Legge di Hubble: cosa dice, in Enem ed esercizi

Legge di Hubble è stato ottenuto sperimentalmente e stabilisce una relazione diretta tra la distanza di a galassia qualsiasi fino al Terra e la velocità con cui questa galassia si sta allontanando da noi. Secondo questa legge, più le galassie sono lontane dalla Terra, più velocemente si allontanano, fatto che suggerisce la possibilità di vivere in un universo in continua espansione.

Vedi altro:Astrofisica - si dedica allo studio dell'Universo applicando le leggi della chimica e della fisica

Cosa dice la legge di Hubble?

La legge di Hubble dice che maggiore è la distanza tra una galassia e la Terra, più velocemente quella galassia si allontana da noi. La legge di Hubble è stata scoperta e formulata dal fisico e astronomo americano Edwin P. Hubble (1889-1953). La figura sottostante lo mostra:

v -velocità di rientro (km/s)

H₀ – Costante di Hubble (70 (km/s)/Mpc)

r – distanza tra la Terra e la galassia (Mpc)

In questa legge, la costante H₀, conosciuto come costante di Hubble, rappresenta quanto è grande l'aumento della velocità delle galassie ad ogni Mpc (megaparsec). oh

Mpc è una misura delle distanze astronomiche che vale circa 3,26 milioni di anni luce.

Hubble è stato in grado di arrivare all'espressione di cui sopra utilizzando i dati sulle velocità a distanza di 24 galassie vicine, precedentemente raccolti dall'astronomo. indosso m. pantofola. Slipher è stato in grado di misurare con precisione le velocità di decollo grazie al spettroscopia, cioè analizzando il frequenze di colore emesso dalle galassie. Quando queste galassie si sono allontanate dalla Terra, le frequenze del onde elettromagnetiche emessi da loro dovrebbero subire modifiche a causa del effetto Doppler.

Presa dal telescopio Hubble, l'immagine mostra miliardi di galassie in una piccola frazione del cielo notturno. [1]

oh effetto Doppler spiega perché sentiamo piccoli cambiamenti di frequenza in suoni emessi da sorgenti che si muovono rispetto all'osservatore. Ad esempio: quando un'ambulanza si avvicina o si allontana da noi, possiamo notare, rispettivamente, che il suono da essa emesso diventa più alto e poi più basso.

Questo apparente cambiamento nella frequenza delle onde sonore si verifica anche per le onde elettromagnetiche: una volta che le galassie si allontanano, il la luce da esse emessa tende a spostarsi a frequenze più basse, quindi diciamo che, in queste galassie, è possibile osservare un redshift (in inglese, spostamento verso il rosso).

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costante di Hubble

Nel corso degli anni, la costante di Hubble ha avuto il suo valore aggiornato più volte. Questi cambiamenti erano dovuti alla precisione con cui siamo in grado di misurare le distanze tra la Terra e le galassie. Secondo le misurazioni astronomiche, la costante di Hubble è lo stesso per tutte le direzioni in cui guardiamo — non esiste una direzione di partenza preferita. In pratica è come se fossimo un puntino in a la vescica è costantementegonfiato.

L'Universo si espande costantemente in tutte le direzioni.

Ai tempi di Hubble, il metodo utilizzato per misurare le distanze astronomiche era rudimentale, quindi sviluppò un modo molto più intelligente per dedurle: confrontando la luminosità tra di loro, poiché più sono lontani, minore è la luminosità da essi emessa. È stato attraverso il brillareparente tra le galassie che Edwin Hubble riuscì a determinare, con ancora maggiore precisione, il valore della sua costante.

Vedi anche: Buchi neri: cosa sono, di cosa sono fatti, scoperte e curiosità

Espansione dell'universo

Le prime indicazioni di una possibile espansione dell'Universo furono possibili solo grazie alle scoperte di Edwin Hubble. Tuttavia, sappiamo ancora molto poco su come si espande l'Universo, in questo senso, la scoperta della legge di Hubble ha prodotto, nella stessa misura, nuove risposte e nuove domande.

Non è ancora del tutto noto cosa causi l'espansione dell'Universo, quando, dal punto di vista della fisica classica, sostenuta dalla legge di gravitazione universale, la tendenza del Cosmo sarebbe quella di rimpicciolirsi piuttosto che espandersi. Ci sono un gran numero di teorie che cercano di spiegare il fenomeno dell'espansione, tuttavia, nessuna di esse potrebbe essere dimostrata fino ai giorni nostri.

Nel tentativo di spiegare l'espansione accelerata dell'Universo, i fisici hanno proposto l'esistenza di materia oscura. Secondo le teorie moderne, la materia oscura dovrebbe essere in grado di spiegare ciò che si osserva nella legge di Hubble, tuttavia, questo tipo di materia deve possedere proprietà “esotiche” che, fino ad allora, non erano mai state osservate nella materia. ordinario.

Legge di Hubble in Enem

La legge di Hubble è già stata applicata nel E nemmeno, nella prova 2019. La domanda riguardava direttamente l'uso della legge di Hubble, dobbiamo analizzarla?

(E nemmeno) Gli astronomi misurano la velocità della distanza da galassie lontane rilevando la luce emessa da questi sistemi. La legge di Hubble afferma che la velocità di partenza di una galassia (in km/s) è proporzionale alla sua distanza dalla Terra, misurata in megaparsec. In questa legge, la costante di proporzionalità è la costante di Hubble (H₀) e il suo valore più accettato è 72 (km/s)/Mpc. Il parsec (pc) è un'unità astronomica di distanza, del valore di circa 3,10¹⁶ m. Le osservazioni astronomiche hanno determinato che la velocità di allontanamento da una data galassia è di 1440 km/s.

Utilizzando la legge di Hubble, si può concludere che la distanza di questa galassia, misurata in km, è pari a:

a) 20.10⁰

b) 20.10⁶

c) 6.10²⁰

d) 6.10²³

e) 6.10²⁶

Modello: lettera C

Risoluzione:

Per risolvere questo problema, è necessario interpretare l'affermazione. Attraverso di essa, è possibile risolverlo anche senza conoscere l'espressione della legge di Hubble, tuttavia, prima di iniziare i calcoli, dobbiamo regolare le unità di misura, ricordando che 1 pz è equivalente a 3.10¹⁶ m o 3.10¹³ km, nota:

Dopo aver adattato correttamente l'unità di misura della costante di Hubble, possiamo fare il calcolo per determinare la distanza:

Per saperne di più:Radiotelescopi: cosa sono e a cosa servono

Esercizi sulla legge di Hubble

Domanda 1) La Galassia di Andromeda è la galassia a spirale più vicina alla Via Lattea e si trova a una distanza di circa 0,77 Mpc. In base alla legge di Hubble, la velocità con cui la galassia di Andromeda si allontana dalla Via Lattea è approssimativamente:

Dati: 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

Risposta: Lettera b

Risoluzione:

Le unità di misura fornite dall'istruzione sono già compatibili tra loro, quindi utilizziamo solo la legge di Hubble e sostituiamo i dati:

Il risultato indica che la galassia di Andromeda si allontana con una velocità di circa 54 km/s, quindi la risposta corretta è lettera b.

Domanda 2) Una galassia A è a distanza d dalla Terra e via con velocità v. Sapendo che la galassia B è due volte più lontano dalla Terra rispetto alla galassia A, si può dire che la sua velocità di partenza:

a) sarà la metà della velocità di partenza dalla galassia A.

b) sarà uguale alla velocità di rimozione della galassia A.

c) sarà quattro volte inferiore alla velocità di partenza dalla galassia A.

d) sarà due volte più veloce della velocità della galassia A di distanza.

Modello: lettera D

Risoluzione:

La legge di Hubble stabilisce una relazione direttamente proporzionale tra la velocità di partenza e la distanza, quindi essendo due volte più lontana, la galassia B si muove due volte più velocemente:

Crediti immagine

[1] NASA | beni comuni

Di Rafael Hellerbrock
Insegnante di fisica