Что такое постоянная хаббла
Постоянная Хаббла
70 км/с. В моделях расширяющейся Вселенной постоянная Хаббла изменяется со временем, но термин «постоянная» оправдан тем, что в каждый данный момент времени во всех точках Вселенной постоянная Хаббла одинакова. Величина, обратная постоянной Хаббла, имеет смысл характерного времени расширения Вселенной на текущий момент. Для значения постоянной Хаббла, равной 70,4 (км/с)/Мпк (или 2,28·10 −18 c −1 ), время жизни Вселенной составляет около 4,38·10 17 с или 13,9·10 9 лет.
Примечания
См. также
Ссылки
Полезное
Смотреть что такое «Постоянная Хаббла» в других словарях:
ПОСТОЯННАЯ ХАББЛА — (обозначение Н0), показатель скорости удаления галактик (КРАСНОЕ СМЕЩЕНИЕ), который возрастает с увеличением расстояния от нас, согласно ЗАКОНУ ХАББЛА. Нулевой индекс означает, что эта величина определяет уровень расширения пространства в… … Научно-технический энциклопедический словарь
Хаббла закон — Закон Хаббла (закон всеобщего разбегания галактик) правило физической космологии, согласно которому красное смещение удалённых объектов пропорционально их расстоянию от наблюдателя. Таким образом, чем дальше от нас галактика, тем быстрее она от… … Википедия
ХАББЛА ЗAKОH — скорость v удаления астрономич. объекта пропорциональна расстоянию r до него, т.е. v = Hr, где Я постоянная Хаббла. Закон хорошо выполняется для галактик, не входящих в скопления, и скоплений галактик как целого. Открыт Э. Хабблом в 1929 при… … Естествознание. Энциклопедический словарь
ХАББЛА ПОСТОЯННАЯ — (по имени амер. астронома Э. Хаббла (E. Hubble)) (Н), коэффициент пропорциональности между скоростями удаления внегалактич. объектов, вызванного космологич. расширением видимой Вселенной, и расстояниями r(t) =r0•R(t) до них (Л т. н. масштабный… … Физическая энциклопедия
ХАББЛА ЗАКОН — пропорциональность скорости uудаления внегалактич. объекта расстоянию до него r: где Н Хаббла постоянная. X. з. хорошо выполняется для галактик, не входящих в скопления, и скоплений галактик как целого. Открыт Э. П. Хабблом (E. P. Hubble) в 1929… … Физическая энциклопедия
Хаббла постоянная — (обозначается Н), коэффициент в законе Хаббла, выражающем линейную связь скорости v космологического разбегания («разлёта») скоплений галактик в зависимости от расстояния r до них: v = Hr, где H; 50 100 км/(с·Мпк). * * * ХАББЛА ПОСТОЯННАЯ ХАББЛА… … Энциклопедический словарь
ХАББЛА ПОСТОЯННАЯ — (обозначается Я), коэф. в законе Хаббла, выражающем линейную связь скорости v космологич. разбегания ( разлёта ) скоплений галактик с расстоянием r до них: v = Hr, где H 50 100 км/(с*Мпк). Назв. по имени Э. Хаббла … Естествознание. Энциклопедический словарь
Хаббла постоянная — (Н) коэффициент, выражающий линейную связь скорости v космологического разбегания скоплений галактик в зависимости от расстояния r до них: v = Нr (закон Xаббла), где H = 100 км/с·Мпк. Названа в честь американского астронома Э. П. Хаббла (1889… … Астрономический словарь
Параметр Хаббла — Постоянная Хаббла коэффициент, входящий в закон Хаббла, который связывает расстояние до внегалактического объекта (галактики, квазара) со скоростью его удаления. Имеет размерность, обратную времени (H=2,3×10 18 с 1), но выражается обычно в км/с… … Википедия
Постоянная Хаббла возвращает различные результаты по неизвестной причине
Текущая скорость этого расширения называется постоянной Хаббла или H0, и это одно из фундаментальных измерений Вселенной.
Это может быть проблема с калибровкой наших методов измерения, которые мы используем для выяснения космических расстояний (подробнее о них чуть позже). Это может быть и какое-то неизвестное свойство темной энергии.
Или, возможно, наше понимание фундаментальной физики неполно. Чтобы решить эту проблему, вполне может потребоваться прорыв, за который полагаются Нобелевские премии.
Итак, с чего начнем?
Основы
Художественное представление распределения темной материи во Вселенной. Фото: NASA
Эта комбинация необходима, потому что расширение Вселенной ускоряется. То, что находится дальше от нас, кажется, удаляется быстрее. Гипотетически, если бы мы обнаружили, что галактика на расстоянии 1 мегапарсека удалялась со скоростью 10 км/с, а галактика на расстоянии 10 мегапарсек, казалось, удалялась со скоростью 100 км/с, мы могли бы описать это соотношение как 10 км/с на мегапарсек.
Другими словами, определение пропорционального соотношения между тем, насколько быстро галактики удаляются от нас (км/с) и насколько они далеко (Мпк), дает нам значение H0.
Если бы только был простой способ все это измерить.
Космологи разработали несколько способов определения постоянной Хаббла, но есть два основных метода. В них используются либо стандартные линейки, либо стандартные свечи.
Скорость и расстояние (из бумаг Хаббла 1929 года).
Стандартные линейки основаны на сигналах времен ранней Вселенной, названных Эпохой рекомбинации. После Большого взрыва Вселенная была такой горячей и плотной, что атомы не могли образоваться. Вместо этого существовал только горячий непрозрачный плазменный туман и после примерно 380 000 лет охлаждения и расширения эта плазма наконец начала рекомбинировать в атомы.
Колебания температуры реликтового излучения представляют собой расширения и сжатия в ранней Вселенной и должны быть включены в расчеты, которые позволят нам сделать вывод об истории расширения нашей Вселенной.
Второй сигнал называется барионными акустическими колебаниями, и он является результатом сферических акустических волн плотности, которые распространялись через плазменный туман ранней Вселенной и останавливались в Эпоху рекомбинации.
Расстояние, которое акустическая волна могла пройти за этот период времени, составляет примерно 150 мегапарсек; это обнаруживается в изменениях плотности на протяжении всей истории Вселенной, обеспечивая «линейку» для измерения расстояний.
И стандартные линейки, и стандартные свечи настолько точны, насколько это возможно. И оба они возвращают разные результаты при использовании для вычисления постоянной Хаббла.
Ни у одного из этих результатов не может быть допустимой погрешности, которая может даже приблизиться к сокращению разрыва между ними.
История разрыва
Астрономы Александр Фридман и Жорж Леметр впервые заметили, что Вселенная расширяется еще в 1920-х годах. К 1929 году Эдвин Хаббл рассчитал скорость расширения на основе стандартных свечей, называемых переменными звездами цефеид, которые периодически меняются по яркости. Поскольку время изменчивости связано с внутренней яркостью этих звезд, они являются отличным инструментом для измерения расстояний.
Но калибровка расстояний была не совсем правильной, что привело к измерению космических расстояний. Таким образом, первые расчеты вернули H0 около 500 километров в секунду на мегапарсек.
Такой постоянная Хаббла оставалась примерно до 1950-х годов, когда немецкий астроном Вальтер Бааде обнаружил, что существует два типа переменных звезд-цефеид, что позволило уточнить расчет постоянной Хаббла. Он был снижен до 100 (км/с) / Мпк.
По мере того, как наши технологии, методы и понимание становились все более совершенными, росли и вычисления постоянной Хаббла, а также наша уверенность в них.
Но космологам еще предстоит выяснить, в чем причина этого несоответствия. Наиболее очевидной проблемой будет проблема калибровки, но ее источник остается неуловимым.
Несколько разных команд, например, вычислили H0 из реликтового излучения на основе измерений, полученных космической обсерваторией Planck. Возможно, проблема заключается в нашей интерпретации данных. Но исследование реликтового излучения 2019 года, проведенное другим инструментом, Космологическим телескопом Атакама, согласилось с данными Planck.
Кроме того, расчеты H0 по барионным акустическим колебаниям, измеренным совершенно другим прибором, Sloan Digital Sky Survey, дали тот же результат.
Другие попытки решить проблему связаны с осмыслением самого пространства, которое нас окружает.
Гипотеза пузыря Хаббла, например, основана на идее, что Млечный Путь расположен в «пузыре» относительно низкой плотности во Вселенной, окруженном материалом более высокой плотности. Гравитационный эффект этого материала с более высокой плотностью будет притягивать пространство внутри пузыря, в результате чего локальное пространство расширяется с большей скоростью, чем ранняя Вселенная.
Однако даже если бы все вышеперечисленное действительно усугубляло проблему, это вряд ли дало бы 9,4% несоответствия.
Может быть, виновата физика?
Практически во всех других отношениях наши космологические модели работают замечательно. Таким образом, если вы попытаетесь изменить один из основных компонентов постоянной Хаббла, что-то еще может сломаться.
Возможно, есть что-то, чего не учитывает общая теория относительности. Это было бы дико: теория Эйнштейна выдержала одно испытание за другим, но мы не можем сбрасывать со счетов такую возможность.
Естественно, есть и другие возможности, например неизвестная темная энергия. Мы не знаем, что такое темная энергия, но, похоже, это фундаментальная сила, ответственная за отрицательное давление, ускоряющее расширение нашей Вселенной.
«Если бы появилась новая физика и если бы она потребовала модификации общей теории относительности, это определенно стало бы прорывом в области физики на уровне Нобелевской премии».
Единственный путь вперед
Во-первых, космологи могут работать с текущими данными, которые у нас уже есть, по стандартным свечам и стандартным линейкам, дополнительно уточняя их и еще больше сокращая планки ошибок. В дополнение к этому мы также можем получить новые данные.
Коллесс, например, работает над проектом в Австралии, используя передовой инструмент TAIPAN, недавно установленный в обсерватории Сайдинг-Спринг. Эта команда будет исследовать миллионы галактик в локальной Вселенной, чтобы измерить барионные акустические колебания как можно ближе к нам, чтобы учесть любые проблемы измерения, вызванные расстоянием.
Итак, если TAIPAN даст тот же объем, возвращающий H0, равный 67 километрам в секунду на мегапарсек, проблема может заключаться в наших стандартных свечах.
С другой стороны, если результаты будут ближе к 74 километрам в секунду на мегапарсек, это будет означать, что стандартные свечи более надежны.
По-прежнему трудно измерить постоянную Хаббла с помощью гравитационных волн. Но первоначальные расчеты многообещающие. В 2017 году столкновение нейтронных звезд позволило астрономам сузить его до примерно 70 (км/с) / Мпк с полосами ошибок, достаточно большими с обеих сторон, чтобы покрыть как 67, так и 74, а затем и некоторые из них.
Это, по словам Дэвис, было потрясающе.
В любом случае, это войдет в историю. Новая физика, конечно, была бы потрясающей, но ошибка в шкале расстояний потрясла бы астрономию. Это может означать, что мы чего-то не понимаем о сверхновых типа Ia или о том, как развиваются звезды.
Каким бы образом он не исчез, решение проблемы напряженности Хаббла окажет влияние на всю астрономическую науку.
Закон Хаббла
График из оригинальной работы Хаббла 1929 года
В свое время закон Хаббла сделал переворот в профессиональной астрономии. В начале ХХ века американский астроном Эдвин Хаббл доказал, что наша Вселенная не статична, как казалось ранее, а постоянно расширяется.
Общие сведения
Постоянная Хаббла: данные с различных космических аппаратов
Закон Хаббла – физико-математическая формула, доказывающая, что наша Вселенная постоянно расширяется. Причем расширение космического пространства, в котором находится и наша галактика Млечный путь, характеризуется однородностью и изотропией. То есть, наша Вселенная расширяется одинаково во всех направлениях. Формулировка закона Хаббла доказывает и описывает не только теорию расширение Вселенной, но и главную идею ее происхождения – теорию Большого взрыва.
Наиболее часто в научной литературе закон Хаббла встречается под следующей формулировкой: v=H0*r. В этой формуле v означает скорость галактики, H0 – коэффициент пропорциональности, который связывает расстояние от Земли до космического объекта со скоростью его удаления (этот коэффициент еще называют «Постоянной Хаббла»), r – расстояние до галактики.
В некоторых источниках встречается другая формулировка закона Хаббла: cz=H0*r. Здесь c выступает, как скорость света, а z символизирует собой красное смещение – сдвиг спектральных линий химических элементов в длинноволновую красную сторону спектра по мере их удаления. В физико-теоретической литературе можно обнаружить и другие формулировки данного закона. Однако от разности формулировок суть закона Хаббла не меняется, а его суть заключается в описании того факта, что наша Вселенная непрерывно расширяется во всех направлениях.
Открытие закона
Возраст и будущее Вселенной может быть определено путем измерения постоянной Хаббла
Предпосылкой к открытию закона Хаббла был целый ряд астрономических наблюдений. Так, в 1913 году американский астрофизик Вейл Слайдер обнаружил, что Туманность Андромеды и несколько других огромных космических объектов движутся с большой скоростью, относительно Солнечной системы. Это дало ученому основание предположить, что туманность – это не формирующиеся в нашей галактике планетарные системы, а зарождающиеся звезды, которые находятся за пределами нашей галактики. Дальнейшее наблюдение за туманностями показало, что они не только являются другими галактическими мирами, но и постоянно удаляются от нас. Этот факт дал возможность астрономическому сообществу предположить, что Вселенная постоянно расширяется.
В 1927 году бельгийский ученый-астроном Жорж Леметр экспериментально установил, что галактики во Вселенной удаляются друг от друга в космическом пространстве. В 1929 году американский ученый Эдвин Хаббл при помощи 254-сантиметрового телескопа установил, что Вселенная расширяется и галактики в космическом пространстве удаляются друг от друга. Используя свои наблюдения, Эдвин Хаббл сформулировал математическую формулу, которая по сегодняшний день точно описывает принцип расширения Вселенной, и имеет огромное значение, как для теоретической, так и практической астрономии.
Закон Хаббла: применение и значение для астрономии
Закона Хаббла имеет огромное значение для астрономии. Его широко применяют современные ученые в рамках создания различных научных теорий, а также при наблюдении космических объектов.
Материалы по теме
Горизонт событий
Закон Хаббла позволил выяснить также, что Вселенная расширяется во всех направлениях одинаково. В какой точке космического пространства не оказался бы наблюдатель, если он посмотрит вокруг себя, он заметит, что все объекты вокруг него одинаково от него удаляются. Наиболее удачно этот факт можно выразить цитатой философа Николая Кузанского, который еще в XV веке сказал: «Любая точка есть центр Безграничной Вселенной».
При помощи закона Хаббла современные астрономы могут с высокой долей вероятности просчитывать положение галактик и скоплений галактик в будущем. Точно так же с его помощью можно вычислить предположительное месторасположение любого объекта в космическом пространстве, спустя определенное количество времени.
Интересные факты
3. Закон Хаббла определяет удаление от нас далеких галактик. Что касается ближайших к нам галактик, то здесь его действие не так ярко выражено. Связано это с тем, что эти галактики помимо скорости, связанной с расширением Вселенной, обладают еще и своей собственной скоростью. В связи с этим они могут, как удаляться от нас, так и приближаться к нам. Но, в общем и целом закон Хаббла актуален для всех космических объектов во Вселенной.
Похожие статьи
Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!