SzZ írta:
> a gravitációs vöröseltolódás milyen obejektumok esetében mérhető meglevő eszközeinkkel?
> Csillagoknál - nem hinném.
A csillagoknál az a gond, hogy melegek, ezért a gyorsan rohangáló atomok sebessége miatti Doppler-eltolódás következtében a spektrumvonalak elmásznak eredeti helyükről. És mivel az atomok minden irányba mozognak, ráadásul véletlenszerű sebességgel, az egyetlen éles spektrumvonal helyett egy széles, nem pontosan definiált helyzetű vonalat észlelünk. Ez a Doppler-kiszélesedés a legtöbb csillag esetében jóval nagyobb, mint a gravitációs vöröseltolódás, ennek ellenére az utóbbi is észlelhető, azaz megfelelő matematikai módszerekkel kielemezhető a mérési adatokból.
De mondok egy a csillagoknál jóval kisebb tömegű gravitáló objektumot, ahol a gyengébb gravitációs tér ellenére is kimérték a gravitációs vöröseltolódást, mégpedig nem is mostanában, hanem 1959-ben! Az illető objektum a Föld. A gravitációs potenciál okozta frekvenciaeltolódást elképesztően kicsi, 22,5 méteres függőleges távolságon mutatták ki. Ehhez persze nagyon keskeny rezonanciavonal kellett, hiszen a kis magasságkülönbségen csak parányival változott a frekvencia. Ezt a nagyon éles rezonanciát az atommagok gamma-sugárzása produkálta, és a Mössbauer-effektus segítségével tudták kimérni. Durván arról van szó, hogy az atommag két energiaszintje közti átmenet során nagyon élesen meghatározott frekvenciájú gamma-fotont bocsát ki. Ezt a gamma-forrást egy egyetemi víztorony tetején helyezték el. Amíg a foton "leesett" a torony tetejéről az aljára, egy kissé megnőtt a frekvenciája (a gravitációs tér "munkát végzett" a fotonon, ennek nőtt az energiája, ezzel az energiával arányos frekvenciája is). Így a foton kicsúszott a nagyon éles rezonanciából, ezért a fenti mintával azonos, de a torony alján elhelyezett atommagok már nem tudták elnyelni. Egy ilyen negatív eredmény persze még nem lenne elég annak pontos meghatározására, hogy pontosan mennyivel is tolódott el a frekvencia. A Pound-Rebka-kísérlet zsenialitása abban állt, hogy ezt az eltolódást az akkoriban frissen felfedezett Mössbauer-effektushoz használt eszközökkel pontosan meg tudták határozni. A Mössbauer-technika abban áll, hogy a mintákat igen kicsiny (néhány cm/s vagy még sokkal kisebb) sebességgel mozgatják, ez egy extra Doppler-effektust jelent, és eltolja a rezonanciafrekvenciát. A mozgatás sebessége finoman, kis lépésekben változtatható. A mérés során a lassan mozgó mintából kibocsátott, és az álló mintán áthaladó gamma-sugárzás intenzítását mérik. Ha eltalálják azt a sebességet, amelynek megfelelő Doppler-effektus mintegy "visszatolja" a gravitációs kék- (vagy vörös-)eltolódás által megváltoztatott frekvenciát, akkor helyreáll a rezonancia, és a minta elnyeli a sugárzást, az áthaladó intenzítás lényegesen lecsökken. A mozgatási sebesség függvényében ábrázolva az áteresztőképességet jellegzetes görbét kaphatunk, ami pontos méréseket tesz lehetővé. (Megjegyzés: a helyzet ennél kissé bonyolultabb,, mert a kibocsátott gamma-foton kissé visszalöki a kibocsátó atommagot, ez is Doppler-eltolódást okoz, hasonló jelenség történik a foton elnyelésekor is, a mérés elemzése során ezeket is figyelembe kell venni - de ezek ismert, és jól számolható hatások.)
Az 1959-ben a Harvard egyetem tornyában elvégzett kísérlet során a gamma-sugárzás forrását Fe-57 atommagok szolgáltatták, a fotonok energiája 14 keV volt. A szükséges mozgatási sebesség a 10^-6 m/s, azaz a mikron/s nagyságrendbe esett. Ezt igen ravaszul érték el: a sugárzó mintát egy elektromágneses hangszóró mozgó membránjára szerelték, és a hangszórót különböző frekvenciájú, illetve különböző amplitúdójú árammal gerjesztették. A kísérletet elvégezték úgy is, hogy a forrás volt a torony tetején, a detektor pedig a földszinten, ekkor a leeső foton energiája nőtt (gravitációs kékeltolódás), illetve a forrás és a detektor felcserélésével is (ekkor gravitációs vöröseltolódás lépett fel, a felfelé mozgó foton energiája csökkent). A sokszorosan ellenőrzött kísérlet pontosan az einsteini általános relativitáselmélet által megjósolt eredményt szolgáltatta. Azóta a gravitációs vöröseltolódás nem az elméleti fizikai vagy csillagászati spekulációk, hanem a laboratóriumban által igazolt szilárd kísérleti tények közé tartozik.
Irodalom:
http://en.wikipedia.org/wiki/Pound-Rebka_experiment dgy
. Van ugye egy anyag (elem), és az bizonyos hullámhosszú fotont elnyel, ezzel egy elektronja gerjesztett állapotba kerül. Aztán jönnek újabb fotonok, és előbb-utóbb az összes atom gerjesztett állapotba kerül, mondjuk úgy, telítődik. Innen kezdve ez az adott energiájú foton nem nyelődik el jobban, mint a többi, el kellene tűnnie az abszorpciós vonalnak. Igaz, az elektron visszaugorhat a helyére, ismét lehetővé téve a foton elnyelését, de közben ugyanilyen fotont ki is sugároz.
) Csillagoknál - nem hinném. Fehér törpénél, vagy neutroncsillagál talán már észlelhető? Vagy csak fekete lyuk esetében? (Amiből persze nem jut ki fény, de a körülötte levő akkréciós korongot alaposan "megdolgozza" a gravitáció.) Nem tudom viszont, egy ilyen, anyagbeáramlás által felhevített akkréciós korongból származnak-e bizonyos elemekre jellemző színképvonalak (megkockáztatom, ha igen, akkor azok emissziós, nem abszorpciós vonalak). 
