적색편이는 어떻게 별이 멀어지고 있다는 걸 알려주나요?

Question

천체가 우리로부터 멀어지면 빛이 적색편이를 일으킨다고 배우는데, 색깔의 변화만으로 어떻게 그 천체의 움직임과 거리까지 알아낼 수 있는 건지 그 원리가 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 이용준 전문가입니다.

편이(shift)는 파원과 관측자 사이의 거리 변화에 따라 나타나는 파장과 진동수의 변화입니다. 오스트리아의 물리학자인 도플러가 발견하였기에 도플러 효과라고도 합니다. 파원과 관측자 사이의 거리가 일정하다면 파원에서 발생한 파동은 관측자에게 일정한 파장으로 관측됩니다. 그러나 파원과 관측자 사이의 거리가 점점 가까워지면 파동과 파동 사이의 거리가 짧아지며 이로 인해 관측자는 파장이 원래보다 짧아진 것처럼 보입니다. 이를 파장이 짧아지는 쪽으로 움직인다고 해서 청색편이라고 합니다. 반대로 둘 사이가 멀어지면 파장은 더 길어지며 이를 적색편이라고 합니다. 편이의 정도는 기준 파장과 파원의 이동 속도에 따라 달라집니다. 파원의 접근 또는 후퇴속도가 빠를수록 편이의 정도는 커집니다. 따라서 기준 파장의 편이 정도를 알아내면 파원의 이동 속도를 알아낼 수 있는 것입니다.

도움이 되셨기를 바랍니다. 감사합니다.