Закон Хаббла

Инфляционная теория

В начале 20-го века было сделано несколько значительных открытий, продвинувших астрономическую науку на принципиально новый уровень. Кроме теорий Эйнштейна, ученые получили в свое распоряжение закон Хаббла, с помощью которого стало возможным оценить расстояния между галактиками. В 20-х годах американец Эдвин Хаббл сопоставил линейное соотношение между доступными на тот момент галактическими скоростями и расстоянием до них.

История открытия

На протяжении некоторого времени Хаббл наблюдал за туманностью в созвездии Андромеды. Имея в распоряжении стодюймовый рефлектор, астроном получил достаточно данных, чтобы дать этому скоплению космических объектов статус системы звезд. Одновременно таким же образом была классифицирована в качестве галактики и туманность из созвездия Треугольник. Благодаря открытиям Хаббла, изменился взгляд ученого сообщества на структуру космоса. Вселенная на глазах превратилась из хаотически раскиданных звезд, покрывающих небо, в организованное пространство, состоящее из отдельных галактик. Расширенные пределы окружающего мира привели к открытию одного из основных законов космологической теории, работа над которым велась в период с 1913 по 1929 годы.

График из оригинальной работы Хаббла
График из оригинальной работы Хаббла 1929 года

Общие сведения

Основываясь на научных трудах Ж. Леметра, Э. Хаббл обратил внимание на свойства светимости цефеид. Эти небесные тела обладают периодичностью в интенсивности излучения. Такая особенность позволяет с достаточной достоверностью определить их удаление от наблюдателя. Взяв за основу соотношение степени светимости цефеид, по отношению к периоду времени, Хаббл смог измерить расстояние до некоторых из них.

Проверенный способ стал основой для объективной оценки времени, потраченного Вселенной на процесс расширения. Вычисления по формуле Хаббла производятся с участием постоянной величины, известной еще, как коэффициент пропорциональности ​\( H_0 \)​:

\[ H_0 = 67,80\pm0,77 (км/с)/Мпк \]

Постоянная величина полученного Хабблом коэффициента составляет примерное значение в 500 км/сек. на каждый милипарсек (Мпк). Однако в 20-е годы прошлого века еще не было известно о поправке на поглощение света, которая была открыта позже. По этой причине, сейчас «постоянная Хаббла» составляет ​\( 67,80\pm0,77 км/с \)​ за 1 Мпк. Совсем недавно ученым удалось установить, что у каждой галактики имеется собственная скорость вращения, которая прибавляется к общей скорости группы, состоящей из этих космических объектов. Кроме того, всеобщее движение галактик в пространстве оказывает воздействие на всю его динамику, изменяющуюся по мере расширения и разлета Вселенной.

независимость наблюдения
График, иллюстрирующий независимость закона Хаббла от положения галактики, из которой производится наблюдение. Слева: точка наблюдения — галактика А, справа: точка наблюдения — галактика В

Для закона Хаббла характерно сопоставление расстояния от Земли, до космического объекта, со скоростью его удаления от пункта наблюдения. Значение постоянной при этом определяет среднюю скорость, с которой движутся галактики при расширении Вселенной. Таким образом, галактика, расстояние до которой составляет 100 Мпк, движется со скоростью 7 тысяч км/сек. В то же время, галактический объект, находящийся на расстоянии в 10 Мпк, удаляется от наблюдателя со скорость в 700 км/сек. Закон Хаббла был неоднократно проверен на просторах далекого космоса, где его справедливость неизменно подтверждалась. Однако, в условиях расширения Вселенной, любые постоянные значения могут подвергаться корректировкам. Относительность постоянства любых величин в космосе может быть актуальной только для определенного этапа эволюции галактики, поэтому астрономы иногда называют постоянную Хаббла — переменной.

Оценка постоянной Хаббла и ее физический смысл

После того, как Хаббл понял, что туманность Андромеды представляет собой отдельную галактику, для него стала ясной картина смещения линий спектра, в соседних с ней космических образованиях того же ряда. Явлению сдвига спектра в сторону красного цвета астроном дал характеристику проявления эффекта Доплера. Открытие содержало информацию о постоянном удалении галактик в сторону, противоположную Земле. Скорость расширения прямо пропорциональна расстоянию от космических объектов до нашей планеты, что говорит об увеличении центробежных сил на самых дальних рубежах видимого пространства Вселенной.

Если попытаться мысленно пройти данный процесс в обратном направлении, то можно прийти к начальной точке, из которой космическое пространство начало расширяться. Теоретически, Вселенная могла возникнуть из бесконечно малой крошки протоматерии, в которой она была сконцентрирована настолько, насколько смогла затем расшириться до сегодняшних объемов. Из этого закона, выдвинутого Хабблом, следует вывод, что любая галактика должна иметь отправную точку своего развития во времени. Так была выдвинута основная гипотеза о Большом взрыве, положившем начало эволюционному развитию Вселенной. Уже на протяжении почти 100 лет, эта теория считается наиболее вероятной среди астрофизиков. Открытый Хабблом закон позволяет также оценить примерный возраст галактик, которые удаляются от Земли с примерно одинаковой скоростью. По мнению ученого, наша Вселенная могла возникнуть 13,8 миллиардов лет назад.

Применение в астрономии

теория большого взрыва
Модель Большого взрыва

Благодаря открытию Хабблом красных спектральных смещений, в астрономии появилось доказательство динамичной и постоянно расширяющейся Вселенной. Ученый создал закон, согласно которому стало очевидным, что в космическом пространстве существует какая-то структурная субстанция, влияющая на распространение галактик в разные стороны. Если бы космические образования двигались только по инерции Большого взрыва и повинуясь гравитации, то можно было бы со временем наблюдать их замедление. Поскольку галактики продолжают разбегаться с ускорением, то на них действует некая разгоняющая сила, получившая определение темной энергии.

Пользуясь законом Хаббла, можно с достаточной точностью определять расстояния от Земли до самых дальних квазаров и галактик.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Вставить формулу как
Блок
Строка
Дополнительные настройки
Цвет формулы
Цвет текста
#333333
Используйте LaTeX для набора формулы
Предпросмотр
\({}\)
Формула не набрана
Вставить
Adblock
detector