A Hubble törvény 1
A Hubble-törvény (a galaxisok univerzális terjedésének törvénye) empirikus törvény, amely a galaxisok vöröseltolódását és a távolságot lineárisan összekapcsolja [1]:
Ahol z a galaxis vöröseltolódása, D távolsága, H0 az arányossági együttható, amelyet Hubble konstansnak nevezünk. Egy kis értékhez z c z = Vr. ahol Vr a galaxis sebessége a megfigyelő látóterén, és a törvény a klasszikus formát veszi: $$ D \ propto V_r. $$
Ennek a törvénynek a segítségével kiszámíthatjuk az univerzum ún. Hubble-korát (feltéve, hogy a galaxisok "feltöltése" valós):
ez a kor, legfeljebb egy tényező 2, megfelel az univerzum korának, a standard Friedman kozmológiai modelltől számítva.
Hubble törvénye létrehozott kísérleti úton Hubble 1929-ben a galaxisok 100 „távcső. Amely lehetővé teszi a legközelebbi galaxis a csillagok. Köztük volt Cefeidák. A függőség a” periódus-fényesség „, amely Hubble mért távolság számukra, valamint a vöröseltolódás.
A Hubble által kapott arányossági együttható megaparszálonként megközelítőleg 500 km / s volt. Az aktuális érték 74,2 ± 3,6 km / s megaparszálonként. Ez a jelentős különbség van ellátva két tényező: a hiányzó korrekció a nulla pont függően „periódus-fényesség” felvétel (ami még nem fedezték fel), és jelentős mértékben hozzájárul a saját sebesség az általános mértéke a helyi csoport a galaxisok [2].
A klasszikus mechanika szempontjából. A Hubble törvényét a következőképpen lehet világosan megmagyarázni. Egyszer egy időben az univerzum a Big Bang eredményeként jött létre. A robbanás idején az anyag (töredékek) különböző részecskéi különböző sebességeket kaptak. Azok, akik nagy sebességgel érkeztek - vagyis a jelenlegi pillanatban többet tudtak repülni, mint a kisebb sebességűek. Ha numerikus számításokat végzünk, akkor kiderül, hogy a távolság függése a sebességre lineárisan alakul ki. Ráadásul kiderül, hogy ez a függőség ugyanaz a tér minden pontjára, vagyis a repülő töredékek megfigyelésére, nem találja a robbanáspontot: minden töredék szempontjából a középpontban van. Az ilyen láthatóság ellenére azonban ne feledjük, hogy a világegyetem kiterjesztését nem klasszikus mechanika, hanem a relativitás általános elmélete írja le.
Az első megjegyzés arra vonatkozik, hogy a megfigyelések figyelembe veszik-e azt a tényt, hogy mivel a világosság évezredek óta jár a galaxisokból, a múltban megfigyeljük őket. Ennek eredményeképpen, mivel távolodnak tőlünk, abban a pillanatban távolabb kell lenniük. Kérdés: melyik a két távolság közül a Hubble függőség határozza meg? Válasz: a múlt század közepéig nem számított. A Hubble gráfból nyilvánvaló, hogy a Hubble által vizsgált galaxisok legmagasabb sebessége akár 1000 km / s is lehet. Elvileg ez nagyszerű sebesség, de a fény mozgása idején a Földről, még mindig a teljes távolság egy kis százalékával mozgott.
Einstein egyenletei volna elméletileg megoldható néhány évvel korábban a kísérleti felfedezése Alexander Friedmann az egész világegyetem, és ennek eredményeként azt találták, hogy ha a az anyag eloszlása benne, átlagosan egyenletesen, akkor kell vagy bővíteni vagy szerződés és az utóbbi esetben meg kell jegyezni lineáris jog közötti távolság és elszabadult sebesség. A Friedman megoldásainak ezt a tulajdonságát azonnal azonosították a Hubble felfedezésével.
Ennek a (hagyományos) modellnek megfelelően a kozmológiai vöröseltolódás nem értelmezhető a Doppler-effektusnak. mivel a megfigyelt \ (z \) effektus szerinti képlet szerinti sebesség nem felel meg (csak megközelítőleg) bármely sebességnek a galaxisok kozmológiai távolságának megváltoztatásában. A galaxisok nem mozoghatnak (a sajátos sajátosságok kivételével), és a tér bővül, ami a hullámcsomag kiterjesztését okozza. (Lásd a Kozmológiai vöröseltolódás című cikket). Tehát az arány $$ \ displaystyle cz \ kb H_0D $$
közelítő, míg az egyenlőség $$ V = \ frac = H_0D $$
ahol D az adott pillanatban a távolság, pontosan egyenlő, azaz a vöröseltolódás lineárisan kapcsolódik a távolsághoz, csak megközelítőleg a közeli galaxisok esetében, és eltávolításuk sebessége pontosan lineárisan növekszik a távolsággal. Így az utolsó képletben a sebesség \ (V \) nem felel meg a Doppler effektusból kiszámított sebességnek.
A Hubble-konstans és annak fizikai jelentésének becslése [hivatkozás szükséges]
A bővítés folyamatában, ha egyenletesen jelenik meg, a Hubble konstansnak csökkennie kell, és a "0" index a kijelölésében azt jelzi, hogy a H0 értéke a modern korszakra utal. A Hubble-konstans kölcsönösségének tehát egyenlőnek kell lennie a terjeszkedés kezdete óta eltelt idővel, vagyis az univerzum korával.
H0 becslési probléma bonyolítja az a tény, hogy amellett, hogy a kozmológiai sebesség miatt az univerzum tágulását, galaxisok még a saját (sajátos) sebességek, ami lehet több száz km / s (tömeges tagjai klaszterek - több mint 1000 km / s). Ez azzal a ténnyel jár, hogy a Hubble-törvényt gyengén hajtják végre, vagy egyáltalán nem végeznek 10-15 millió svájci közeli távolságon levő tárgyaknál. év. vagyis csak azoknak a galaxisoknak, amelyeknek távolsága a legmegbízhatóbb a vöröseltolódás nélkül.
Hubble törvényt rosszul végrehajtott és galaxisok nagyon nagy távolságra (milliárd St. S), amely megfelel a z értéke> 1. A távolságok tárgyak nagy vöröseltolódás elveszti egyediségét, mert függ a kapott modell az univerzum, és amelyre az időt kapcsolatban vannak. A távolságmérésnél ebben az esetben csak a vöröseltolódást használják.
A törvény lehetséges nemlinearitása [szerkesztés]
Napjainkban a sötét energia létezését támogató megfigyelések. Nyilvánvalóan eltérés volt a lineáris Hubble-törvénytől (mint a vöröseltolódás és a távolság közötti kapcsolat). Nyilvánvalóan azt találtuk, hogy a mi univerzumunk gyorsulást mutat. Ez a tény nem szünteti meg a Hubble törvényét, mivel az utóbbiak közelebb kerülnek egymáshoz, mint ezek az új hatások.