Prawo Hubble'a

Edwin Hubble w 1929 roku, mierząc promieniowanie odległych galaktyk zauważył, że linie w widmach galaktyk są przesunięte w kierunku czerwieni. Nie zauważył przesunięcia w druga stronę. Odkrycie to stało się jednym z fundamentalnych odkryć astronomicznych, które dało podstawy całej współczesnej kosmologii.

Zgodnie ze zjawiskiem Dopplera dla fal elektromagnetycznych długość fali mierzonej zależy od prędkości źródła emitującego to promieniowanie zgodnie ze wzorem:

$\lambda = \lambda_0(1\pm\frac{v}{c})$

gdzie:

λ - długość fali mierzona,
λ₀ - długość fali emitowanej przez źródło promieniowania,
c- prędkość światła,
v - prędkość radialna źródła fali.

Znak plus stosujemy w przypadku, gdy źródło oddala się od obserwatora, minus - gdy się do niego zbliża. Długość fali jest więc większa, gdy jej źródło oddala się od nas i mniejsza, gdy się zbliża.

Zauważmy, że powyższy wzór umożliwia wyznaczenie prędkości oddalania się od nas galaktyk.

Wniosek z pomiarów był zaskakujący. Wszystkie galaktyki we Wszechświecie oddalają się od nas! Wszechświat cały czas rozszerza się. Skoro Wszechświat rozszerza się, to kiedyś prawdopodobnie był skupiony w jednym punkcie.

Co więcej, Hubble ustalił, że stosunek prędkości radialnej v=dr/dt do promienia r jest stałą - nie ulega zmianie.

Sformułowano prawo, nazywane dzisiaj prawem Hubble'a:

Prędkości radialne oddalających się obiektów są proporcjonalne do ich odległości r.

v=Hr

H oznacza stałą Hubble'a.

Stała ta ma szacunkową wartość: H=69 km/s·1/Mpc≈ 2,3·10^-18 s^-1. Jej wyznaczenie nie jest łatwym zadaniem.

Wnioski

Z prawa Hubble'a wynika, że

Wszechświat powstał w wyniku tak zwanego Wielkiego Wybuchu. Cały czas rozszerza się jak nadmuchiwany balonik.
Na podstawie tego prawa można także oszacować wiek wszechświata (odwrotność stałej Hubble'a) oraz jego rozmiary, a także odległość badanej galaktyki od Ziemi.
Wielki Wybuch miał miejsce około 13,7 mld lat temu.

Ciekawostki

Hubble w 1929 roku wyznaczył wiek Wszechświata na 1,5 mld lat, co stało w jawnej sprzeczności ze znanym wówczas wiekiem Ziemi, szacowany na ponad 3 mld lat. Dziś wiemy, że Wszechświat jest dużo starszy.

W artykule "Czy jesteśmy w centrum Wszechświata?" znajduje się ciekawa symulacja rozszerzającego się wszechświata.

Czy jesteśmy w centrum Wszechświata?

Z prawa Hubble'a wynika, że wszystkie galaktyki oddalają się od nas i to tym szybciej, im dalej się od nas znajdują. Czy to oznacza, że znajdujemy się w centrum Wszechświata?

Bibliografia

Wykaz całej bibliografii dla wszystkich artykułów opublikowanych w niniejszym serwisie znajduje się w odnośniku w stopce. Poniżej znajduje się wykaz publikacji, które w szczególności były wykorzystywane w przygotowaniu niniejszego artykułu:

Czesław Bobrowski - Fizyka - krótki kurs, ISBN 83-204-1541-1, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne 1993
Alicja Nawrot, Dorota Karolczak, Jadwiga Jaworska - Encyklopedia - Fizyka z astronomią, ISBN 978-83-7517-210-2, Greg 2013
Praca zbiorowa pod red. Witolda Mizerskiego - Tablice fizyczno-astronomiczne, ISBN 978-83-7350-245-1, Adamantan 2013
Lawrence M. Krauss - Wszechświat z niczego. Dlaczego istnieje raczej coś niż nic., ISBN 978-83-7839-729-8, Prószyński i S-ka 2014