Loi de Hubble: ce qu'elle dit, en Enem et exercices

La loi de Hubble a été obtenu expérimentalement et établit une relation directe entre la distance d'un galaxie tout jusqu'à ce que le Terre et la vitesse à laquelle cette galaxie s'éloigne de nous. Selon cette loi, plus on s'éloigne de la Terre, plus les galaxies s'éloignent rapidement, ce qui suggère la possibilité de vivre dans un univers en constante expansion.

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Que dit la loi de Hubble ?

La loi de Hubble dit que plus la distance entre une galaxie et la Terre est grande, plus cette galaxie s'éloigne de nous rapidement. La loi de Hubble a été découverte et formulée par le physicien et astronome américain Edwin P. Hubble (1889-1953). La figure ci-dessous le montre :

v –vitesse de rétraction (km/s)

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

r – distance entre la Terre et la galaxie (Mpc)

Dans cette loi, la constante H₀, connu comme Constante de Hubble, représente l'importance de l'augmentation de la vitesse des galaxies à chaque Mpc (mégaparsec). O

Mpc est une mesure de distances astronomiques d'une valeur d'environ 3,26 millions d'années-lumière.

Hubble a pu arriver à l'expression ci-dessus en utilisant des données sur les vitesses de distance de 24 galaxies proches, précédemment collectées par l'astronome. Je porte du M. pantoufle. Slipher a pu mesurer avec précision les vitesses de décollage grâce à la spectroscopie, c'est-à-dire analyser le fréquences de couleur émis par les galaxies. Au fur et à mesure que ces galaxies s'éloignaient de la Terre, les fréquences des ondes électromagnétiques émis par eux devraient subir des modifications en raison de la effet Doppler.

Prise par le télescope Hubble, l'image montre des milliards de galaxies dans une infime fraction du ciel nocturne. [1]

O effet Doppler explique pourquoi nous entendons de petits changements de fréquence dans des sons émis par des sources qui se déplacent par rapport à l'observateur. Par exemple: lorsqu'une ambulance s'approche ou s'éloigne de nous, nous pouvons remarquer, respectivement, que le son émis par elle devient plus élevé puis plus bas.

Ce changement apparent de la fréquence des ondes sonores se produit également pour les ondes électromagnétiques - une fois que les galaxies s'éloignent, le la lumière qu'elles émettent a tendance à se déplacer vers des fréquences plus basses, on dit donc que, dans ces galaxies, il est possible d'observer une décalage vers le rouge (En anglais, décalage vers le rouge).

Constante de Hubble

Au fil des ans, la constante de Hubble a vu sa valeur mise à jour plusieurs fois. Ces changements étaient dus à la précision avec laquelle nous sommes capables de mesurer les distances entre la Terre et les galaxies. D'après les mesures astronomiques, la constante de Hubble c'est la même chose pour toutes les directions que nous regardons — il n'y a pas de direction de départ préférée. En pratique, c'est comme si nous étions un petit point dans un vessie étant constammentgonflé.

L'Univers s'étend constamment dans toutes les directions.

À l'époque de Hubble, la méthode utilisée pour mesurer les distances astronomiques était rudimentaire, il a donc développé une manière beaucoup plus intelligente de les déduire: comparer la luminosité entre eux, puisque plus ils sont éloignés, plus la luminosité émise par eux est faible. C'était à travers le brillerrelatif parmi les galaxies qu'Edwin Hubble a pu déterminer, avec encore plus de précision, la valeur de sa constante.

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Expansion de l'univers

Les premières indications d'une possible expansion de l'Univers n'ont été possibles que grâce aux découvertes d'Edwin Hubble. cependant, nous savons encore très peu de choses sur l'expansion de l'Univers, en ce sens, la découverte de la loi de Hubble a produit, dans la même mesure, de nouvelles réponses et de nouvelles questions.

On ne sait pas encore vraiment ce qui cause l'expansion de l'Univers, quand, du point de vue de la physique classique, soutenu par le loi de la gravitation universelle, la tendance du Cosmos serait de rétrécir plutôt que de s'étendre. Il existe un grand nombre de théories qui tentent d'expliquer le phénomène d'expansion, cependant, aucune d'entre elles n'a pu être prouvée jusqu'à nos jours.

Pour tenter d'expliquer l'expansion accélérée de l'Univers, les physiciens ont proposé l'existence de matière noire. Selon les théories modernes, la matière noire devrait pouvoir expliquer ce qui est observé dans la loi de Hubble, cependant, ce type de matière doit avoir des propriétés « exotiques » qui, jusque-là, n'avaient jamais été observées dans la matière. ordinaire.

La loi de Hubble à Enem

La loi de Hubble a déjà été appliquée dans le Et soit, dans le test 2019. La question portait directement sur l'utilisation de la loi de Hubble, devons-nous l'analyser ?

(Et non plus) Les astronomes mesurent la vitesse de la distance des galaxies lointaines en détectant la lumière émise par ces systèmes. La loi de Hubble stipule que la vitesse de départ d'une galaxie (en km/s) est proportionnelle à sa distance à la Terre, mesurée en mégaparsec. Dans cette loi, la constante de proportionnalité est la constante de Hubble (H₀) et sa valeur la plus acceptée est 72 (km/s)/Mpc. Le parsec (pc) est une unité astronomique de distance, valant environ 3,10¹⁶ m. Des observations astronomiques ont déterminé que la vitesse à partir d'une galaxie donnée est de 1440 km/s.

En utilisant la loi de Hubble, on peut conclure que la distance à cette galaxie, mesurée en km, est égale à :

a) 20.10⁰

b) 20.10⁶

c) 6.10²⁰

d) 6.10²³

e) 6.10²⁶

Modèle: Lettre C

Résolution:

Pour résoudre ce problème, il est nécessaire d'interpréter la déclaration. Grâce à elle, il est possible de le résoudre même si vous ne connaissez pas l'expression de la loi de Hubble, cependant, avant de commencer les calculs, nous devons ajuster les unités de mesure, en rappelant que 1 pc est équivalent à 3.10¹⁶ m ou 3,10¹³ km, notez :

Après avoir correctement adapté l'unité de mesure de la constante de Hubble, nous pouvons faire le calcul pour déterminer la distance :

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Exercices sur la loi de Hubble

Question 1) La galaxie d'Andromède est la galaxie spirale la plus proche de la Voie lactée et se situe à une distance d'environ 0,77 Mpc. D'après la loi de Hubble, la vitesse à laquelle la galaxie d'Andromède s'éloigne de la Voie lactée est d'environ :

Données: 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

Modèle: La lettre B

Résolution:

Les unités de mesure fournies par la déclaration sont déjà compatibles les unes avec les autres, nous utilisons donc simplement la loi de Hubble et remplaçons les données :

Le résultat indique que la galaxie d'Andromède s'éloigne à une vitesse d'environ 54 km/s, donc la bonne réponse est la lettre B.

Question 2) Une galaxie A est à distance ré de la Terre et loin avec la vitesse v. Sachant que la galaxie B est deux fois plus loin de la Terre que la galaxie A, on peut dire que sa vitesse de départ :

a) sera la moitié de la vitesse de départ de la galaxie A.

b) sera égale à la vitesse de départ de la galaxie A.

c) sera quatre fois plus petite que la vitesse de départ de la galaxie A.

d) sera deux fois plus rapide que la vitesse de la galaxie A au loin.

Modèle: Lettre D

Résolution:

La loi de Hubble établit une relation directement proportionnelle entre la vitesse de départ et la distance, donc étant deux fois plus éloignée, la galaxie B se déplace deux fois plus vite :

Crédits images

[1] Nasa | Chambre des communes

Par Rafael Hellerbrock
Professeur de physique

La source: École du Brésil - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-lei-hubble-expansao-universo.htm