Woher wissen wir, ob ein Objekt rot verschoben ist?

Ich habe einige Fragen zur Rotverschiebung. Ich denke, dass die ersten beiden an den letzten beiden hängen, aber Sie können gerne auf alles hinweisen, von dem Sie denken, dass ich es wissen sollte.

Woher wissen wir, ob ein Objekt tatsächlich rot verschoben ist und dass wir nicht nur das reguläre Spektrum des Sterns sehen?

Wie können wir feststellen, inwieweit ein Stern rot verschoben ist?

Haben Astronomen ein vollständiges Grundlinienspektrum, mit dem sie das gemessene Spektrum vergleichen? Oder nutzen sie nur das Wasserstoffspektrum, da alle Sterne hauptsächlich Wasserstoff sind?

Es gibt zwei Methoden, eine zuverlässiger als die andere (obwohl beide ziemlich gut sind.)

Entscheidender Punkt: Je heller ein Stern ist, desto mehr Details können wir in seinem Spektrum sehen - Sie können sich vorstellen, dass er das Spektrum stärker vergrößern kann, um feinere Details zu sehen. Dadurch können wir auch schwächere Linien sehen (nicht alle Spektrallinien sind gleich intensiv.)

Wir haben sehr umfangreiche Referenzspektren aller Elemente unter einer Vielzahl von Bedingungen. Wenn also ein Stern hell genug ist, sehen wir viele Spektrallinien und können sie mit Referenzspektren abgleichen. Keine zwei Elemente haben ähnliche Spektren. Wenn Sie also viele Linien sehen können, können Sie nicht leicht eine für die andere verwechseln.

Wenn Sie fast alle Linien im Spektrum eines Sterns durch eine plausible Menge von Elementen in plausiblen Häufigkeiten und alle mit derselben Rotverschiebung erklären können, haben Sie eine sehr, sehr zuverlässige Übereinstimmung und kennen die Rotverschiebung des Objekts genau.

Aber entfernte Sterne (und Galaxien) sind sehr schwach und daher sind die Spektren, die wir erhalten, sehr niedrig aufgelöst und zeigen nur einige der stärksten Spektrallinien. Sie können häufig angepasst werden, da Wasserstoff so häufig vorkommt, dass die stärksten Linien Wasserstofflinien sind. Selbst wenn Sie nur zwei oder drei von ihnen erkennen können, können Sie sie sicher identifizieren, wenn sie die gleichen relativen Positionen wie helle Wasserstofflinien haben Lesen Sie die Rotverschiebung ab. Dies ist weniger zuverlässig, aber dennoch zuverlässig genug, dass es selten ein Problem darstellt.

In den dunkelsten Fällen sehen Sie möglicherweise nur eine einzige Zeile. Sie haben eine sehr grobe Vorstellung von der Rotverschiebung von der Helligkeit des Objekts. Sie können lediglich davon ausgehen, dass es sich um die stärkste Wasserstofflinie handelt, und prüfen, ob sie sich angesichts der Entfernung, die sich aus der Helligkeit und dem Typ des Objekts ergibt, ungefähr in der richtigen Position befindet. Dies funktioniert auch, ist aber immer noch weniger zuverlässig. (Ein Großteil von Hubbles Originalarbeiten beruhte auf nur einer einzigen Linie für Objekte mit größerer Entfernung, erwies sich jedoch als richtig, wenn sie später mit dramatisch besserer Ausrüstung betrachtet wurden.)