaciones en el infrarrojo?

¿Es porque están a una distancia muy grande de nosotros, por lo que la luz ha perdido mucha energía en su camino y es detectable en el infrarrojo?

Respuestas (2)

Sí.

Cuando la luz se mueve a través del espacio en expansión, pierde energía y se desplaza hacia el rojo. A medida que se forman las galaxias, por lo general experimentan intensos estallidos estelares que emiten mucha luz visible y ultravioleta. De hecho, las galaxias más distantes, y por lo tanto las que vemos más atrás en el tiempo, a menudo se detectan a partir de su emisión en el llamado Lyman. α luz, que tiene una longitud de onda de 1216 Å.

Las galaxias comenzaron a formarse unos pocos cientos de millones de años después del Big Bang. Desde entonces, el Universo se ha expandido en más de un factor de 10 en todas las direcciones. La longitud de onda de la luz se expande por el mismo factor y, por lo tanto, un Lyman α fotón emitido en esta época tiene hoy una longitud de onda de ∼ 12 , 000 Å, o 1,2 m m, que está en el infrarrojo.

Esto se debe a algo llamado efecto Doppler. A medida que algo se aleja de nosotros, las ondas electromagnéticas que libera tendrán una longitud de onda más larga.

Mira la Estrella que se aleja

Además, debido a la ley de Hubble, las galaxias que están más lejos tienen una mayor velocidad, lo que hace que el desplazamiento hacia el rojo sea aún más pronunciado.

En realidad, no es realmente el efecto Doppler, ya que las galaxias se encuentran aproximadamente inmóviles en el espacio. Pero tienes razón sobre la ley de Hubble, que describe la expansión del espacio.
Entonces, ¿hay una diferencia entre algo como el corrimiento al rojo cosmológico y los objetos cercanos que exhiben un corrimiento al rojo por efecto Doppler local?
@pela, ¿por qué no es el efecto Doppler? Después de todo, todas las galaxias se están alejando de nosotros. Entonces, ¿por qué no puedes explicar el efecto Doppler en este caso?
@ po6 Creo que esta animación explicará la diferencia. webbtelescope.org/webb_telescope/science_on_the_edge/…
@ po6: Es porque el efecto Doppler surge cuando se observa la luz emitida por un objeto que se mueve a través del espacio alejándose o acercándose a nosotros. Pero las galaxias no se mueven por el espacio (bueno, se mueven un poco, pero ese es un efecto menor). Si calcula la longitud de onda de los fotones observados emitidos desde una galaxia distante en un universo hipotético que es estático cuando se emiten, luego en algún punto se expande por un tiempo y luego se detiene antes de que observemos, también verá que están desplazados hacia el rojo, a pesar de que la galaxia emisora ​​​​fuera estacionaria. nosotros tanto en el momento de la emisión como de la observación.
Estoy de acuerdo con pela aquí. El corrimiento al rojo cosmológico y el corrimiento Doppler son bastante distintos entre sí. La relatividad especial dice que el corrimiento al rojo tiende al infinito cuando la velocidad relativa entre dos objetos se acerca a la velocidad de la luz. Un corrimiento al rojo finito significa una velocidad de recesión menor que la velocidad de la luz. En la relatividad general, ese no es el caso. En el modelo ΛCDM, todos los objetos que vemos con un desplazamiento al rojo de 1,5 o más no solo se alejan actualmente de nosotros a una velocidad superlumínica, sino que lo hacían cuando la luz que vemos ahora se emitió originalmente.
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