Hubbles lag: vad det står i Enem och övningar

Hubbles lag erhölls experimentellt och fastställer ett direkt samband mellan a galax någon fram till Jorden och den hastighet med vilken denna galax rör sig från oss. Enligt denna lag, ju längre bort från jorden, desto snabbare rör sig galaxerna bort, ett faktum som antyder möjligheten att leva i ett universum i ständig expansion.

Se mer:Astrofysik - är tillägnad studiet av universum genom att tillämpa lagarna för kemi och fysik

Vad säger Hubbles lag?

Hubbles lag säger att ju större avståndet mellan en galax och jorden, desto snabbare rör sig galaxen från oss. Hubbles lag upptäcktes och formulerades av den amerikanska fysikern och astronomen Edwin P. Hubble (1889-1953). Figuren nedan visar det:

v -indragningshastighet (km / s)

H₀ - Hubble-konstant (70 (km / s) / Mpc)

r - avstånd mellan jorden och galaxen (Mpc)

I denna lag är den konstanta H₀, känd som Hubble konstant, representerar hur stor är ökningen av galaxernas hastighet vid varje Mpc (megaparsek). O Mpc är ett mått på astronomiska avstånd värda ungefär 3,26 miljoner ljusår.

Hubble kunde nå fram till ovanstående uttryck med hjälp av avståndshastigheterna för 24 närliggande galaxer, som tidigare samlats in av astronomen. Jag bär M. toffel. Slipher kunde exakt mäta starthastigheter tack vare spektroskopi, det vill säga analysera färgfrekvenser släpps ut av galaxer. När dessa galaxer rörde sig bort från jorden, frekvenser av elektromagnetiska vågor som utfärdats av dem bör genomgå förändringar på grund av Doppler-effekt.

Tagen av Hubble-teleskopet visar bilden miljarder galaxer i en liten bråkdel av natthimlen. [1]

O Doppler-effekt förklarar varför vi hör små förändringar i frekvensen i ljud som släpps ut av källor som rör sig i förhållande till observatören. Till exempel: när en ambulans närmar sig eller avgår från oss kan vi märka att ljudet från den blir högre och sedan lägre.

Denna uppenbara förändring i frekvensen av ljudvågor händer också för elektromagnetiska vågor - när galaxer rör sig bort, ljus som utsänds av dem tenderar att flytta till lägre frekvenser, så vi säger att det i dessa galaxer är möjligt att observera en rödförskjutning (på engelska, rödförskjutning).

Hubble konstant

Under åren har Hubble-konstanten fått sitt värde uppdaterat flera gånger. Dessa förändringar berodde på den precision med vilken vi kan mäta avstånden mellan jorden och galaxerna. Enligt astronomiska mätningar är Hubble-konstanten det är detsamma för alla riktningar vi ser - det finns ingen föredragen avgångsriktning. I praktiken är det som om vi var en liten prick i en urinblåsan är ständigtuppblåst.

Universum expanderar ständigt i alla riktningar.

På Hubbles tid var metoden som användes för att mäta astronomiska avstånd rudimentär, så han utvecklade ett mycket mer intelligent sätt att härleda dem: jämför ljusstyrkan mellan dem, eftersom ju längre bort de är, desto lägre blir ljusstyrkan från dem. Det var genom glansrelativ bland galaxerna som Edwin Hubble kunde bestämma, med ännu större precision, värdet på dess konstant.

Se också: Svarta hål - vad de är, vad de är gjorda av, upptäckter och nyfikenheter

Universums expansion

De första indikationerna på en möjlig expansion av universum var bara möjliga tack vare upptäckterna av Edwin Hubble. I alla fall, vi vet fortfarande väldigt lite om hur universum expanderar, i denna bemärkelse, upptäckte upptäckten av Hubbles lag, i samma mått, nya svar och nya frågor.

Det är fortfarande inte riktigt känt vad som orsakar universums expansion, när, ur klassisk fysiks synvinkel, stöds av lagen om universell gravitationskulle Kosmos tendens vara att krympa snarare än att expandera. Det finns ett stort antal teorier som försöker förklara fenomenet expansion, men ingen av dem kunde bevisas förrän idag.

I ett försök att förklara den accelererade expansionen av universum föreslog fysiker existensen av mörk materia. Enligt moderna teorier bör mörk materia kunna förklara vad som observeras i Hubbles lag, emellertid måste denna typ av materia ha "exotiska" egenskaper som tills dess aldrig har observerats i materia. vanlig.

Hubbles lag i fiende

Hubbles lag har redan tillämpats i Och antingen, i testet 2019. Frågan rörde direkt användningen av Hubbles lag, ska vi analysera den?

(Och antingen) Astronomer mäter avståndshastigheten från avlägsna galaxer genom att upptäcka ljuset som avges av dessa system. Hubbles lag säger att galaxens avgångshastighet (i km / s) är proportionell mot dess avstånd till jorden, mätt i megaparsek. I denna lag är proportionalitetskonstanten navelkonstanten (H₀) och dess mest accepterade värde är 72 (km / s) / Mpc. Parsec (pc) är en astronomisk avståndsenhet, värd cirka 3,10¹⁶ m. Astronomiska observationer har fastställt att hastigheten från en given galax är 1440 km / s.

Med hjälp av Hubbles lag kan man dra slutsatsen att avståndet till denna galax, mätt i km, är lika med:

a) 20.10⁰

b) 20.10⁶

c) 6.10²⁰

d) 6.10²³

e) 6.10²⁶

Mall: Bokstaven C

Upplösning:

För att lösa problemet är det nödvändigt att tolka påståendet. Genom det är det möjligt att lösa det även om du inte känner till uttrycket för Hubbles lag, dock innan vi startar beräkningarna måste vi justera mätenheterna, kom ihåg att 1 st är ekvivalent till 3.10¹⁶ m eller 3.10¹³ km, notera:

När vi har anpassat måttenheten för Hubble-konstanten korrekt kan vi göra beräkningen för att bestämma avståndet:

Veta mer:Radioteleskop - vad de är och vad de är avsedda för

Hubbles lagövningar

Fråga 1) Andromedagalaxen är den närmaste spiralgalaxen till Vintergatan och ligger på ett avstånd av cirka 0,77 Mpc. Baserat på Hubbles lag är den hastighet med vilken Andromedagalaxen rör sig bort från Vintergatan ungefär:

Data: 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

Respons: Bokstaven B

Upplösning:

De måttenheter som tillhandahålls av uttalandet är redan kompatibla med varandra, så vi använder bara Hubbles lag och ersätter data:

Resultatet indikerar att Andromedagalaxen rör sig bort med en hastighet på cirka 54 km / s, så det är rätt svar bokstaven B.

Fråga 2) En galax A är på avstånd d från jorden och bort med fart v. Att veta att galax B är dubbelt så långt från jorden än galax A, kan man säga att dess avgångshastighet:

a) kommer att vara halva avgångshastigheten från galax A.

b) kommer att vara lika med avgångshastigheten från galax A.

c) kommer att vara fyra gånger mindre än avgångshastigheten från galax A.

d) kommer att vara dubbelt så snabbt som galax A: s hastighet bort.

Mall: Bokstaven D

Upplösning:

Hubbles lag etablerar ett direkt proportionellt förhållande mellan avgångshastigheten och avståndet, så galax B rör sig dubbelt så långt borta två gånger så fort:

Bildkrediter

[1] NASA | allmänt

Av Rafael Hellerbrock
Fysiklärare

Källa: Brazil School - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-lei-hubble-expansao-universo.htm