Astronomie

Intuice o Hubblově zákoně

Intuice o Hubblově zákoně


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Nedávno jsem se dozvěděl o Hubbleově zákoně a toto chápu takto:

Galaxie se od nás vzdalují rychlostí, která je úměrná jejich vzdálenosti od nás. Pokud tedy vezmeme v úvahu libovolnou jednotku vzdálenosti d, pokud se galaxie ve vzdálenosti d od nás pohybuje od nás rychlostí v, pak se galaxie ve vzdálenosti 2d pohybuje od nás rychlostí 2v. To dokazuje, že vesmír se rozpíná.

Část, kterou si však neumím úplně představit, je skutečnost, že nezáleží na tom, kde ve vesmíru jste. Bez ohledu na to, v jakém bodě vesmíru stojíme, bude to vypadat, že se galaxie od nás vzdalují. Jak je tohle možné? Pohybují se galaxie vnější? Mám si to představit jako galaxie, které jsou na povrchu koule, jejíž poloměr se zvětšuje?

Jak o tom mohu získat intuici a lépe si to vizualizovat?


Přemýšlejte o tom, jako byste pečeli chléb (nebo dort, co chcete). Když upečete chléb s rozinkami, zvedne se na všechny strany (kvůli droždí). Každá rozinka ve vzrůstajícím bochníku rozinkového chleba uvidí, jak se z ní rozšiřuje každá další rozinka. Nyní předpokládejme, že rozinky jako galaxie a kvasinky jako Hubblova konstanta.

Ilustrace z Hyperphysics (Georgia State University) pro další ilustraci:

Když teď předpokládáte, že jste rozinkou na okraji, z vašeho pohledu stojíte na místě a ostatní rozinky ustupují. Je to všechno o perspektivě, těle, které berete jako referenci (jako u relativity).


dalším způsobem, jak o tom přemýšlet, je představit si, co by viděl nějaký magický pozorovatel rozšiřující se s vesmírem

vidí galaxie jako (většinou) fixované na místě - s malým náhodným pohybem jednotlivce - ale zdá se, že tyto galaxie a vše v nich se zmenšuje

tomuto referenčnímu rámci říkáme skládací rám a hodně to používáme v matematice rozpínajícího se vesmíru - jako rotující rám je to zjevně fyzikální (zavádí další síly, které vysvětlují transformaci, a nemohlo by ji obývat žádné nedodržování fyzikálních zákonů), a proto mluvíme jen zřídka o pozorovatelích v něm

ale kdybychom to udělali, měli bychom pozorovatele, který vidí převážně stacionární vesmír, ve kterém se fyzikální konstanty mění tak, že zmenšují každý vázaný systém - což účinně mění jednotky měření

kdyby náš kouzelný pozorovatel koukal do galaxie a viděl rychle se zmenšujícího fyzického pozorovatele, souhlasili by s tím, že měřená vzdálenost mezi galaxiemi se zvětšuje, ale ne proto, že se pohybují od sebe - protože metr dlouhá tyč používaná k měření konstantní vzdálenosti udržuje zmenšující se


Zde jsou některé galaxie (v prvním řádku) a stejné galaxie o něco později (ve druhém řádku)

Pokud jste v červené galaxii (ta uprostřed), galaxie, které bývaly o jeden prostor dále, jsou nyní o dva prostory dále, takže se vznášejí rychlostí jednoho prostoru za jednotku času. Galaxie, které byly dříve o dvě mezery, jsou nyní čtyři mezery, takže se vzdalují rychlostí dvou mezer za jednotku času. Zdá se, že se všechny galaxie vznášejí a čím dál jsou, tím rychleji jdou.

Pokud jste ve fialové galaxii (druhá zleva), červená galaxie (uprostřed) se vzdaluje rychlostí jednoho prostoru za jednotku času. Tyrkysová galaxie (čtvrtá zleva) se vzdaluje rychlostí dvou prostorů za jednotku času. Takže také vidíte, jak se všechny galaxie vznášejí od vás a čím dále jsou, tím rychleji jdou.

V kterékoli galaxii se nacházíte, vidíte, jak se všechny ostatní galaxie dostávají stále dál.


Nevím, jak je tato kresba přátelská k barvoslepým. Pokud obtížně rozlišujete dvě barvy, řekněte to v komentářích, pokusím se to udělat lépe.


54 Hubbleův zákon

O dva roky později, v roce 1929, Hubble potvrdil, že se vesmír rozpíná. Hubble byl také schopen odvodit recesní rychlosti řady objektů ze spektrálních červených posunů, které pozoroval.

Hubbleův zákon stanoví, že recesní rychlost objektu je úměrná vzdálenosti od pozorovatele. Ve formě rovnice je Hubbleův zákon popsán:

v & ampequals H Ó d

  • proti je rychlost objektu v km / s
  • d je vzdálenost k objektu v megaparsecích, Mpc, kde 1 Mpc & amp; ampequals 1 milion parseků a
  • H Ó Hubbleova konstanta nebo Hubbleův parametr, poměr mezi d a proti také známý jako rychlost expanze v (km / s) / Mpc nebo jednoduše km / s / Mpc.

K určení Hubbleovy konstanty, H, byly použity různé vesmírné dalekohledy Ó . Každý z těchto vesmírných dalekohledů - Hubble, Spitzer - WMAP a Planck - se dívají na vesmír v různých částech elektromagnetického spektra. Přestože H Ó rozsahy pro každý vesmírný dalekohled se liší, data jsou více shodná, než tomu bylo před 10 lety. Nedávné konstantní hodnoty Hubble & # 8217s od Primefacu jsou licencovány pod CC BY-SA 3.0

Co znamená jednotka km / s / Mpc? Km / s je rychlost, kilometry za sekundu. Většina z nás je zvyklá na rychlost v mílích za hodinu nebo v mílích za hodinu. Rychlost km / s je mnohem rychlejší, než jsme zvyklí, rychlost 1 km / s je přibližně 2237 mil / h. Megaparsec, Mpc, je specifická vzdálenost, asi 3,26 milionu světelných let, 30,86 × 10 18 kilometrů nebo 1,92 × 10 19 mil. Km / s / Mpc je jednotka rychlosti na vzdálenost, rychlost na megaparsec nebo asi 3,26 milionu světelných let.

Rovnici Hubbleova zákona lze přeskupit tak, aby řešila vzdálenost objektu:

v & ampequals H Ó d

d & ampequals v / H Ó

S Hubbleovým zákonem uspořádaným do této formy lze určit vzdálenost k objektu, jako je vzdálená galaxie nebo kvazar, určením recesní rychlosti objektu ze spektrálního červeného posunu objektu a znalostí parametru Hubble.

Spektrum absorpční čáry s červeným posunem, což naznačuje, že se objekt vzdaluje od pozorovatele (nás zde na Zemi) Redshift horizontal od Georga Wiory je licencován pod CC BY 2.5 / A derivát z původního díla

S pochopením vztahu mezi rudým posunem objektu, jeho ustupující rychlostí a vzdáleností se práce obrátila k určení hodnoty parametru Hubble, H Ó . Správný nebo alespoň blízký parametr HST by vedl astronomy a kosmology k tomu, aby určovali nejen vzdálenosti k těmto galaxiím, ale i věk samotného pozorovatelného vesmíru. Hubbleův zákon se vztahuje na galaxie a objekty, které jsou konkrétně extrémně daleko, více než 10 megaparseků od pozorovatele.


Zákon Hubble-Lemaître

Lemaître neměl vůbec žádný problém vidět, jak víra - božské stvoření z ničeho - a Velký třesk, který, jak se zdá, vypadají stejně, jsou kompatibilní.

Monsignor Georges Lemaïtre
& Albert Einstein, 1933

Díky Hubblovmu dalekohledu slyšeli jméno Edwina Hubbla i ti, kteří astronomii neznají. Ti, kdo znají toto téma, budou znát Hubbleův zákon, který má být přejmenován na „Hubble – Lemaîtreův zákon“, což je zpožděné uznání astronomovi a belgickému knězi, monsignorovi Georgesovi Lemaîtreovi, otci teorie Velkého třesku.

Uznání otce Lemaîtra je dobrou příležitostí k zapamatování, aby se nezaměňovala astronomie s filozofií, fyzika s metafyzikou. Když se na střední škole vyučovala základní řecká filozofie, jak tomu bylo před Hubblem a Lemaîtrem před sto lety, různé disciplíny byly zřídka zmatené nebo sjednocené. Dnes to dělá mnoho vědců a bylo by těžké pochopit postavu, jako je otec Lemaître, katolický kněz a jeden z předních astronomů století.

Hlasování Mezinárodní astronomické unie o přejmenování zákona bylo oznámeno tento týden po celosvětové konzultaci s jeho členy. Zákon „Hubble-Lemaître“ popisuje rychlost, jakou se objekty pohybují v rozpínajícím se vesmíru. Specifika přesahují novinový sloupek - a tento sloupkař. Obecné zásady jsou však přístupné laickému zájmu.

Ve dvacátých letech 20. století dosáhla astronomie široce rozšířené shody, že vesmír je v ustavičném „ustáleném stavu“, že vždy existoval. Tato pracovní shoda zabránila tomu, aby bylo nutné vykouzlit fyziku toho, jak by bylo možné sestavit něco tak obrovského, jak by to bylo, a odkud by to mělo pocházet.

Lemaître, matematik, který po svých teologických studiích četl astronomii, tvrdil, že vesmír začal ve zřetelném okamžiku se všemi jeho hmotami v nepředstavitelně hustém kvantu. Poté tento první okamžik přirovnal k ohňostroji s výslednými galaxiemi, jako jsou stopy hořících uhlíků, které jsou odpalovány pryč od centrálního výbuchu.

Vesmír měl tedy začátek, po kterém měl čas a prostor smysl, protože nyní došlo ke změně a pohybu. Kdy začal vesmír? Lemaître, který měl možnost vyjádření, to označil jako „den bez včerejška“.

Cech astronomů neocenil, že by byl narušen jeho konsenzus, a to, co nyní nazýváme teorií „Velkého třesku“, vymyslel kritik a bylo zamýšleno jako hanlivé. Ano, všechno na začátku prostě „praštilo“ a odtud se odvíjelo! Směšný.

Navzdory pozdějším neshodám Albert Einstein velmi obdivoval Lemaîtrovu práci, přičemž oba cestovali v roce 1933 do Kalifornie na řadu seminářů o své práci.

„Toto je nejkrásnější a nejuspokojivější vysvětlení stvoření, jaké jsem kdy poslouchal,“ řekl Einstein z Lemaîtrových teorií na jejich společné cestě.

Einstein nemyslel pojmem „stvoření“ biblickou zprávu o osobním Bohu, který stvořil z lásky, ale Lemaître neměl vůbec žádný problém vidět, jak víra - božské stvoření z ničeho - a Velký třesk, který, jak se zdá, vypadají právě takto , byly kompatibilní.

Teorie velkého třesku, která se nyní setkává s širokým přijetím, vyžaduje, aby na prvním místě bylo něco, co by mohlo „bouchnout“. A odkud se to vzalo? Co tam bylo předtím, než bylo něco bouchnout? Nic?

Předchozí konsensus o vesmíru se zdráhal přijmout myšlenku „začátku“. Znělo to až příliš jako první slova hebrejské bible: „Na počátku Bůh stvořil.“

A když nic, jak z toho může něco vzejít? To je nyní metafyzika, o které nám astronomie nemůže nic říct. Astronomie, stejně jako všechna odvětví fyziky, vyžaduje, aby bylo možné něco pozorovat, než bude moci vykonávat svou práci.

Velký třesk, přestože ho vědci slabí v metafyzice používají k „vysvětlení“ toho, že počátky vesmíru vylučují božské stvoření, ve skutečnosti ukazuje - sugestivně, ale nikoli definitivně - na komplementaritu mezi astronomií a biblickým zjevením, pochopeno správně.

Předchozí konsensus o vesmíru se zdráhal přijmout myšlenku „začátku“. Znělo to až příliš jako první slova hebrejské bible: „Na počátku Bůh stvořil ...“

Byl tedy navržen alternativní „ustálený stav“, ve kterém se emise z Velkého třesku zrychlovaly směrem od centrálního výbuchu, ale s klesající rychlostí zrychlení v důsledku gravitační síly. Síla gravitace nakonec překonala počáteční hybnost z Velkého třesku a vesmír by se zpomalil, dokud se expanze neobrátila, a gravitace přitáhla hmotu vesmíru zpět ke středu, což vedlo k tomu, že vše zmizelo ve „velké krizi“. " Potom by následoval další Velký třesk a tak to pokračovalo, vesmír by se neustále vytvářel a ničil, rozpínal a smršťoval se, bouchal a drtil.

Lemaître se touto linií neřídil, pravděpodobně ovlivněn biblickou myšlenkou, že stvoření je jedinečnou událostí, nikoli nekonečně iteračním procesem. Ale odkudkoli pocházela Lemaîtreova intuice, byl by to důkaz, který by určoval pravdu. V roce 1998 astronomové pozorující supernovy - explodující hvězdy - zjistili, že rychlost zrychlování rostla, ne klesala. Bang, ale žádná krize.

Lemaîtrova práce, nyní obhájená, byla dlouho přehlížena ve prospěch ostatních astronomů, kterým byl rovnocenný nebo nadřazený. To bylo částečně způsobeno protináboženskými předsudky. Vědci si o sobě myslí, že jsou bez předsudků, což je další široce uznávaný návrh, pro který chybí důkazy.

Otec Raymond J. de Souza, „Zákon Hubble-Lemaître.“ Národní pošta, (Kanada) 3. listopadu 2018.

Přetištěno se svolením Národní pošta a o. de Souza.


Stáhnout teď!

Usnadnili jsme vám hledání elektronických knih ve formátu PDF bez nutnosti kopat. A tím, že máte přístup k našim elektronickým knihám online nebo je ukládáte do počítače, máte pohodlné odpovědi s výukovým programem Hubble Law Lecture Tutorial. Chcete-li začít hledat Hubble Law Lecture Tectorial, máte pravdu, když najdete naši webovou stránku, která obsahuje obsáhlou sbírku příruček.
Naše knihovna je největší z nich, kde jsou zastoupeny doslova stovky tisíc různých produktů.

Nakonec dostanu tuto e-knihu, děkuji za všechny tyto výukové přednášky o Hubbleově zákoně, které teď mohu získat!

Nemyslel jsem si, že to bude fungovat, můj nejlepší kamarád mi ukázal tento web a je to tak! Získávám svoji nejhledanější elektronickou knihu

wtf tento skvělý ebook zdarma ?!

Moji přátelé jsou tak šílení, že nevědí, jak mám všechny ty vysoce kvalitní ebooky, které nemají!

Získat kvalitní e-knihy je velmi snadné)

tolik falešných stránek. toto je první, který fungoval! Mnohokrát děkuji

wtffff tomu nerozumím!

Stačí kliknout na tlačítko a poté stáhnout tlačítko a dokončit nabídku pro zahájení stahování e-knihy. Pokud existuje průzkum, který trvá jen 5 minut, vyzkoušejte jakýkoli průzkum, který vám vyhovuje.


Edwin Hubble

Hubble Edwina Powella (1889 - 1953)

Edwin byl americký astronom, inspirovaný sci-fi knihami, které četl jako dítě. Vystudoval právnickou filozofii na Oxfordské univerzitě a poté se vrátil na univerzitu (tentokrát na University of Chicago), kde studoval astronomii. Nedlouho poté byl přijat kalifornskou observatoří Mount Wilson na pomoc při stavbě jejich nového dalekohledu. Před přijetím práce však dokončil doktorát z astronomie, nastoupil do americké armády a absolvoval služební cestu v první světové válce.

Při práci na hoře Wilson Edwin pomocí dalekohledu observatoře dokázal, že jiné galaxie existují i ​​mimo Mléčnou dráhu. Za tímto účelem porovnal různé stupně svítivosti mezi proměnnými hvězdami Cepheid. Dokázal odhadnout, že „mlhovina“ Andromedy byla od Mléčné dráhy vzdálena téměř 900 000 světelných let, a proto to musí být její vlastní galaxie. Přejmenována na galaxii Andromeda, později se ukázalo, že je mnohem vzdálenější, ve vzdálenosti téměř 2,48 milionu světelných let.

Na začátku 20. let začal Edwin studovat spektrální linie galaxií, zejména jejich spektrální posuny. Společně s astronomem Miltonem Humasonem publikovali svou práci společně v roce 1929. Práce předpokládala, že rudý posuv emise z galaxie (který ukázal, že všechny galaxie se od sebe vzdalují a vesmír se rozpíná) přímo souvisí s vzdálenost galaxie od Země. Jinými slovy, recesní rychlost galaxie se zvyšuje s její vzdáleností od Země. Tento jednoduchý vztah se stal známým jako Hubbleův zákon.


12.3: Hubbleův zákon

O dva roky později, v roce 1929, Hubble potvrdil, že se vesmír rozpíná. Hubble byl také schopen odvodit recesní rychlosti řady objektů ze spektrálních červených posunů, které pozoroval.

Zákon Hubble & rsquos říká, že rychlost recese objektu & rsquos je úměrná vzdálenosti od pozorovatele. Ve formě rovnice je Hubbleův zákon popsán:

v & ampequals H Ó d

  • proti je rychlost objektu v km / s
  • d je vzdálenost k objektu v megaparsecích, Mpc, kde 1 Mpc & amp; ampequals 1 milion parseků a
  • H Ó Hubbleova konstanta nebo Hubbleův parametr, poměr mezi d a proti také známý jako rychlost expanze v (km / s) / Mpc nebo jednoduše km / s / Mpc.

Co znamená jednotka km / s / Mpc? Km / s je rychlost, kilometry za sekundu. Většina z nás je zvyklá na rychlost v mílích za hodinu nebo v mílích za hodinu. Rychlost km / s je mnohem rychlejší, než jsme zvyklí, rychlost 1 km / s je přibližně 2237 mil / h. Megaparsec, Mpc, je konkrétní vzdálenost, přibližně 3,26 milionu světelných let, 30,86krát a 10 18 kilometrů nebo 1,92krát a 10 19 mil. Km / s / Mpc je jednotka rychlosti na vzdálenost, rychlost na megaparsec nebo asi 3,26 milionu světelných let.

Rovnici Hubbleova a rsquosova zákona lze přeskupit tak, aby řešila vzdálenost objektu a rsquos:

v & ampequals H Ó d

d & ampequals v / H Ó

S právem Hubble & rsquos uspořádaným v této formě lze určit vzdálenost k objektu jako vzdálená galaxie nebo kvazar určením rychlosti recese objektu & rsquos ze spektrálního červeného posunu objektu & rsquos a znalostí parametru Hubble.

S porozuměním vztahu mezi rudým posunem objektu a rsquos, jeho ustupující rychlostí a vzdáleností se práce obrátila k určení hodnoty parametru Hubble, H Ó . Správný nebo alespoň blízký parametr HST by vedl astronomy a kosmology k tomu, aby určovali nejen vzdálenosti k těmto galaxiím, ale i věk samotného pozorovatelného vesmíru. Zákon Hubble & rsquos se vztahuje na galaxie a objekty, které jsou konkrétně extrémně daleko, více než 10 megaparseků od pozorovatele.


Obsah

Deset let předtím, než Hubble provedl svá pozorování, řada fyziků a matematiků vytvořila konzistentní teorii rozpínajícího se vesmíru pomocí Einsteinových polních rovnic obecné relativity. Aplikování nejobecnějších principů na podstatu vesmíru přineslo dynamické řešení, které bylo v rozporu s tehdy převládající představou o statickém vesmíru.

Slipherova pozorování Upravit

V roce 1912 změřil Vesto Slipher první Dopplerův posun „spirální mlhoviny“ (zastaralý termín pro spirální galaxie) a brzy zjistil, že téměř všechny takové mlhoviny ustupují ze Země. Nepochopil kosmologické důsledky této skutečnosti a v té době bylo skutečně velmi kontroverzní, zda tyto mlhoviny byly či nebyly „ostrovními vesmíry“ mimo naši Mléčnou dráhu. [19] [20]

FLRW rovnice Upravit

V roce 1922 odvodil Alexander Friedmann své Friedmannovy rovnice z Einsteinových polních rovnic, což ukazuje, že vesmír by se mohl rozpínat rychlostí vypočítatelnou podle rovnic. [21] Parametr používaný Friedmannem je dnes známý jako faktor měřítka a lze jej považovat za měřítko invariantní formu konstanty proporcionality Hubbleova zákona. Georges Lemaître nezávisle našel podobné řešení ve své práci z roku 1927, o které pojednává následující část. Friedmannovy rovnice jsou odvozeny vložením metriky pro homogenní a izotropní vesmír do Einsteinových polních rovnic pro kapalinu s danou hustotou a tlakem. Tato myšlenka rozšiřujícího se časoprostoru by nakonec vedla k teoriím kosmologie o velkém třesku a ustáleném stavu.

Lemaîtrova rovnice Upravit

V roce 1927, dva roky předtím, než Hubble publikoval svůj vlastní článek, belgický kněz a astronom Georges Lemaître jako první publikoval výzkum odvozený od toho, co je nyní známé jako Hubbleův zákon. Podle kanadského astronoma Sidneyho van den Bergha „objev expanze vesmíru z roku 1927, který vydal Lemaître, byl publikován ve francouzštině v časopise s nízkým dopadem. V anglickém překladu tohoto článku z roku 1931, který byl velmi působivý, byl změněn kritický vztah vynecháním odkazu na to, co je nyní známé jako Hubblova konstanta. “ [22] Nyní je známo, že změny v přeloženém článku provedl sám Lemaître. [10] [23]

Tvar vesmíru Upravit

Před příchodem moderní kosmologie se hodně hovořilo o velikosti a tvaru vesmíru. V roce 1920 proběhla mezi Harlowem Shapleyem a Heberem D. Curtisem debata o Shapley – Curtisové o této otázce. Shapley tvrdil, že jde o malý vesmír o velikosti galaxie Mléčná dráha, a Curtis tvrdil, že vesmír byl mnohem větší. Problém byl vyřešen v nadcházejícím desetiletí vylepšenými pozorováními z HST.

Cefeidské proměnné hvězdy mimo Mléčnou dráhu Upravit

Edwin Hubble vykonával většinu svých profesionálních astronomických pozorovacích prací na observatoři Mount Wilson [24], kde byl v té době nejmocnější dalekohled na světě. Jeho pozorování cefidových proměnných hvězd ve „spirálních mlhovinách“ mu umožnilo vypočítat vzdálenosti k těmto objektům. Překvapivě bylo zjištěno, že tyto objekty jsou ve vzdálenostech, které je umisťovaly dobře mimo Mléčnou dráhu. Nadále byli voláni mlhoviny, a to bylo jen postupně, že termín galaxie nahradil to.

Kombinace červených posunů s měřením vzdálenosti Upravit

Parametry, které se objevují v Hubblově zákoně, rychlosti a vzdálenosti, nejsou přímo měřeny. Ve skutečnosti určujeme, řekněme, jas supernovy, který poskytuje informace o její vzdálenosti a červeném posuvu z = ∆λ/λ spektra záření. Jas a parametr korelovaný pomocí HST z.

Při kombinaci měření vzdáleností galaxií s měřením rudých posunů spojených s galaxiemi Vesta Sliphera a Miltona Humasona objevil Hubble hrubou proporcionalitu mezi rudým posunem objektu a jeho vzdáleností. Ačkoli tam byl značný rozptyl (nyní je známo, že je způsoben zvláštními rychlostmi - „Hubbleův tok“ se používá k označení oblasti vesmíru dostatečně daleko na to, aby rychlost recese byla větší než místní zvláštní rychlosti), Hubble dokázal vykreslit trendová čára ze 46 galaxií, které studoval, a získá hodnotu pro Hubbleovu konstantu 500 km / s / Mpc (mnohem vyšší, než je aktuálně přijímaná hodnota kvůli chybám v jeho kalibracích vzdálenosti, viz kosmický distanční žebřík pro podrobnosti).

V době objevení a vývoje Hubbleova zákona bylo přijatelné vysvětlit fenomén rudého posuvu jako Dopplerův posun v kontextu speciální relativity a použít Dopplerův vzorec k přiřazení rudého posuvu z s rychlostí. Dnes, v kontextu obecné relativity, rychlost mezi vzdálenými objekty závisí na volbě použitých souřadnic, a proto lze červený posun stejně popsat jako Dopplerův posun nebo kosmologický posun (nebo gravitační) v důsledku rozpínajícího se prostoru nebo některých kombinace těchto dvou. [28]

Hubbleův diagram Upravit

Hubbleův zákon lze snadno zobrazit v „Hubbleově diagramu“, ve kterém je rychlost (předpokládaná přibližně úměrná červenému posuvu) objektu vynesena s ohledem na jeho vzdálenost od pozorovatele. [29] Přímka pozitivního sklonu na tomto diagramu je vizuální znázornění Hubblova zákona.

Kosmologická konstanta opuštěna Upravit

Poté, co byl objeven Hubbleův objev, Albert Einstein opustil svou práci na kosmologické konstantě, kterou navrhl, aby upravil své rovnice obecné relativity tak, aby jim umožnily vytvořit statické řešení, které považoval za správný stav vesmíru. Einsteinovy ​​rovnice ve svém nejjednodušším tvarovém modelu generovaly buď rozpínající se nebo smršťující se vesmír, takže byla uměle vytvořena Einsteinova kosmologická konstanta, aby zvrátila rozpínání nebo smrštění, aby získala dokonalý statický a plochý vesmír. [30] Po Hubbleově objevu, že se vesmír ve skutečnosti rozpíná, nazval Einstein svůj chybný předpoklad, že vesmír je statický, svou „největší chybou“. [30] Obecná relativita sama o sobě mohla předpovídat rozpínání vesmíru, které (pomocí pozorování, jako je ohýbání světla velkou hmotou nebo precese dráhy Merkuru), bylo možné experimentálně pozorovat a srovnávat s jeho teoretickými výpočty. pomocí konkrétních řešení rovnic, které původně formuloval.

V roce 1931 podnikl Einstein výlet na observatoř Mount Wilson, aby poděkoval Hubbleovi za poskytnutí základny pro pozorování moderní kosmologie. [31]

Kosmologická konstanta si v posledních desetiletích znovu získala pozornost jako hypotéza temné energie. [32]

Objev lineárního vztahu mezi rudým posuvem a vzdáleností ve spojení s předpokládaným lineárním vztahem mezi recesní rychlostí a rudým posuvem přináší přímý matematický výraz pro Hubbleův zákon takto:

  • v < displaystyle v> je recesní rychlost, obvykle vyjádřená v km / s.
  • H0 je Hubblova konstanta a odpovídá hodnotě H <( Displaystyle H>) (často označována jako) Hubbleův parametr což je hodnota, která je časově závislá a kterou lze vyjádřit pomocí faktoru měřítka) ve Friedmannových rovnicích přijatých v době pozorování označených indexem 0. Tato hodnota je stejná v celém vesmíru pro danou časovou dobu.
  • D < Displaystyle D> je správná vzdálenost (která se může v průběhu času měnit, na rozdíl od vzdálenosti, která je konstantní) od galaxie k pozorovateli, měřeno v megaparsecích (Mpc), ve 3 prostoru definovaném daným kosmologickým časem . (Rychlost recese je spravedlivá proti = dD / dt).

Hubbleův zákon je považován za základní vztah mezi recesní rychlostí a vzdáleností. Vztah mezi recesní rychlostí a rudým posunem však závisí na přijatém kosmologickém modelu a není stanoven, s výjimkou malých rudých posunů.

Na vzdálenosti D větší než poloměr Hubblovy koule rHS , objekty ustupují rychlostí vyšší, než je rychlost světla (Vidět Použití správné vzdálenosti pro diskusi o významu tohoto):

Protože Hubbleova „konstanta“ je konstanta pouze v prostoru, nikoli v čase, může se poloměr Hubblovy koule v různých časových intervalech zvětšovat nebo zmenšovat. Dolní index „0“ označuje dnes hodnotu Hubblovy konstanty. [25] Současné důkazy naznačují, že rozpínání vesmíru se zrychluje (vidět Zrychlující se vesmír), což znamená, že pro každou danou galaxii se rychlost recese dD / dt v průběhu času zvyšuje, jak se galaxie pohybuje na větší a větší vzdálenosti, ale předpokládá se, že parametr Hubble ve skutečnosti s časem klesá, což znamená, že kdybychom měli podívej se na některé pevný vzdálenost D a sledujte, jak tuto vzdálenost prochází řada různých galaxií, pozdější galaxie tuto vzdálenost projdou menší rychlostí než ty předchozí. [34]

Rychlost rudého posuvu a rychlost recese Upravit

Červený posuv lze měřit stanovením vlnové délky známého přechodu, jako jsou vodíkové α-čáry pro vzdálené kvasary, a nalezením zlomkového posunu ve srovnání se stacionární referencí. Červený posuv je tedy pro experimentální pozorování jednoznačné množství. Vztah rudého posuvu k recesní rychlosti je další věc. Pro rozsáhlou diskusi viz Harrison. [35]

Rychlost červeného posuvu Upravit

Rudý posuv z je často popisován jako a rychlost rudého posuvu, což je recesní rychlost, která by vedla ke stejnému rudému posuvu -li bylo to způsobeno lineárním Dopplerovým jevem (což však není tento případ, protože posun je částečně způsoben kosmologickou expanzí prostoru a protože příslušné rychlosti jsou příliš velké na to, aby bylo možné použít nerelativistický vzorec pro Dopplerův posun ). Tato rychlost červeného posunu může snadno překročit rychlost světla. [36] Jinými slovy, k určení rychlosti rudého posuvu protirs, vztah:

se používá. [37] [38] To znamená, že existuje žádný zásadní rozdíl mezi rychlostí rudého posuvu a rudým posunem: jsou přísně proporcionální a nesouvisí s žádným teoretickým uvažováním. Motivace terminologie „rychlosti rudého posuvu“ spočívá v tom, že rychlost rudého posuvu souhlasí s rychlostí ze zjednodušení tzv. Fizeau-Dopplerova vzorce nízkou rychlostí. [39]

Tady, λÓ, λE jsou pozorované a emitované vlnové délky. „Rychlost rudého posuvu“ protirs není tak jednoduše spojen se skutečnou rychlostí při větších rychlostech a tato terminologie vede ke zmatku, pokud je interpretována jako skutečná rychlost. Dále je diskutováno spojení mezi rychlostí rudého posuvu nebo rudého posuvu a recesní rychlostí. Tato diskuse je založena na Sartori. [40]

Recesní rychlost Upravit

Předpokládat R (t) se nazývá měřítko vesmíru se zvětšuje, jak se vesmír rozpíná způsobem, který závisí na vybraném kosmologickém modelu. Jeho význam je, že všechny měřené správné vzdálenosti D (t) mezi společnými body se úměrně zvyšuje R. (Společně se pohybující body se vůči sobě nepohybují, kromě případů, kdy dojde k rozšíření prostoru.) Jinými slovy:

kde t0 je nějaký referenční čas. Pokud je světlo vyzařováno z galaxie současně tE a přijata námi v t0, je redshifted kvůli rozšíření prostoru, a tento redshift z je jednoduše:

Předpokládejme, že galaxie je vzdálená Da tato vzdálenost se časem mění tempem dtD. Říkáme této míře recese „rychlost recese“ protir:

Hubbleovu konstantu nyní definujeme jako

a objevte Hubbleův zákon:

Z tohoto pohledu je Hubbleův zákon základním vztahem mezi (i) recesní rychlostí přispívanou expanzí prostoru a (ii) vzdáleností k objektu, spojením mezi červeným posunem a vzdáleností je berle používaná k propojení Hubbleova zákona s pozorováním. Tento zákon může souviset s rudým posunem z přibližně provedením rozšíření řady Taylor:

Pokud vzdálenost není příliš velká, všechny ostatní komplikace modelu se stanou malými korekcemi a časovým intervalem je jednoduše vzdálenost vydělená rychlostí světla:

Podle tohoto přístupu vztah cz = protir je aproximace platná při nízkých červených posuvech, která má být nahrazena relací při velkých červených posuvech, která je závislá na modelu. Viz obrázek rychlost-červený posun.

Pozorovatelnost parametrů Upravit

Přísně vzato, ani jeden proti ani D ve vzorci jsou přímo pozorovatelné, protože jsou to vlastnosti Nyní galaxie, zatímco naše pozorování se týká galaxie v minulosti, v době, kdy ji světlo, které v současné době vidíme, opustilo.

Pro relativně blízké galaxie (rudý posuv z mnohem méně než jednota), proti a D se moc nezmění a proti lze odhadnout pomocí vzorce kde. = z C < displaystyle v = zc> C je rychlost světla. To dává empirický vztah nalezený Hubbleem.

Pro vzdálené galaxie proti (nebo D) nelze vypočítat z z bez zadání podrobného modelu H se mění s časem. Rudý posuv ani přímo nesouvisí s rychlostí recese v době, kdy světlo vycházelo, ale má jednoduchou interpretaci: (1 + z) je faktor, kterým se vesmír rozšířil, zatímco foton putoval k pozorovateli.

Rychlost expanze vs. relativní rychlost Upravit

Při použití Hubbleova zákona k určení vzdáleností lze použít pouze rychlost v důsledku rozpínání vesmíru. Vzhledem k tomu, že se gravitačně interagující galaxie pohybují vzájemně nezávisle na expanzi vesmíru [42], je při použití Hubbleova zákona nutné tyto relativní rychlosti, zvané zvláštní rychlosti, zohlednit.

Efekt Finger of God je jedním z důsledků tohoto jevu. V systémech, které jsou gravitačně vázány, jako jsou galaxie nebo náš planetární systém, má rozpínání vesmíru mnohem slabší účinek než přitažlivá gravitační síla.

Časová závislost parametru Hubble Edit

Při definování bezrozměrného parametru zpomalení

Z toho je patrné, že Hubbleův parametr s časem klesá, ledaže druhý může nastat pouze v případě, že vesmír obsahuje fantomovou energii, považovanou za teoreticky poněkud nepravděpodobnou. Q & lt - 1 < displaystyle q & lt-1>

Idealizovaný Hubbleův zákon Upravit

Matematická derivace idealizovaného Hubblova zákona pro rovnoměrně se rozpínající vesmír je poměrně elementární věta o geometrii v trojrozměrném kartézském / newtonovském souřadnicovém prostoru, který je považován za metrický prostor a je zcela homogenní a izotropní (vlastnosti se nemění s umístěním) nebo směr). Simply stated the theorem is this:

Any two points which are moving away from the origin, each along straight lines and with speed proportional to distance from the origin, will be moving away from each other with a speed proportional to their distance apart.

In fact this applies to non-Cartesian spaces as long as they are locally homogeneous and isotropic, specifically to the negatively and positively curved spaces frequently considered as cosmological models (see shape of the universe).

An observation stemming from this theorem is that seeing objects recede from us on Earth is not an indication that Earth is near to a center from which the expansion is occurring, but rather that every observer in an expanding universe will see objects receding from them.

Ultimate fate and age of the universe Edit

The value of the Hubble parameter changes over time, either increasing or decreasing depending on the value of the so-called deceleration parameter q , which is defined by

In a universe with a deceleration parameter equal to zero, it follows that H = 1/t, kde t is the time since the Big Bang. A non-zero, time-dependent value of q simply requires integration of the Friedmann equations backwards from the present time to the time when the comoving horizon size was zero.

It was long thought that q was positive, indicating that the expansion is slowing down due to gravitational attraction. This would imply an age of the universe less than 1/H (which is about 14 billion years). For instance, a value for q of 1/2 (once favoured by most theorists) would give the age of the universe as 2/(3H). The discovery in 1998 that q is apparently negative means that the universe could actually be older than 1/H. However, estimates of the age of the universe are very close to 1/H.

Olbers' paradox Edit

The expansion of space summarized by the Big Bang interpretation of Hubble's law is relevant to the old conundrum known as Olbers' paradox: If the universe were infinite in size, static, and filled with a uniform distribution of stars, then every line of sight in the sky would end on a star, and the sky would be as bright as the surface of a star. However, the night sky is largely dark. [43] [44]

Since the 17th century, astronomers and other thinkers have proposed many possible ways to resolve this paradox, but the currently accepted resolution depends in part on the Big Bang theory, and in part on the Hubble expansion: In a universe that exists for a finite amount of time, only the light of a finite number of stars has had enough time to reach us, and the paradox is resolved. Additionally, in an expanding universe, distant objects recede from us, which causes the light emanated from them to be redshifted and diminished in brightness by the time we see it. [43] [44]

Dimensionless Hubble constant Edit

Instead of working with Hubble's constant, a common practice is to introduce the dimensionless Hubble constant, usually denoted by h, and to write Hubble's constant H0 tak jako h × 100 km s −1 Mpc −1 , all the relative uncertainty of the true value of H0 being then relegated to h. [45] The dimensionless Hubble constant is often used when giving distances that are calculated from redshift z using the formula dC / H0 × z . Od té doby H0 is not precisely known, the distance is expressed as:

In other words, one calculates 2998×z and one gives the units as Mpc h − 1 >h^<-1>> or h − 1 Mpc . < ext< Mpc>>.>

Occasionally a reference value other than 100 may be chosen, in which case a subscript is presented after h to avoid confusion e.g. h70 denotes H 0 = 70 h 70 =70,h_<70>> km s −1 Mpc −1 , which implies h 70 = h / 0.7 =h/0.7> .

This should not be confused with the dimensionless value of Hubble's constant, usually expressed in terms of Planck units, obtained by multiplying H0 by 1.75 × 10 −63 (from definitions of parsec and tP), for example for H0=70, a Planck unit version of 1.2 × 10 −61 is obtained.

The value of the Hubble constant is estimated by measuring the redshift of distant galaxies and then determining the distances to them by some other method than Hubble's law. This approach forms part of the cosmic distance ladder for measuring distances to extragalactic objects. Uncertainties in the physical assumptions used to determine these distances have caused varying estimates of the Hubble constant. [2]

The observations of astronomer Walter Baade led him to define distinct "populations" for stars (Population I and Population II). The same observations led him to discover that there are two types of Cepheid variable stars. Using this discovery he recalculated the size of the known universe, doubling the previous calculation made by Hubble in 1929. [47] [48] [49] He announced this finding to considerable astonishment at the 1952 meeting of the International Astronomical Union in Rome.

In October 2018, scientists presented a new third way (two earlier methods, one based on redshifts and another on the cosmic distance ladder, gave results that do not agree), using information from gravitational wave events (especially those involving the merger of neutron stars, like GW170817), of determining the Hubble constant. [50] [51]

In July 2019, astronomers reported that a new method to determine the Hubble constant, and resolve the discrepancy of earlier methods, has been proposed based on the mergers of pairs of neutron stars, following the detection of the neutron star merger of GW170817, an event known as a dark siren. [52] [53] Their measurement of the Hubble constant is 73.3 +5.3
−5.0 (km/s)/Mpc. [54]

Also in July 2019, astronomers reported another new method, using data from the Hubble Space Telescope and based on distances to red giant stars calculated using the tip of the red-giant branch (TRGB) distance indicator. Their measurement of the Hubble constant is 69.8 +1.9
−1.9 (km/s)/Mpc. [55] [56] [57]

Earlier measurement and discussion approaches Edit

For most of the second half of the 20th century, the value of H 0 > was estimated to be between 50 and 90 (km/s)/Mpc .

The value of the Hubble constant was the topic of a long and rather bitter controversy between Gérard de Vaucouleurs, who claimed the value was around 100, and Allan Sandage, who claimed the value was near 50. [58] In 1996, a debate moderated by John Bahcall between Sidney van den Bergh and Gustav Tammann was held in similar fashion to the earlier Shapley–Curtis debate over these two competing values.

This previously wide variance in estimates was partially resolved with the introduction of the ΛCDM model of the universe in the late 1990s. With the ΛCDM model observations of high-redshift clusters at X-ray and microwave wavelengths using the Sunyaev–Zel'dovich effect, measurements of anisotropies in the cosmic microwave background radiation, and optical surveys all gave a value of around 70 for the constant. [ Citace je zapotřebí ]

More recent measurements from the Planck mission published in 2018 indicate a lower value of 67.66 ± 0.42 , although, even more recently, in March 2019, a higher value of 74.03 ± 1.42 has been determined using an improved procedure involving the Hubble Space Telescope. [59] The two measurements disagree at the 4.4σ level, beyond a plausible level of chance. [60] The resolution to this disagreement is an ongoing area of research. [61]

See table of measurements below for many recent and older measurements.

Acceleration of the expansion Edit

A value for q measured from standard candle observations of Type Ia supernovae, which was determined in 1998 to be negative, surprised many astronomers with the implication that the expansion of the universe is currently "accelerating" [62] (although the Hubble factor is still decreasing with time, as mentioned above in the Interpretation section see the articles on dark energy and the ΛCDM model).

Matter-dominated universe (with a cosmological constant) Edit

Matter- and dark energy-dominated universe Edit

If the universe is both matter-dominated and dark energy-dominated, then the above equation for the Hubble parameter will also be a function of the equation of state of dark energy. So now:

Li w is constant, then

If dark energy does not have a constant equation-of-state w, then

Other ingredients have been formulated recently. [64] [65] [66]

Hubble time Edit

This is slightly different from the age of the universe which is approximately 13.8 billion years. The Hubble time is the age it would have had if the expansion had been linear, and it is different from the real age of the universe because the expansion is not linear they are related by a dimensionless factor which depends on the mass-energy content of the universe, which is around 0.96 in the standard ΛCDM model.

We currently appear to be approaching a period where the expansion of the universe is exponential due to the increasing dominance of vacuum energy. In this regime, the Hubble parameter is constant, and the universe grows by a factor E each Hubble time:

Likewise, the generally accepted value of 2.27 Es −1 means that (at the current rate) the universe would grow by a factor of e 2.27 > in one exasecond.

Over long periods of time, the dynamics are complicated by general relativity, dark energy, inflation, etc., as explained above.

Hubble length Edit

Hubble volume Edit

Multiple methods have been used to determine the Hubble constant. "Late universe" measurements using calibrated distance ladder techniques have converged on a value of approximately 73 km/s/Mpc . Since 2000, "early universe" techniques based on measurements of the cosmic microwave background have become available, and these agree on a value near 67.7 km/s/Mpc . (This is accounting for the change in the expansion rate since the early universe, so is comparable to the first number.) As techniques have improved, the estimated measurement uncertainties have shrunk, but the range of measured values has not, to the point that the disagreement is now statistically significant. This discrepancy is called the Hubble tension. [68] [69] [70]

As of 2020 [update] , the cause of the discrepancy is not understood. In April 2019, astronomers reported further substantial discrepancies across different measurement methods in Hubble constant values, possibly suggesting the existence of a new realm of physics not currently well understood. [60] [71] [72] [73] [74] By November 2019, this tension had grown so far that some physicists like Joseph Silk had come to refer to it as a "possible crisis for cosmology", as the observed properties of the universe appear to be mutually inconsistent. [75] In February 2020, the Megamaser Cosmology Project published independent results that confirmed the distance ladder results and differed from the early-universe results at a statistical significance level of 95%. [76] In July 2020, measurements of the cosmic background radiation by the Atacama Cosmology Telescope predict that the Universe should be expanding more slowly than is currently observed. [77]


Hubble’s Law

We need to be fair here: Edwin Hubble‘s discoveries were indipendently found by Georges Lemaître too. So the law should be called Hubble-Lemaître law. But still, in the scientific community, everybody recalls Hubble’s name only. That is why we wanted to put a feature image above that portraits both scientists. We ask forgiveness to Lemaître, but we shall follow the universal terminology.

Hubble’s law gave the birth to modern cosmology because it has found evidence of a striking fact about our observable universe: the universe is expanding.

This lecture will illustrate the path to the discovery of such an outstanding fact and will also give the mathematical rule of such discovery.

We have learnt from the Nature of Light lecture that light is an EM radiation, and we can obtain the spectrum of all EM radiations, practically the “fingerprint” of the examined EM radiation. So, as all the astronomers do, Edwing Hubble had a natural inclination to attach a spectrograph to his telescope for any observations. To his great astonishment, he found out that several nebulae appeared to be completely different objects, much farther than expected. They were entire galaxies, not nebulae, distant islands of stars, most of them presenting an overwhelming feature: a red shift of their spectra. In other words, given a single element in the spectrum, its absortion lines were shifted towards the longer wavelenghts. According to the Doppler Effect this could only mean that the objects observed were all moving away from the Earth.

By observing the apparent brightness and pulsation periods of Cepheid variables in several galaxies, he calculated the distance of those objects realizing that these objects were much farther away than expected, outside our own galaxy itself.

We will talk about Cepheid variables, but for now let’s say that those variable stars can be used as standard candles and by calculating their pulsating period and directly relate it to their luminosity, we obtain their distance.

Several galaxies were observed in the same fashion, and Hubble (and Lemaître, to be fair) obtained a direct relation between distance and Doppler Shift (in this case, a red shift). We have learnt this in the lecture about the Doppler effect:

So he managed to calculate the velocity at which the objects were moving away. Putting all things together, he issued this chart in 1929:

You can see that there is a direct relation between the recession velocity of a galaxy and its distance from the Earth. This relation HÓ has been calculated as: 71 km/s/Mpc:

It is obviously noted from the chart above that this direct relation (HÓ) is not really precise: the positions of the galaxies in the chart are almost consistent to a straight diagonal line, but there are few difficulties: the exact determination of their distance. As the observations become more precise, the Hubble constant HÓ has been more and more refined, and the charts related to it appeared more and more precise:

However, observations of Hubble Space Telescope to Cepheid variables and galaxies as far away as 30 Mpc (100 million ly) have lead the value of HÓ to 73/km/s/Mpc. So, because the value of HÓ is still somewhat uncertain, astronomers often prefer to express the distance of remote galaxies in terms of red shift z (which can be measured very accurately), thus creating a Hubble law chart like this:

Where the value of z is on the x-axis against the value of Δm on the y-axis.

The cosmological implications of such a discovery is that, at very large scales, the universe is expanding, inflating. That concept has lead scientists to the idea of an inflationary universe which started its expansion immediately after the Big Bang. This was a revolution that lead Einstein himself to abandon the idea of a cosmological constant, a factor in the equation to preserve a stationary idea of the universe.

Not all the galaxies show a red shift, though. There are many of them, in our Local Group, that show a blue shift (approaching). Cosmically speaking, these galaxies are part of a neighbourhood of galaxies (including M31 Andromeda Galaxy) who are moving towards us due to gravitational effects.

But what does an expanding universe exactly mean?

Well, there is no exact explanation for that, because we enter the realm of out-of-ordinary experience for us human beings. For a start, the universe is NOT expanding inside a container, because there is no container in the first place. Therefore, it is already quite difficult for our limited minds to understand in depth the concept of an expanding universe. However, we can describe the general characteristics of such an expansion. Jak? With a raisin bread inflating from the action of yeast!

It is important to point out that each of the raisin moves away from each other, but there is really no center of inflation: If we were onboard another raisin we would see all the other raisin moving away from us. Likewise, our Milky Way is not at the center of the universe, but every single galaxy is moving away from the other, except the ones who are moving towards another due to gravitational effects (Andromeda Galaxy towards the Milky Way).

How much the remote objects move away one another? We saw that it does depend on their distance. For example, quasar 3C273 in Virgo constellation, moves at 51,000 km/s away from us, as we see in this example. And the more it moves away, the more recession speed it will have.

Such a speed it is quite remarkable, but if we look back at the origins of our universe, something really astonishing comes up: the initial expansion of the universe, at the very early stages after the Big Bang, was faster than the speed of light itself!

Of course you know that nothing can be faster than the speed of light C. But this is true INSIDE our universe, in other words, inside the container of all the laws of physics that we know. However, the container itself expanded faster than c and this does not break any known law of physics.

As a matter of fact, there are objects that are so distant that their recession speeds go beyond the speed of light, but this cannot be assessed by the Doppler effect. We will talk about this when we will cover the concept of Cosmological Shift.


Obsah

He was born in La Crosse, Wisconsin to D. D. MacMillan, who was in the lumber business, and Mary Jane McCrea. His brother, John H. MacMillan, headed the Cargill Corporation from 1909 to 1936. MacMillan graduated from La Crosse High School in 1888. In 1889 he attended Lake Forest College, then entered the University of Virginia. Later in 1898 he earned an A.B. degree from Fort Worth University, which was then a Methodist university in Texas. He performed his graduate work at the University of Chicago, earning a master's degree in 1906 and a PhD in 1908. In 1907, prior to completing his PhD, he joined the staff of the University of Chicago as a research assistant in geology. In 1908 he became an associate in mathematics, then in 1909 he began instruction in astronomy at the same institution. His career as a professor began in 1912 when he became an assistant professor. In 1917 the U.S. declared war on Germany, and Dr. MacMillan served as a major in the U.S. army's ordnance department during World War I. Following the war he became associate professor in 1919, then full professor in 1924. MacMillan retired in 1936. [1] [3] [4]

In a 1958 paper about MacMillan's work on cosmology, Richard Schlegel introduced MacMillan as "best known to physicists for his three-volume Classical Mechanics" that remained in print for decades after MacMillan's 1936 retirement. [1] MacMillan published extensively on the mathematics of the orbits of planets and stars. In the 1920s, MacMillan developed a cosmology that presumed an unchanging, steady-state model of the universe. This was uncontroversial at the time, and indeed in 1918 Albert Einstein had also sought to adapt his relativity theories to the model using a cosmological constant. [5] MacMillan accepted that the radiance of stars came from then unknown processes that converted their mass into radiant energy. This perspective suggested that individual stars and the universe itself would ultimately go dark, which was called the "heat death" of the universe. MacMillan avoided the conclusion about the universe through a mechanism later known as the "tired-light hypothesis". He speculated that the light emitted by stars might re-create matter in its travels through space. [2]

MacMillan's work on cosmology lost influence in the 1930s after Hubble's Law became accepted. Edwin Hubble's 1929 publication, and earlier work by Georges Lemaître, reported on observations of entire galaxies far from the earth and its galaxy. The further away a galaxy is, the faster it is apparently moving away from the earth. Hubble's Law strongly suggested that universe is expanding. In 1948, a new version of a steady-state cosmology was proposed by Bondi, Gold, and Hoyle that was consistent with the measurements on distant galaxies. While the authors were apparently not aware of MacMillan's earlier work, there were substantial similarities. [1] [2] With the observation of the cosmic microwave background (CMB) in 1965, steady-state models of the universe have been rejected by most astronomers and physicists. The CMB is a prediction of the Big Bang model of an expanding universe.

MacMillan also had a distaste for Einstein's relativity theories. In a published debate in 1927, Macmillan invoked "postulates of normal intuition" to argue against them. He objected to the theories' inconsistency with an absolute scale of time. Einstein's theories predict that an observer will see that rapidly moving clocks tick more slowly than the observer's own clock. Later experiments amply confirmed this "time dilation" prediction of relativity theory. [6]

In an Associated Press report Dr. MacMillan speculated on the nature of interstellar civilizations, believing that they would be vastly more advanced than our own. "Out in the heavens, perhaps, are civilizations as far above ours as we are above the single cell, since they are so much older than ours." [ Citace je zapotřebí ]


Hubble law

In 1929 Edwin Hubble published his landmark discovery that distant spiral "nebulae" are receding from us at speeds proportional to their distances, implying that the Universe is expanding at a constant rate.

The linear relationship between the distance of a galaxy (D) and its cosmological recessional velocity (V) V = HxD, where H is Hubble's constant.

Hubble law - the principle that a distant galaxy's recessional velocity is proportional to its distance from Earth .

Now let's return to the discussion of the astronomer Hubble. Hubble, you will recall, determined the distance to the Andromeda galaxy by finding a Cepheid variable star there. This settled the question as to whether or not the spiral nebula were galaxies.

Binney, J. and Tremaine, S. Galactic Dynamics. Princeton, NJ: Princeton University Press, 1987.

- (n.)
The linear relation between the velocity of recession of a distant object and its distance from us, v = H0d.
human genome project - (n.) .

27.1 Quasars, 29.1 The Age of the Universe
Hubble Space Telescope6.2 Telescopes Today, 6.5 Observations outside Earth's Atmosphere, 6.5 Observations outside Earth's Atmosphere, 27.1 Quasars, 27.2 Supermassive Black Holes: What Quasars Really Are
Hubble time29.1 The Age of the Universe .

Law proposed by Edwin hubble in his landmark paper of 1929 claiming a linear relation between the distance of galaxies from us and their velocity of recession, deduced from the redshift in their spectra. The law can be stated as:
v = H0d .

with time variable Hubble parameter is satisfied exactly at all times by the metric radial distance D(t) which is the spatial separation at the common time t, so
"velocity" = dD/dt = H(t)D(t).

such an important discovery?
What does the value of the Hubble Constant tell us?
What methods do astronomers use to determine the mass of galaxies, and what are the limitations of those methods?
What is the significance of the Mass-to-Luminosity ratio?

This relationship is known as the

and the constant of proportionality H is the Hubble Constant. (See Figure 1.)
Obrázek 1
The Hubble Relationship and Law (Hubble 1929).

Bulk motions of distant galaxies deviating from the Hubble flow. vidět

HUBBLE CONSTANT: The constant of proportionality (designated H) between recession velocity and distance in the

. It is a constant of proportionality but not a constant in time, because it can change over the history of the universe.

Hubble constant The proportionality constant relating velocity and distance in the

the value, now around 75 km/s/Mpc, changes with time as the Universe expands. Hubble time Numerically the inverse of the Hubble constant it represents, in order of magnitude, the age of the universe.

According to this law, known as the

, the greater the distance of a galaxy, the faster it recedes. Derived from theoretical considerations and confirmed by observations, the velocity-distance law has made secure the concept of an expanding universe.

(with our adopted value of the Hubble constant H0 = 65 km/s/Mpc), we obtain distances of 660 Mpc for 3C 273 and 1340 Mpc for 3C 48. (More Precisely 25-1 discusses in more detail how these distances are determined and what they mean).

Hubble constant - the proportionality constant that arises from the

, the relationship between a galaxy's expansion velocity and the distance to that galaxy. An accurate value of the Hubble constant is required to know the critical density of the universe, as well as the age of the universe.

It should be noted that, on very large scales, Einstein's theory predicts departures from a strictly linear

. The amount of departure, and the type, depends on the value of the total mass of the universe. In this way a plot of recession velocity (or redshift) vs.

Not only does this background radiation demonstrate that such a big bang occurred, the speed of the galaxies increase with increasing distance from us (also called the

). With the age of the Universe at 13.7 billion years, we now have one variable solved when we run computer simulations of our Universe.

The premise of the method lies in the "

" which states that due to the general expansion of the universe, the velocity at which a galaxy is receding is proportional to the distance of that galaxy from us. Galaxies having the same redshift are thought to reside at the same distance from earth.

This motion can cause confusion when looking at a solar or galactic spectrum, because the expected redshift based on the simple

To do this, they must be moving very fast. This is exactly what the

shows! Furthermore, aliens living in other galaxies observed the exact same pattern from their galaxies. No matter where you stand, the rest of the Universe appears to be moving smoothly away from your position.

Q: Will the recommendation to rename the

to the Hubble-Lemaître law lead to other renamings?

In 1929, American astronomer Edwin Hubble matched up redshifts with distance estimates to the galaxies and uncovered something remarkable: the farther away a galaxy, the faster it's receding. This relation, the

, was renamed in 2018 by the International Astronomical Union to the Hubble-Lemaître law.


Podívejte se na video: Benfordův zákon - Jak nás klame intuice 3 - s Mirko Rokytou (Listopad 2022).