Prawo Hubble'a

Z Wikipedii

Pierwotny wykres Hubble'a

Prawo Hubble'a jest podstawowym prawem kosmologii obserwacyjnej, wiążącym odległości galaktyk r z ich tzw. prędkościami ucieczki v (których miarą jest przesunięcie ku czerwieni z). Prawo to mówi, iż te dwie wielkości są do siebie proporcjonalne, a stałą proporcjonalności jest stała Hubble'a H₀:

$v = H 0 r$

Istnienie takiej proporcjonalności zauważył (czy raczej zapostulował) jako pierwszy Edwin Hubble w roku 1929. Zależność ta jest prawdziwa dla galaktyk (ściślej: gromad) odpowiednio nam bliskich, lecz na tyle dalekich, że nie są już powiązane grawitacyjnie z Drogą Mleczną i ogólniej z Grupą Lokalną.

Prawo Hubble'a jest matematyczną interpretacją astronomicznego zjawiska, potocznie określanego jako ucieczka galaktyk, a objawiającego się tym, że światło niemal wszystkich galaktyk jest przesunięte ku czerwieni. Co więcej, im większa odległość do danej galaktyki, tym przesunięcie jej widma ku dłuższym falom jest większe. Przez analogię z prawem Dopplera można powiedzieć, że galaktyki oddalają się od nas (i od siebie nawzajem), a co za tym idzie, musiały dawniej znajdować się "w jednym miejscu", a ich ruch został zapoczątkowany przez Wielki Wybuch. Prawo Hubble'a (obowiązujące lokalnie) można również wywnioskować na gruncie ogólnej teorii względności przy założeniu, iż wszechświat jest jednorodny i izotropowy.

Odstępstwa od prawa Hubble'a są związane z tzw. prędkościami swoistymi galaktyk. W jednorodnie ekspandującym Wszechświecie, prawo Hubble'a (z odpowiednią stałą proporcjonalności, zależną od czasu kosmicznego) jest lokalnie spełnione dla wszystkich obserwatorów fundamentalnych.

[edytuj] Stała Hubble'a

Współczesny wykres obrazujący prawo Hubble'a

Wartość stałej Hubble'a nie jest łatwa do wyznaczenia. Wynika to po pierwsze z problemów z dokładnym określaniem odległości do galaktyk, a po drugie z faktu, że oprócz prędkości wynikających z ekspansji wszechświata, galaktyki mają również prędkości swoiste, co prowadzi do odstępstw od prawa Hubble'a.

Pierwsze wyznaczenia tego parametru dawały H₀=500 km/s/Mpc. Później stwierdzono, iż wartość tej stałej jest znacznie mniejsza, gdyż mieści się w zakresie od 50 do 100 km/s/Mpc. Obecnie uznaje się, że wynosi ona w granicach 60-75 km/s/Mpc z błędem rzędu 10%. Wyniki są różne w zależności od autorów i od użytej metody. Dość powszechnie używa się H₀=73±3 km/s/Mpc, otrzymaną w oparciu o pomiary sondy WMAP (Spergel i in., 2007, ApJS, 170, 377]). Istnieją jednak opracowania przedstawiające zarówno niższe, jak i wyższe wartości.^[1]