이 정도의 적당한 적색편이에서도 두 공식은 약 5 % 차이가 난다. 적색편이가 1에 이르면 고전적 공식은 빛의 속도에 도달하는 반면, 상대론적 공식은 그것의 약 60 %만을 준다.
우주론적 적색편이와 도플러 적색편이
이 속도가 실제로 무엇을 나타내는지 기억해 둘 만하다. 고전적 도플러 편이는 공간을 통과하는 운동에서 비롯된다. 그러나 우주론적 적색편이는 빛이 이동하는 동안 공간 자체가 팽창하여 파동을 늘리기 때문에 생긴다. 위의 상대론적 공식은 유용한 동등 후퇴 속도를 제공하지만, 높은 적색편이 천체에 대해 천문학자들은 단순한 속도 대신 척도 인자와 룩백 시간을 다루며, 이는 단순한 속도가 아니라 완전한 우주론 모형에서 따라 나온다. 후퇴 속도를 거리로 바꾸려면 이 계산기를 허블 법칙 계산기와 함께 사용하면 된다.
자주 묻는 질문 (FAQ)
적색편이란 무엇인가?
z로 표기하는 적색편이는 천체의 빛이 더 긴(더 붉은) 파장 쪽으로 얼마나 늘어났는지를 나타낸다. z = (λ_관측 − λ_방출) / λ_방출로 정의된다. 양의 적색편이는 광원이 멀어지고 있거나 그 사이의 공간이 팽창했음을 뜻하고, 음수 값(청색편이)은 다가오고 있음을 뜻한다. 멀리 있는 은하가 적색편이를 보이는 것은 우주가 팽창하고 있기 때문이다.
적색편이를 속도로 어떻게 변환하는가?
작은 적색편이에서는 속도가 단순히 v ≈ cz이며 여기서 c는 빛의 속도이다. 큰 적색편이에서는 결과를 빛의 속도 아래로 유지하는 상대론적 도플러 공식 v = c·[(1+z)²−1]/[(1+z)²+1]을 사용해야 한다. 예를 들어 z = 0.1은 상대론적으로 v ≈ 28,500 km/s, 단순 근사로는 30,000 km/s를 준다.
언제 상대론적 공식을 써야 하는가?
단순한 v ≈ cz 근사는 z가 1보다 훨씬 작을 때(대략 z < 0.1, 두 공식이 수 퍼센트 이내로 일치하는 영역)에만 사용한다. 더 큰 적색편이에서는 고전적 공식이 깨진다. z = 1에서는 v = c를 예측하고, 그 너머에서는 빛보다 빠른 속도를 준다. 상대론적 공식은 항상 c 미만의 속도를 돌려준다.
우주론적 적색편이는 도플러 편이와 같은 것인가?
서로 관련되지만 개념적으로는 다르다. 도플러 편이는 공간을 통과하는 운동에서 생기는 반면, 우주론적 적색편이는 빛이 여행하는 동안 공간 자체가 팽창하여 빛을 늘리는 데서 생긴다. 여기의 특수 상대론적 공식은 동등한 "후퇴 속도"를 주지만, 높은 적색편이에서 더 의미 있는 양은 팽창 인자와 룩백 시간이며, 이는 완전한 우주론 모형을 필요로 한다.
