Ley de Hubble: lo que dice, en Enem y ejercicios

Ley de Hubble se obtuvo experimentalmente y establece una relación directa entre la distancia de un galaxia cualquiera hasta el tierra y la velocidad con la que esta galaxia se aleja de nosotros. Según esta ley, cuanto más lejos de la Tierra, más rápido se alejan las galaxias, hecho que sugiere la posibilidad de vivir en un universo en constante expansión.

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¿Qué dice la ley de Hubble?

La ley de Hubble dice que cuanto mayor es la distancia entre una galaxia y la Tierra, más rápido se aleja esa galaxia de nosotros. La ley de Hubble fue descubierta y formulada por el físico y astrónomo estadounidense Edwin P. Hubble (1889-1953). La siguiente figura lo muestra:

v -velocidad de retracción (km / s)

H₀ - Constante de Hubble (70 (km / s) / Mpc)

r - distancia entre la Tierra y la galaxia (Mpc)

En esta ley, la constante H₀, conocida como Constante de Hubble, representa qué tan grande es el aumento en la velocidad de las galaxias en cada Mpc (megaparsec). O

Mpc es una medida de distancias astronómicas que vale aproximadamente 3,26 millones de años luz.

Hubble pudo llegar a la expresión anterior utilizando datos sobre las velocidades de distancia de 24 galaxias cercanas, previamente recopilados por el astrónomo. Me pongo M. zapatilla. Slipher pudo medir con precisión las velocidades de despegue gracias al espectroscopia, es decir, analizando el frecuencias de color emitida por las galaxias. A medida que estas galaxias se alejaban de la Tierra, las frecuencias de la ondas electromagnéticas emitidos por ellos deben sufrir cambios debido a la efecto Doppler.

Tomada por el telescopio Hubble, la imagen muestra miles de millones de galaxias en una pequeña fracción del cielo nocturno. [1]

O efecto Doppler explica por qué escuchamos pequeños cambios de frecuencia en sonidos que son emitidos por fuentes que se mueven con respecto al observador. Por ejemplo: cuando una ambulancia se acerca o sale de nosotros, podemos notar, respectivamente, que el sonido que emite se vuelve más alto y luego más bajo.

Este aparente cambio en la frecuencia de las ondas sonoras también ocurre con las ondas electromagnéticas: una vez que las galaxias se alejan, el la luz que emiten tiende a moverse a frecuencias más bajas, por lo que decimos que, en estas galaxias, es posible observar una corrimiento al rojo (en ingles, corrimiento al rojo).

Constante de Hubble

A lo largo de los años, el valor de la constante de Hubble se ha actualizado varias veces. Estos cambios se debieron a la precisión con la que podemos medir las distancias entre la Tierra y las galaxias. Según medidas astronómicas, la constante de Hubble es lo mismo para todas las direcciones en las que miramos - no hay una dirección de salida preferida. En la práctica, es como si fuéramos un pequeño punto en un vejiga siendo constantementeinflado.

El Universo se expande en todas direcciones constantemente.

En la época de Hubble, el método utilizado para medir distancias astronómicas era rudimentario, por lo que desarrolló una forma mucho más inteligente de inferirlas: comparando el brillo entre ellos, ya que cuanto más lejos están, menor es la luminosidad que emiten. Fue a través del brillarrelativo entre las galaxias que Edwin Hubble pudo determinar, con mayor precisión, el valor de su constante.

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Expansión del universo

Los primeros indicios de una posible expansión del Universo solo fueron posibles gracias a los descubrimientos de Edwin Hubble. Sin embargo, todavía sabemos muy poco sobre cómo se expande el Universo, en este sentido, el descubrimiento de la ley de Hubble produjo, en la misma medida, nuevas respuestas y nuevas preguntas.

Todavía no se sabe realmente qué causa la expansión del Universo, cuando, desde el punto de vista de la física clásica, apoyado por el ley de la gravitación universal, la tendencia del Cosmos sería encogerse en lugar de expandirse. Existe una gran cantidad de teorías que intentan explicar el fenómeno de la expansión, sin embargo, ninguna de ellas pudo ser probada hasta la actualidad.

En un intento de explicar la expansión acelerada del Universo, los físicos propusieron la existencia de materia oscura. Según las teorías modernas, la materia oscura debería poder explicar lo que se observa en la ley de Hubble, sin embargo, este tipo de materia debe tener propiedades “exóticas” que, hasta entonces, nunca se habían observado en la materia. ordinario.

Ley de Hubble en Enem

La ley de Hubble ya ha sido acusada en Y también, en la prueba de 2019. La pregunta abordó directamente el uso de la ley de Hubble, ¿lo analizamos?

(Y también) Los astrónomos miden la velocidad de la distancia a las galaxias distantes detectando la luz emitida por estos sistemas. La ley de Hubble establece que la velocidad de salida de una galaxia (en km / s) es proporcional a su distancia a la Tierra, medida en megaparsec. En esta ley, la constante de proporcionalidad es la constante de Hubble (H₀) y su valor más aceptado es 72 (km / s) / Mpc. El parsec (pc) es una unidad astronómica de distancia, que vale aproximadamente 3,10¹⁶ metro. Las observaciones astronómicas han determinado que la velocidad que se aleja de una galaxia determinada es de 1440 km / s.

Usando la ley de Hubble, se puede concluir que la distancia a esta galaxia, medida en km, es igual a:

a) 20,10⁰

b) 20,10⁶

c) 6,10²⁰

d) 6,10²³

e) 6,10²⁶

Plantilla: Letra c

Resolución:

Para resolver este problema, es necesario interpretar la declaración. A través de él, es posible resolverlo incluso si no conoce la expresión de la ley de Hubble, sin embargo, antes de comenzar los cálculos, necesitamos ajustar las unidades de medida, recordando que 1 pc es equivalente a 3.10¹⁶ mo 3,10¹³ km, nota:

Una vez que hayamos adaptado correctamente la unidad de medida de la constante de Hubble, podemos hacer el cálculo para determinar la distancia:

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Ejercicios de la ley de Hubble

Pregunta 1) La galaxia de Andrómeda es la galaxia espiral más cercana a la Vía Láctea y se encuentra a una distancia de aproximadamente 0,77 Mpc. Según la ley de Hubble, la velocidad a la que la galaxia de Andrómeda se aleja de la Vía Láctea es aproximadamente:

Datos: H₀ = 72 (km / s) / Mpc

a) 96,5 km / s

b) 55,4 km / s

c) 108,4 km / s

d) 15,7 km / s

Realimentación: Letra b

Resolución:

Las unidades de medida proporcionadas por la declaración ya son compatibles entre sí, por lo que solo usamos la ley de Hubble y reemplazamos los datos:

El resultado indica que la galaxia de Andrómeda se aleja con una velocidad de aproximadamente 54 km / s, por lo que la respuesta correcta es letra b.

Pregunta 2) Una galaxia A está a distancia D de la Tierra y lejos con rapidez v. Sabiendo que la galaxia B es dos veces más lejos de la Tierra que la galaxia A, se puede decir que su velocidad de salida:

a) será la mitad de la velocidad de salida de la galaxia A.

b) será igual a la velocidad de salida de la galaxia A.

c) será cuatro veces menor que la velocidad de salida de la galaxia A.

d) será dos veces más rápido que la velocidad de la galaxia A.

Plantilla: Letra D

Resolución:

La ley de Hubble establece una relación directamente proporcional entre la velocidad de salida y la distancia, por lo que al estar dos veces más lejos, la galaxia B se mueve dos veces más rápido:

Créditos de imagen

[1] NASA | los comunes

Por Rafael Hellerbrock
Profesor de física

Fuente: Escuela Brasil - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-lei-hubble-expansao-universo.htm