legea lui Hubble (legea recesiunii universale a galaxiilor) - legea empirică care leagă schimbare roșu de galaxii și distanța până la un mod liniar [1]:
Unde z este schimbarea roșie a galaxiei, D este distanța față de ea, H0 este coeficientul de proporționalitate, numit constanta Hubble. Pentru o valoare mică de z c z = Vr. unde Vr este viteza galaxiei de-a lungul liniei de vedere a observatorului și legea ia forma clasică: $$ D \ propto V_r. $$
Cu ajutorul acestei legi, este posibil să se calculeze așa-numita vârstă a universului Hubble (presupunând că "galaxiile" sunt reale):
această vârstă, până la un factor de 2, corespunde vârstei universului, calculată din modelul cosmologic Friedman standard.
legea lui Hubble a stabilit experimental de Hubble în 1929 pentru galaxii cu 100 de „telescop. Care permite cele mai apropiate galaxii la stele. Printre ei erau Cepheids. Folosind dependența de“ perioada de luminozitate „, care, Hubble a măsurat distanța până la acestea, precum și redshiftul.
Coeficientul de proporționalitate obținut de Hubble a fost de aproximativ 500 km / s pe megaparsec. Valoarea actuală este de 74,2 ± 3,6 km / s pe megaparsec. Această diferență semnificativă este asigurată de doi factori: lipsa de corectare a punctului zero, în funcție de gradul de aplicare „perioada de luminozitate“ (care nu au fost încă descoperite) și o contribuție semnificativă a propriilor lor viteze în rata globală pentru grupul local de galaxii [2].
Din punct de vedere al mecanicii clasice. Legea lui Hubble poate fi clar explicată după cum urmează. Odată, universul a fost format ca urmare a Big Bang-ului. La momentul exploziei, diferite particule de materie (fragmente) au primit viteze diferite. Cei care au primit viteza mai mare - respectiv, a avut de zbor acum mai mult decât cei care au primit rate mai mici. Dacă vom efectua calcule numerice, constatăm că dependența de distanța de viteza este liniară. În plus, se pare că această dependență este aceeași pentru toate punctele din spațiu, care este, în conformitate cu observațiile de zbor moloz nu pot găsi punctul de explozie: din punct de vedere al fiecărui fragment, că este în centru. Cu toate acestea, în ciuda acestui fapt claritate, trebuie amintit că expansiunea Universului nu ar trebui să fie descrise de mecanica clasică și teoria generală a relativității.
Prima observație se referă la faptul dacă observațiile iau în considerare faptul că, datorită faptului că lumina călătorește de la galaxii de milioane de ani, le observăm în trecut. Ca urmare, din moment ce se îndepărtează de noi, în acest moment ar trebui să fie mai departe. Întrebare: pentru care din cele două distanțe este determinată dependența Hubble? Răspuns: până la mijlocul secolului trecut nu a contestat. Din graficul Hubble, este evident că cele mai înalte viteze ale galaxiilor considerate de Hubble au fost de până la 1000 km / s. În principiu, aceasta este o mare viteză, dar în timpul mișcării luminii de la ei la Pământ, ei încă au reușit să se miște cu un mic procent din distanța totală.
ecuațiile lui Einstein au fost teoretic rezolvate cu câțiva ani înainte de descoperirea experimentală a lui Alexander Friedmann pentru întreaga universului și, ca urmare, sa constatat că în cazul în care distribuția materiei în ea, în medie, în mod uniform, atunci acesta trebuie să fie extindeți sau contract, iar în al doilea caz trebuie respectate lege liniară între distanța și viteza de fugă. Această caracteristică a soluțiilor lui Friedman a fost imediat identificată cu fenomenul descoperit de Hubble.
În conformitate cu acest model (convențional), schimbarea roșie cosmologică nu poate fi interpretată ca efectul Doppler. deoarece viteza obținută de la observația \ (z \) conform formulelor acestui efect nu corespunde (numai aproximativ) oricărei viteze în sensul schimbării distanței cosmologice dintre galaxii. Galaxiile sunt imobile (cu excepția eigenfrequencies specifice), iar spațiul se extinde, ceea ce provoacă extinderea pachetului de valuri. (Vezi coloana roșie cosmologică). Deci, raportul $$ \ displaystyle cz \ approx H_0D $$
este aproximativă, în timp ce egalitatea $$ V = \ frac = H_0D $$
unde D - distanța în acest moment, există o egalitate exactă, adică schimbare roșu este dependentă liniar distanța este doar aproximative pentru galaxii apropiate și crește rata de îndepărtare a acestora liniar cu distanța cu precizie. Astfel, în ultima formulă viteză \ (V \) nu corespunde vitezei calculate prin efectul Doppler.
O estimare a constantei Hubble și a semnificației ei fizice [citare necesară]
În procesul de expansiune, dacă se întâmplă în mod uniform, constanta Hubble ar trebui să scadă, iar indicele "0" în desemnarea sa indică faptul că valoarea lui H0 se referă la epoca modernă. Conexiunea reciprocă a constantei Hubble trebuie să fie egală cu timpul scurs de la începutul expansiunii, adică de vârsta universului.
problemă de estimare H0 este complicată de faptul că, în plus față de viteza cosmologică, datorită expansiunii universului, galaxii încă mai au propriile lor viteze (specifice), care poate fi de mai multe sute de km / s (pentru membrii masive de clustere - peste 1000 km / s). Aceasta conduce la faptul că legea lui Hubble este executat slab sau nu executat pentru obiecte care sunt mai aproape decât 10-15 milioane de lumină. ani. adică doar pentru acele galaxii, ale căror distanțe sunt determinate în mod fiabil fără roșu.
legea lui Hubble a fost executat slab și galaxii la distanțe foarte mari (în miliarde de Sf. S), care corespunde cu valoarea z> 1. Distanțele la obiecte cu redshift de mare pierde unicitatea, deoarece ele depind de modelul primit al universului, și de cel la care timpul de ele sunt legate. Ca măsură a distanței, în acest caz, se utilizează de obicei doar schimbarea roșie.
Posibilă neliniaritate a legii [edit]
În timpul nostru, observații care susțin existența energiei întunecate. Aparent, abaterile de la legea liniară Hubble (ca o legătură între redshift și distanță) au fost găsite aparent. Sa descoperit, aparent, că universul nostru se extinde cu accelerație. Acest fapt nu abrogă legea lui Hubble, deoarece acesta din urmă acționează la distanțe mai îndepărtate decât aceste noi efecte.