星から出た輝線の赤方偏移が一致しないがなぜ？

質問

私には赤方偏移が宇宙の膨張の証拠とも思えません。青方偏移だってあるならなおさらです。

　ある星の光から赤方偏移が、もし後退運動によって起きるとしたら、その星から発した分光の輝線系列(バルマーや、リュードベリほか）では、同一の係数（Redshift）倍に周波数が伸びるべきです。

　その疑問で東京天文台に尋ねました。回答に論文のある１ページを貰いました。
　論文はPC1247+3406：An Optically Selected Quasar with a redshift of 4.897 Schneider, D.P.,et al., 1991,The Astronomical Journal, Vol.102,pp837-840の８３９頁です。私の疑問の答えとなるべき表がありました。表２にRedshiftの項がありました。4.936＋－0.001　4.913＋－0.006　４．888+－0.003と４ケタで３種の数がありましたが、表1の4.897+－0.011とも違うようで４ケタというよりたった有効桁２ケタでの一致の程度のようです。
　この値から私は株価の高値安値終値のグラフ形式でエクセルに４値をグラフにしたら、一致しているとはいえそうもないグラフが現れました。

　同じ星から出た光線の輝線の赤方偏移が一致しないのはなぜ？

　２ケタの一致程度しかありません。もともと精度が無いような観測値なら一致しているという立場も取れるでしょうし、それは赤方偏移の根拠となり得ます。たとえば赤方偏移の値が4.99+－0.11以内にすべて集まっていれば、一致しているとわたしも納得できたのです。

　しかし同じ星から出た輝線の測定数値は、おおよそ誤差幅が0.006で４ケタの有効桁という観測値ですから、素直に読み取れば全くの不一致を意味します。明確に不一致と観測されては、結局まだ疑問は解決できません。

　Redshiftの不一致の程度から、むしろ、わたしなら、その星は後退運動していないと断言できます。 　天文台の手紙には「後退速度に応じた赤方偏移の観測によって宇宙膨張を研究する手法が確立しております。」と書かれていました。（結局、天文学っていい加減、俊英が集まっているというけれど権威主義者が集っているのかな、というのが私の感想です。）

　まさか市井の私が学者のプライドを傷つけたはずないので、私が原因ではないでしょうが、いまは「答えのないもの、そのた問題の明確でない質問・・」は受けないと、天文台は全ての天文学の質問受け付けをしていないようです。答えが無いなら、情報の提供のときに、いくつかの説を並べ、ただし決定打の答えが無いと素直にいえばと思います。

　私なら、赤方偏移の原因といわれる後退運動の代案をだせます。

　宇宙に漂う、ちりの非線形光学素子で２光波がうなるだけでなく、うなりのある光が、チリの透過の際に発生する乗積効果で、振幅変調が発生する。

　そして遠方ほど光線の経路にはチリとの遭遇が多いので、変調で生じた下側波は振動数をどんどん何度も降下して赤方偏移の原因になると私は思います。このような原因なら同一光源(星)の輝線の全てが同一のレッドシフト値にならずとも許せるでしょう。

　光色を変換する光学素子が存在するので、そういう乗積の起きる非線形光学は、宇宙を漂うチリに期待できると思います。

　非線形光学について、有無が問題なら、参考文献には　光通信理論研究会編　「スクイズド光」６２頁２章非線形光学の基礎が紹介できます。

回答No.9

noname#205769

後退運動によって赤方偏移するのではなく、光の速度が遅くなるから偏移すると思う(チリやガスの屈折)新超星の減光パターンが遠くなるほど間延びするのは光が遅くなるからでは

お礼

ご回答ありがとう

補足

ご回答ありがとうございます。明けましておめでとう。

　光速度は誘電体中を伝搬すると確かにCよりも遅いのです。忘れちゃう物理学者も多いようですが、
　が、真空中では一定速度と定説とやらでは言われています。
　真空中の速度は一定速度なのか変動するか疑うべきなのは、おっしゃるように確かです。

　でも赤方偏移は周波数νの変動ですからすぐに速度Cの変化とは言えません。

　そして次の関係式があります。
　νλ＝C
　上式の関係がCと波長λと周波数νの間にあるから、どちらとも原因とは言えず速度Cの変化とも言えないのです。Cが小さくなったという根拠が足りません。
　光の色は周波数ν(振動数、ｆ)の関数です。

　たしかめれば赤方偏移は、輝線スペクトルのピークが、あるべき周波数から、より低い周波数にシフトする現象です。
　輝線スペクトルとは例えば花火の燃える色です。
　花火と同じ原理で星は光ります。
　花火で花火の薬を熱してやると、薬に含まれた元素特有の色を発色します。強く熱すると明るく強く光りますが、色は変わりません。

　星の色は回折格子で分光して、元素の輝線スペクトルとして、観察されます。元素の輝線スペクトルはその元素ごとにあるべき周波数が数か所に決まっています。
　ところが輝線のあるべき周波数から、より低い周波数にシフトする現象が赤方偏移です。同じ光源がドップラー効果で赤方偏移すると、すべての輝線が同じレッドシフト値になるはずなので、ならないとドップラーが原因でない・主因でないことになります。

回答No.8

中村 拓男（@tknakamuri）

＞しかし見做しと推測からの結果で、確証の無いところは私の連想と差が無い。

観測の結果、数多くのセイファート銀河との類似点を発見した故の通説です。
100%の確証はもちろんありませんが、可能性はかなり高いと思います。

補足

星から出た輝線の赤方偏移が一致しないがなぜ？
宇宙論的赤方変異に対する誤差の見積もり量はいくつ?

回答No.7

中村 拓男（@tknakamuri）

>群の形状が変わらぬことから一つの星と私はみなします

それはないでしよう。
クエイサーはセイファート銀河の
銀河核だろうというのが通説です。

つまりかなり密集した星の集まりと超巨大な
ブラックホールであろうということです。

補足

回答ありがとうございます。

私は、あまりに遠くて、小さい領域のため、内部構造が見えない。内部構造が見えないほど小さいことから、点、点にみえる存在は星　と連想して、みなしただけのことです。

　＞クエイサーはセイファート銀河の銀河核だろうというのが通説です。つまりかなり密集した星の集まりと超巨大なブラックホールであろう

通説はこうなのですね。なるほど。　しかし見做しと推測からの結果で、確証の無いところは私の連想と差が無い。私が知らなくても気にはしないでください。

回答No.6

中村 拓男（@tknakamuri）

あ、それからクエイサーは星じゃなくて、銀河です。

お礼

ご回答補足ありがとうございます。なるほどクエーサーは星かも銀河かもしれない遠くの点にしか見えない天体なんですね。あらためてウィキペディアを見てみました。銀河としても水に溶ける塩と違って、形が変わらず群の運動をたぶんしているのでしょう。群の形状が変わらぬことから一つの星と私はみなします。それぞれの粒が同じエネルギー源からあっためられていると考えると、太陽系で太陽は一つなのにそのクエーサーでは、無数に高温で光るなんて、不思議な天体ですね。水銀灯、ナトリウム灯のようにガス体が光っているのかもしれませんね。

回答No.5

中村 拓男（@tknakamuri）

どういう表が論文に載っているのかわかりませんが
クエイサーなら重力赤方偏移や、高速運動による
ドップラー効果も考慮に入れるべきでは？

天文学者の方に、宇宙論的赤方変異に対する誤差の
見積もり量を聞いたほうがよいと思いますよ。

それがわからないと何一つわからないと思います。

お礼

確かにその通りです。天文にお詳しいかた、そういう内容数値についての回答こそ期待してました。

回答No.4

Nakay702

「お礼コメント」をありがとうございました。
（あらかじめお詫びします。以下に述べることは根拠ありません。）

＞　同じ星から出た輝線の赤方偏移が一致しないがなぜ？赤方偏移の値が、輝線ごとに別で納得できるのですか? なぜ納得したのでしょう。
⇒実は、お示しの数値が語る誤差は、天文学上の観測数値における誤差としては、ごく当たり前で、ほとんど「何でもない」と思います。

赤方偏移値が4.9代といったら、対象の光源は相当な遠宇宙で億光年単位の位置でしょう。（ですから、吸収線などでなく輝線での観測になったのだと思います）。月面に置いたピンポン玉を地上から観察するより大変じゃないかとさえ考えられます。
それを、エクセルによって「株価の高値安値終値のグラフ形式で」表した、とのことですから、「一致しているとはいえそうもないグラフ」が現れるのは当然、と言えるのではないかと思った次第です。この方法でやる限り、おそらくすべての天体観測の数値が「とんでもない誤差」として認識されるのではないでしょうか。「月面に置いたピンポン玉」と比べるなら、この方法は、せいぜい「スカイツリーの天辺に置いたピンポン玉」を東京の山の手あたりから観察すること、にもなぞらえることができるかも知れません。
もちろん、「明日の降雨確率の予測」などよりは困難、と言えますよね。この際、「明日の降雨確率の予測」と「株価の高値安値終値の予測」と「輝線の赤方偏移の観測」の精度比を数字で表せば、１：数万：数億（いや、数兆、数京、数垓…）の違いがある(!?)のではないでしょうか。

主観と憶測で、失礼しました。
以上、再伸（お礼と感想とお詫び）まで。

お礼

お考えありがとうございます。
　工学で特に日本の電気工学は有効桁２ケタで、誤差も**.5といった三桁目で四捨5入といった数値をあいてにしているので大雑把なもんです。メーターの数字もその程度しか表記が出ません。民族性かもしれません。　日本製高精度測定器メーカーの仕様書を見てもその倍くらいのもんです。誤差の評価は1行にも満たない文字数です。
　工学部では、有効桁や誤差、誤差の伝搬について厳密に学び、実験では数値の精度を厳しく問われるのですが、日ごろの行動は私も工学部の仲間も民族そのものです。

　でも海外のたとえばヒューレットパッカード社の電子工学用の測定器は有効桁9けたから15ケタ、悪いのでも8ケタはあります。私が使っていた電波用の道具では誤差の評価も数ページにわたって表記されているような代物でした。
　このような有効桁10ケタに及ぶ測定器を使って記録された論文では、再現性信用度は文字通りのもので信頼に値するはずです。
　そして、論文に有効桁数とその＋－で誤差範囲が記録されていると、間違ってもその範囲の中に測定値は常に存在します。それが星を読んで大航海時代を成し遂げた西洋人の民族性なのだろうと思います。
　そのような西洋の測定器の数値で、最下位の桁の数字が誤差に示された範囲から出たら、とても同一値とは認められません。
　たとえば現代の航空(航海)技術ですが、風の吹く雲の中を飛び続けて、外国の滑走路目前にまで、見えぬまま結びつけきって飛ぶような、正確な航空事業が西洋の飛行機を使って毎日数万回ほども毎度繰り返されて事故なく行われています。それは月面に置いたピンポン玉を観察することに等しいかと思います。

回答No.3

Nakay702

門外漢ですが、以下のとおりお答えします。

＞赤方偏移の原因といわれる後退運動の代案をだせます。
⇒なるほど、面白い見方かも知れませんですね。ぜひ、仮説として提起すべくその線からの考察・検証を進めてみてください。そして、経過報告などを教えてくださればありがたいです。

＞宇宙に漂う、ちりの非線形光学素子で２光波がうなるだけでなく、うなりのある光が、チリの透過の際に発生する乗積効果で、振幅変調が発生する。
⇒専門的なことは分かりませんが、確かに「非線形光学素子が光の周波数の振幅変調を引き起こす」要因になり得るのかも知れませんね。ただし、赤方偏移や青方偏移、すなわち、光のドップラー効果を引き起こす要因は、他にもありますね。例えば、「重力」です。恒星同士の衝突や超新星爆発などがあれば偏移のゆらぎの素にもなります。また恒星や銀河の「固有運動」も要因の１つです。多くは回転運動ですが、そのベクトルの向きによっては青方偏移の因子にもなり得るはずですよね。

＞遠方ほど光線の経路にはチリとの遭遇が多いので、変調で生じた下側波は振動数をどんどん何度も降下して赤方偏移の原因になると私は思います。
⇒現代天文学では、観測技術では、「補償光学」や「能動光学」が進んでいますね。例えば、ハワイのマウナケアにある大望遠鏡などは宇宙塵の影響を自動的に補正したり、さらにはそれを打ち消してプラス・マイナスが０になるような手段を講じたりして、観測の精度を飛躍的に向上させることにある程度は成功しているようです。

＞このような原因なら同一光源(星)の輝線の全てが同一のレッドシフト値にならずとも許せるでしょう。
⇒ご発言の主旨はよく分かります。ですが、これらのことを裏づけるためには、まず「宇宙塵と赤方偏移の関係」について、方程式を作って「比例定数」を算出することが必要になるでしょう。次に、観測結果によってその分布域からはみ出すような事例については、その「逸脱要因」を突きとめることが求められるはずです。その際、上に述べたような重力・固有運動・その他関連する未知数も勘案しなければなりませんので、これを１つの仮説とするまでには大変な作業が伴うことになりそうですね。どうぞ、頑張ってください！

以上、お尋ねの「星から出た輝線の赤方偏移が一致しないがなぜ？」に直接お答えできなくてすみませんが、ご回答まで。（ご健闘をお祈りします。）

お礼

ご回答ありがとう。　天文に詳しいごようす。博識に感服します。
　同じ星から出た輝線の赤方偏移が一致しないがなぜ？赤方偏移の値が、輝線ごとに別で納得できるのですか? なぜ納得したのでしょう。

回答No.2

phosphole

私には質問者様の理論の詳細を理解することはできかねますので、論文として一流紙に投稿して議論を深めるべきだと思います。

お礼

ご回答ありがとう。同じ星から出た輝線の赤方偏移が一致しないがなぜ？　私は一流誌の査読が得られるほどの技量はなく、星も見ない市井の一般市民です。
　ほかの天文以外の物理現象で研究があり、なかなか受け入れられないながらも学会活動にチャレンジしているので、ちょっと余力が無いのです。
　天文に詳しい方々は、赤方偏移の値が、輝線ごとに別で納得できるのですか?

回答No.1

noname#227653

「代案」があるならしかるべきところに出せばいいのに。OKWaveに投稿したって意味ないでしょ。頑張って宇宙の真理を世に広めてね。

お礼

ご回答ありがとう。