Как мы узнаем, что объект имеет красное смещение?

У меня есть несколько вопросов о красном смещении. Я думаю, что первые два висят на последних двух, но не стесняйтесь указывать на все, что вы думаете, я должен знать.

Как мы узнаем, действительно ли объект имеет красное смещение и что мы не просто видим регулярный спектр звезды?

Как мы можем определить степень красного смещения звезды?

Имеют ли астрономы полный базовый спектр, с которым сравнивают измеренный спектр? Или они просто используют спектр водорода, поскольку все звезды в основном водородные?

Есть два метода, один более надежный, чем другой (хотя оба довольно хороши).

Ключевой момент: чем ярче звезда, тем больше деталей мы можем видеть в ее спектре - вы можете думать о ней как о способной увеличивать спектр, чтобы видеть более мелкие детали. Это также позволяет нам видеть более слабые линии (не все спектральные линии одинаково интенсивны).

Мы имеем очень обширные опорные спектры всех элементов в самых разных условиях, поэтому, когда звезда достаточно яркая, мы видим много спектральных линий и можем сопоставить их с опорными спектрами. Никакие два элемента не имеют одинаковых спектров, поэтому, если вы видите много линий, вы не можете легко перепутать одно с другим.

Когда вы можете учесть почти все линии в спектре звезды с помощью правдоподобного набора элементов с вероятным изобилием и с одинаковым красным смещением, вы получите очень, очень надежное совпадение и точно знаете красное смещение объекта.

Но далекие звезды (и галактики) очень слабые, поэтому спектры, которые мы получаем, имеют очень низкое разрешение и показывают только несколько самых сильных спектральных линий. Их часто можно сопоставить, потому что водород настолько распространен, что самыми сильными из них будут водородные линии, и даже если вы можете заметить только две или три из них, если они имеют одинаковое относительное положение с яркими водородными линиями, вы можете их безопасно идентифицировать и зачитать красное смещение. Это менее надежно, но все же достаточно надежно, что это редко является проблемой.

В самых смутных случаях вы можете увидеть только одну строку. У вас есть очень грубое представление о красном смещении от яркости объекта, и все, что вы можете сделать, это предположить, что это самая сильная водородная линия, и посмотреть, находится ли она примерно в правильном положении, учитывая расстояние, полученное из яркости и типа объекта. Это тоже работает, но все еще менее надежно. (Большая часть оригинальной работы Хаббла опиралась только на одну линию для более удаленных объектов, но оказалась правильной, когда ее увидели позже с существенно лучшим оборудованием.)