Come facciamo a sapere se un oggetto viene spostato verso il rosso?

Ho alcune domande su redshift. Penso che i primi due si blocchino sugli ultimi due, ma sentiti libero di sottolineare tutto quello che pensi che dovrei sapere.

Come facciamo a sapere se un oggetto è effettivamente spostato verso il rosso e che non stiamo vedendo solo lo spettro regolare della stella?

Come possiamo sapere fino a che punto una stella viene spostata verso il rosso?

Gli astronomi hanno uno spettro di base completo con cui confrontano lo spettro misurato? O usano semplicemente lo spettro dell'idrogeno poiché tutte le stelle sono principalmente idrogeno?

Esistono due metodi, uno più affidabile dell'altro (sebbene entrambi siano piuttosto validi).

Punto chiave: più una stella è luminosa, più dettagli possiamo vedere nel suo spettro - puoi pensare che sia in grado di ingrandire lo spettro in modo da poter vedere dettagli più fini. Questo ci consente anche di vedere linee più deboli (non tutte le linee spettrali sono ugualmente intense).

Abbiamo spettri di riferimento molto estesi di tutti gli elementi in un'ampia varietà di condizioni, quindi quando una stella è abbastanza luminosa vediamo molte linee spettrali e possiamo abbinarle a spettri di riferimento. Non ci sono due elementi con spettri simili, quindi se riesci a vedere molte linee, non puoi facilmente confonderne uno per un altro.

Quando puoi spiegare quasi tutte le linee nello spettro di una stella con una serie plausibile di elementi in abbondanze plausibili e tutte con lo stesso spostamento rosso, hai una corrispondenza molto, molto affidabile e conosci con precisione lo spostamento rosso dell'oggetto.

Ma le stelle distanti (e le galassie) sono molto deboli e quindi gli spettri che otteniamo hanno una risoluzione molto bassa e mostrano solo alcune delle linee spettrali più forti. Spesso possono essere abbinati perché l'idrogeno è così comune che le linee più forti viste saranno linee di idrogeno e anche se puoi individuarne solo due o tre, se portano le stesse posizioni relative delle linee di idrogeno luminose, puoi identificarle in sicurezza e leggere il turno rosso. Questo è meno affidabile, ma comunque abbastanza affidabile che raramente è un problema.

Nei casi più deboli potresti vedere solo una riga. Hai un'idea molto approssimativa dello spostamento verso il rosso dalla luminosità dell'oggetto e tutto ciò che puoi fare è assumere che sia la linea di idrogeno più forte e vedere se è approssimativamente nella posizione giusta, data la distanza dedotta dalla luminosità e dal tipo dell'oggetto. Anche questo funziona, ma è ancora meno affidabile. (Gran parte del lavoro originale di Hubble si basava su una sola linea per gli oggetti più a distanza, ma si è rivelato corretto se osservato in seguito con attrezzature notevolmente migliori.)