Prawo Hubble'a została uzyskana eksperymentalnie i ustala bezpośrednią zależność między odległością a galaktyka dowolna do Ziemia i szybkość, z jaką ta galaktyka oddala się od nas. Zgodnie z tym prawem im dalej od Ziemi, tym szybciej galaktyki się oddalają, co sugeruje możliwość życia we wszechświecie w ciągłej ekspansji.
Zobacz więcej:Astrofizyka - poświęcona jest badaniu Wszechświata poprzez zastosowanie praw chemii i fizyki
Co mówi prawo Hubble'a?
Prawo Hubble'a mówi, że im większa odległość między galaktyką a Ziemią, tym szybciej galaktyka oddala się od nas. Prawo Hubble'a zostało odkryte i sformułowane przez amerykańskiego fizyka i astronoma Edwin P. Hubble (1889-1953). Pokazuje to poniższy rysunek:
v -prędkość wycofania (km/s)
H0 – Stała Hubble'a (70 (km/s)/Mpc)
r – odległość między Ziemią a galaktyką (Mpc)
W tym prawie stała H0, znany jako Stała Hubble'a, oznacza, jak duży jest wzrost prędkości galaktyk przy każdym Mpc (megaparsek). O Mpc jest miarą odległości astronomicznych o wartości około 3,26 miliona lat świetlnych.
Hubble był w stanie dojść do powyższego wyrażenia, korzystając z danych dotyczących prędkości na odległość z 24 pobliskich galaktyk, zebranych wcześniej przez astronoma. Noszę M. pantofel. Slipher był w stanie precyzyjnie zmierzyć prędkość startu dzięki spektroskopia, czyli analizując częstotliwości kolorów emitowane przez galaktyki. Gdy galaktyki te oddalały się od Ziemi, częstotliwości fale elektromagnetyczne wydane przez nich powinny podlegać zmianom ze względu na efekt Dopplera.
![Zdjęcie wykonane przez teleskop Hubble'a pokazuje miliardy galaktyk na maleńkim ułamku nocnego nieba. [1]](/f/7cf0d759f3fc9e79890e3416c860d6f6.jpg)
O efekt Dopplera wyjaśnia, dlaczego słyszymy małe zmiany częstotliwości w odgłosy emitowane przez źródła poruszające się względem obserwatora. Na przykład: kiedy karetka zbliża się lub odjeżdża od nas, możemy odpowiednio zauważyć, że emitowany przez nią dźwięk staje się wyższy, a potem niższy.
Ta pozorna zmiana częstotliwości fal dźwiękowych zachodzi również w przypadku fal elektromagnetycznych — gdy galaktyki oddalają się, emitowane przez nie światło ma tendencję do przesuwania się na niższe częstotliwości, więc mówimy, że w tych galaktykach można zaobserwować przesunięcie ku czerwieni (po angielsku, przesunięcie ku czerwieni).
Stała Hubble'a
Na przestrzeni lat stała Hubble'a była kilkakrotnie aktualizowana. Zmiany te wynikały z precyzji, z jaką jesteśmy w stanie mierzyć odległości między Ziemią a galaktykami. Według pomiarów astronomicznych stała Hubble'a tak samo jest we wszystkich kierunkach, na które patrzymy — nie ma preferowanego kierunku odlotu. W praktyce to tak, jakbyśmy byli małą kropką w a pęcherz jest stalenadmuchany.
W czasach Hubble'a metoda używana do mierzenia odległości astronomicznych była szczątkowa, więc opracował znacznie inteligentniejszy sposób ich wnioskowania: porównywanie jasności między nimi, ponieważ im dalej się znajdują, tym mniejsza jest przez nie jasność. To było przez połyskkrewny wśród galaktyk, które Edwin Hubble był w stanie określić z jeszcze większą precyzją, wartość jego stałej.
Zobacz też: Czarne dziury – czym są, z czego są zrobione, odkrycia i ciekawostki
Ekspansja wszechświata
Pierwsze oznaki możliwej ekspansji Wszechświata były możliwe tylko dzięki odkryciom Edwina Hubble'a. Jednak, wciąż niewiele wiemy o rozszerzaniu się Wszechświataw tym sensie odkrycie prawa Hubble'a przyniosło w tej samej mierze nowe odpowiedzi i nowe pytania.
Nadal tak naprawdę nie wiadomo, co powoduje ekspansję Wszechświata, gdy z punktu widzenia fizyki klasycznej, wspieranej przez prawo powszechnego ciążenia, tendencją Kosmosu byłoby raczej kurczenie się niż rozszerzanie. Istnieje wiele teorii, które próbują wyjaśnić zjawisko ekspansji, jednak żadna z nich nie została do dziś udowodniona.
Próbując wyjaśnić przyspieszoną ekspansję Wszechświata, fizycy zaproponowali istnienie Ciemna materia. Według współczesnych teorii ciemna materia powinna być w stanie wyjaśnić to, co obserwuje się w prawie Hubble'a, jednak ten rodzaj materii musi mieć „egzotyczne” właściwości, których do tej pory nie zaobserwowano w materii. zwyczajny.
Prawo Hubble'a w Enem
Prawo Hubble'a zostało już oskarżone w I albo, w teście z 2019 roku. Pytanie dotyczyło bezpośrednio zastosowania prawa Hubble'a, czy przeanalizujemy to?
(I albo) Astronomowie mierzą prędkość odległości od odległych galaktyk, wykrywając światło emitowane przez te systemy. Prawo Hubble'a mówi, że prędkość odlotu galaktyki (w km/s) jest proporcjonalna do jej odległości od Ziemi, mierzonej w megaparsekach. W tym prawie stałą proporcjonalności jest stała Hubble'a (H0), a jego najbardziej akceptowana wartość to 72 (km/s)/Mpc. Parsek (pc) to astronomiczna jednostka odległości, warta około 3,1016 m. Obserwacje astronomiczne wykazały, że prędkość oddalania się od danej galaktyki wynosi 1440 km/s.
Korzystając z prawa Hubble'a można wywnioskować, że odległość do tej galaktyki mierzona w km wynosi:
a) 20.100
b) 20.106
c) 6.1020
d) 6.1023
e) 6.1026
Szablon: Litera C
Rozkład:
Aby rozwiązać ten problem, konieczne jest zinterpretowanie oświadczenia. Dzięki niemu można go rozwiązać, nawet jeśli nie znasz wyrażenia prawa Hubble'a, jednak przed przystąpieniem do obliczeń należy skorygować jednostki miary, pamiętając, że 1 szt. jest równoważne do 3,1016 m lub 3,1013 km, uwaga:
Po prawidłowym dostosowaniu jednostki miary stałej Hubble'a możemy wykonać obliczenia, aby określić odległość:
Wiedzieć więcej:Radioteleskopy - czym są i do czego służą
Ćwiczenia z prawa Hubble'a
Pytanie 1) Galaktyka Andromedy jest najbliższą Drodze Mlecznej galaktyką spiralną i leży w odległości około 0,77 Mpc. Zgodnie z prawem Hubble'a, prędkość, z jaką galaktyka Andromedy oddala się od Drogi Mlecznej, wynosi w przybliżeniu:
Dane: 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
Sprzężenie zwrotne: Literka B
Rozkład:
Jednostki miary podane w oświadczeniu są już ze sobą kompatybilne, więc po prostu korzystamy z prawa Hubble'a i zastępujemy dane:
Wynik wskazuje, że galaktyka Andromedy oddala się z prędkością około 54 km/s, więc prawidłowa odpowiedź to literka B.
Pytanie 2) Galaktyka A jest w oddali re z Ziemi i daleko z prędkością v. Wiedząc, że galaktyka B to dwa razy dalej od Ziemi niż galaktyka A, można powiedzieć, że jej prędkość odlotu:
a) będzie o połowę wolniejszy od odlotu z galaktyki A.
b) będzie równa prędkości odlotu z galaktyki A.
c) będzie czterokrotnie mniejsza niż prędkość odlotu z galaktyki A.
d) będzie dwukrotnie szybszy niż prędkość galaktyki A.
Szablon: Litera D
Rozkład:
Prawo Hubble'a ustala wprost proporcjonalną zależność między prędkością odlotu a odległością, więc będąc dwa razy dalej, galaktyka B porusza się dwa razy szybciej:
Kredyty obrazkowe
[1] NASA | lud
Rafael Hellerbrock
Nauczyciel fizyki
Źródło: Brazylia Szkoła - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-lei-hubble-expansao-universo.htm
