Закон Хаббла
График из оригинальной работы Хаббла 1929 года
В свое время закон Хаббла сделал переворот в профессиональной астрономии. В начале ХХ века американский астроном Эдвин Хаббл доказал, что наша Вселенная не статична, как казалось ранее, а постоянно расширяется.
Общие сведения
Постоянная Хаббла: данные с различных космических аппаратов
Закон Хаббла – физико-математическая формула, доказывающая, что наша Вселенная постоянно расширяется. Причем расширение космического пространства, в котором находится и наша галактика Млечный путь, характеризуется однородностью и изотропией. То есть, наша Вселенная расширяется одинаково во всех направлениях. Формулировка закона Хаббла доказывает и описывает не только теорию расширение Вселенной, но и главную идею ее происхождения – теорию Большого взрыва.
Наиболее часто в научной литературе закон Хаббла встречается под следующей формулировкой: v=H0*r. В этой формуле v означает скорость галактики, H0 – коэффициент пропорциональности, который связывает расстояние от Земли до космического объекта со скоростью его удаления (этот коэффициент еще называют «Постоянной Хаббла»), r – расстояние до галактики.
В некоторых источниках встречается другая формулировка закона Хаббла: cz=H0*r. Здесь c выступает, как скорость света, а z символизирует собой красное смещение – сдвиг спектральных линий химических элементов в длинноволновую красную сторону спектра по мере их удаления. В физико-теоретической литературе можно обнаружить и другие формулировки данного закона. Однако от разности формулировок суть закона Хаббла не меняется, а его суть заключается в описании того факта, что наша Вселенная непрерывно расширяется во всех направлениях.
Открытие закона
Возраст и будущее Вселенной может быть определено путем измерения постоянной Хаббла
Предпосылкой к открытию закона Хаббла был целый ряд астрономических наблюдений. Так, в 1913 году американский астрофизик Вейл Слайдер обнаружил, что Туманность Андромеды и несколько других огромных космических объектов движутся с большой скоростью, относительно Солнечной системы. Это дало ученому основание предположить, что туманность – это не формирующиеся в нашей галактике планетарные системы, а зарождающиеся звезды, которые находятся за пределами нашей галактики. Дальнейшее наблюдение за туманностями показало, что они не только являются другими галактическими мирами, но и постоянно удаляются от нас. Этот факт дал возможность астрономическому сообществу предположить, что Вселенная постоянно расширяется.
В 1927 году бельгийский ученый-астроном Жорж Леметр экспериментально установил, что галактики во Вселенной удаляются друг от друга в космическом пространстве. В 1929 году американский ученый Эдвин Хаббл при помощи 254-сантиметрового телескопа установил, что Вселенная расширяется и галактики в космическом пространстве удаляются друг от друга. Используя свои наблюдения, Эдвин Хаббл сформулировал математическую формулу, которая по сегодняшний день точно описывает принцип расширения Вселенной, и имеет огромное значение, как для теоретической, так и практической астрономии.
Закон Хаббла: применение и значение для астрономии
Закона Хаббла имеет огромное значение для астрономии. Его широко применяют современные ученые в рамках создания различных научных теорий, а также при наблюдении космических объектов.
Материалы по теме
Горизонт событий
Главное значение закона Хаббла для астрономии заключается в том, что он подтверждает постулат: Вселенная постоянно расширяется. Вместе с этим закон Хаббла служит дополнительным подтверждением теории Большого взрыва, ведь, как считают современные ученые, именно Большой взрыв послужил толчком для расширения «материи» Вселенной.
Закон Хаббла позволил выяснить также, что Вселенная расширяется во всех направлениях одинаково. В какой точке космического пространства не оказался бы наблюдатель, если он посмотрит вокруг себя, он заметит, что все объекты вокруг него одинаково от него удаляются. Наиболее удачно этот факт можно выразить цитатой философа Николая Кузанского, который еще в XV веке сказал: «Любая точка есть центр Безграничной Вселенной».
При помощи закона Хаббла современные астрономы могут с высокой долей вероятности просчитывать положение галактик и скоплений галактик в будущем. Точно так же с его помощью можно вычислить предположительное месторасположение любого объекта в космическом пространстве, спустя определенное количество времени.
Интересные факты
- Величина, обратная постоянной Хаббла, равна примерно 13,78 миллиардам лет. Эта величина указывает на то, сколько времени прошло с момента начала расширения Вселенной, а значит, вполне вероятно указывает и на ее возраст.
- Наиболее часто закон Хаббла используют для определения точных расстояний до объектов в космическом пространстве.
3. Закон Хаббла определяет удаление от нас далеких галактик. Что касается ближайших к нам галактик, то здесь его действие не так ярко выражено. Связано это с тем, что эти галактики помимо скорости, связанной с расширением Вселенной, обладают еще и своей собственной скоростью. В связи с этим они могут, как удаляться от нас, так и приближаться к нам. Но, в общем и целом закон Хаббла актуален для всех космических объектов во Вселенной.
‘ alt=»yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7 — Закон Хаббла» title=»Закон Хаббла»>
Похожие статьи
Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!
Источник
Что «Хаббл» узнал о тайнах Вселенной: 10 главных ответов
24 апреля 1990 года шаттл «Дискавери» поднял в космос драгоценный груз — космический телескоп «Хаббл». За 30 лет работы эта автоматическая обсерватория помогла пролить свет на многие тайны Вселенной, которые будоражили человеческие умы тысячелетиями.
1. Сколько лет Вселенной?
Данные «Хаббла», изучающего расстояния между галактиками и звездными скоплениями, позволили рассчитать темпы расширения космоса и установить «исходную точку» этого процесса. Оказалось, что нашей Вселенной около 13,8 миллиардов лет.
2. Насколько Вселенная велика?
Можно предположить, что если Вселенная образовалась 13,8 млрд лет назад, то её радиус тоже должен быть равен 13,8 млрд световых лет. Но это не так. Наблюдения «Хаббла» показали, что космос расширяется неравномерно. Например, возраст галактики GNz-11 в созвездии Большой Медведицы, обнаруженной телескопом, оценивается в 13,4 млрд лет. При этом она находится от нас на расстоянии около 32 млрд световых лет. Здесь играет роль ускоренное расширение пространства. Мы наблюдаем только часть Вселенной. Она может быть бесконечной во всех направлениях.
3. Что такое темная энергия?
Это гипотетическая форма энергии во Вселенной. Ученые предположили ее существование, чтобы объяснить расширение Вселенной с ускорением. Впервые о темной энергии заговорили в 1998 году благодаря новым наблюдениям «Хаббла».
4. Что такое темная материя?
Предполагается, что невидимая темная материя составляет примерно 80% массы Вселенной. Она не взаимодействует со светом или другим электромагнитным излучением, поэтому ее нельзя увидеть напрямую. О существовании темной материи догадываются благодаря гравитационным эффектам. Например, отклонениям электромагнитного излучения далекого объекта под действием гравитации другого массивного объекта. Такие искривления видны на снимках, сделанных «Хабблом».
5. Что такое черная дыра?
Это область пространства-времени в космосе, заполненная таким количеством материи, что ее гравитация невероятно сильна. Она не позволяет ускользнуть даже лучу света. Черная дыра невидима, но она оказывает гравитационное воздействие на окружающую материю.
«Хаббл» оснащен спектрографом, который называют «охотником за черными дырами». Этот инструмент помогает узнавать скорость вращения звезд. Чем быстрее они вращаются вокруг какого-то центра, тем массивнее этот центр. Так «Хабблу» удается находить сверхмассивные черные дыры.
6. Что такое гравитационные волны?
Это невидимые волны в ткани пространства-времени. Они вызваны «катаклизмами» во Вселенной, например, столкновением черных дыр, звездными коллапсами или слиянием нейтронных звезд. Существование гравитационных волн предсказал еще Альберт Эйнштейн. Наблюдения «Хаббла» за слиянием нейтронных звезд подтвердили его гипотезу.
7. Сколько лет Солнечной системе?
Ей около 4,6 миллиардов лет.
8. Как образовалась Солнечная система?
Часть гигантского межзвездного газопылевого облака размером в несколько световых лет начала сжиматься. Его размеры уменьшились, оно начало вращаться быстрее. Центр, где собралась большая часть массы, становился всё более горячим. Появился протопланетный диск с горячей и плотной протозвездой в центре. Планеты сформировались из этого диска. Со временем в протозвезде началась термоядерная реакция, и вскоре она превратилась в полноценную звезду — наше Солнце.
Источник
Десять наиболее важных космических открытий Хаббла, изменившие представление о Вселенной
10. ИСТОЧНИК ДЛИННЫХ ВСПЛЕСКОВ ГАММА-ВСПЛЕСКОВ
В 1960-х годах американские спутники, предназначенные для обнаружения гамма-излучения от российских ядерных испытаний, начали собирать огромные радиационные всплески из глубины космоса. На протяжении десятилетий никто не знал, откуда появились всплески. Когда Хаббл вышел в космос, ученые смогли отслеживать всплески гамма-излучения в галактиках с быстрым звездообразованием, например Галактикой Большого Магелланового Облака. Согласно Ливио, вспышки гамма-лучей происходят, когда одна из массивных звезд галактики рушится сама по себе.
9. ТОЧНОЕ ИЗМЕРЕНИЕ КОНСТАНТЫ ХАББЛА
В течение многих лет ученые утверждали, что значение константы Хаббла является ключевым компонентом уравнения, которое измеряет скорость, с которой расширяется Вселенная. «До телескопа Хаббла, оценки для константы Хаббла были разными», — сказал Ливио. Анализируя снимки Хаббла далеких сверхновых (остатки одного из них изображены здесь), астрономы сузили значение константы Хаббла с точностью до ошибки в пять процентов.
8. ЗВЕЗДНЫЕ ГРУППЫ СКОПЛЕНИЙ
В то время как некоторые из наиболее заметных картинок Хаббла занимали далекое пространство и время, он также сделал некоторые важные наблюдения ближе к дому . естественно, если вы считаете что около 2,5 миллионов световых лет — это близко к дому. Ученые очень мало знали об истории даже наших ближайших галактических соседей (например, галактика Андромеды, показанная здесь). Но Хаббл, который может сосредоточиться на отдельных звездах в этих галактиках, позволил ученым лучше понять историю нашего уголка Вселенной.
7. УДАРНЫЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ
Говоря о том, что близко к дому, Хаббл снял одну из своих самых важных картин прямо здесь, в нашей собственной солнечной системе. В 1994 году фрагменты кометы Shoemaker-Levy 9 столкнулись с Юпитером (на фото здесь), а Хаббл предоставил первые сделанные изображения столкновения двух тел в космосе.
6. ПОДСЧЕТ ПЛАНЕТ
Наш вид созерцая тайны космоса, неизбежно приходит к вопросу о том, существует ли жизнь на других планетах. Чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно знать, сколько других планет есть. Картинки с Хаббла прошли долгий путь, чтобы ответить на этот вопрос. Захватив изображения дисков звездной пыли, которые в конечном итоге сливаются в планеты (например, диск, показанный здесь вокруг звезды в туманности Ориона), Хаббл показал, что планеты гораздо более распространены, чем раньше думали ученые.
5. ВНЕСОЛНЕЧНЫЕ ПЛАНЕТЫ
И пока мы находимся на пункте с внесолнечными планетами, Хаббл также щелкнул первый снимок планеты за пределами нашей солнечной системы. Прежде чем эта фотография планеты вокруг звезды Фомальгаута была сделана, ученые должны были рассчитать, имела ли звезда планету, оценивая колебание звезды. С помощью Хаббла астрономы могли просто смогли сфотографировать саму планету.
4. ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ
Астрономы теоретизировали, что супермагистральные черные дыры лежат в центре галактик в течение многих лет, но только после того, как Хаббл сделал фотографию одной из тех черных дыр, дебаты были остановлены. «Хаббл не только обнаружил, что в центре галактик есть черные дыры, но он обнаружил, что существует корреляция между размером черной дыры и размером выпуклости», — сказал Марио Ливио, старший астрофизик в Научном институте телескопов и автор книги « Бог ли Бог»? , «До этого мы не знали, что в центре есть черная дыра, и определенно не знали этих соотношений».
3. СНИМОК ГЛУБОКОГО КОСМОСА
Это один из тех случаев, когда эстетическая красота одной из картин Хаббла соответствовала его научной ценности. Hubble Deep Field Shot, самая дальняя картина неба, когда-либо сделанного с оптическим светом, обеспечивала этот великолепный образ и давала ученым информацию, необходимую им, чтобы точно рассчитать возраст Вселенной.
2. ТЕМНАЯ МАТЕРИЯ
Благодаря Хабблу, ученные расчитали что темная материя может составлять до 22 процентов материи во Вселенной. Поскольку темная материя не отражает и не излучает свет (отсюда и название), ее нельзя рассматривать с помощью телескопа. Тем не менее, темная материя все еще оказывает гравитационное воздействие на проходящий мимо свет, сгибая его как линзу. Хаббл смог сфотографировать свет, согнутый гравитационной линзой темной материи, тем самым обнаружив ранее только гипотетическую темную материю. Это картина света от скопления галактик Абелла, искаженного гравитационной линзой из темной материи.
1. ТЕМНАЯ ЭНЕРГИЯ
Согласно теории общей теории относительности, гравитационное притяжение каждого объекта во вселенной в конечном счете замедлялось, а затем меняло бы распространение вселенной. В течение многих лет это предполагали астрономы. Затем пришел Хаббл. «Возможно, самое важное открытие Хаббла — это темная энергия, которая является такой формой энергии, которая стимулирует расширение Вселенной», — сказал Ливио. «Мы знали с конца 1920-х годов, что вселенная расширяется. Но в 1998 году мы обнаружили, что это расширение ускоряется». Это важное открытие произошло от измерения света, излучаемого сверхновой, как, например, взрыв звезды Сандулак -69 ° 202a.
Источник
Закон Хаббла
В свое время закон Хаббла сделал переворот в профессиональной астрономии. В начале ХХ века американский астроном Эдвин Хаббл доказал, что наша Вселенная не статична, как казалось ранее, а постоянно расширяется.
Общие сведения
Закон Хаббла – физико-математическая формула, доказывающая, что наша Вселенная постоянно расширяется . Причем расширение космического пространства, в котором находится и наша галактика Млечный путь, характеризуется однородностью и изотропией. То есть, наша Вселенная расширяется одинаково во всех направлениях. Формулировка закона Хаббла доказывает и описывает не только теорию расширение Вселенной, но и главную идею ее происхождения – теорию Большого взрыва .
Наиболее часто в научной литературе закон Хаббла встречается под следующей формулировкой: v=H0*r. В этой формуле v означает скорость галактики, H0 – коэффициент пропорциональности, который связывает расстояние от Земли до космического объекта со скоростью его удаления (этот коэффициент еще называют «Постоянной Хаббла»), r – расстояние до галактики.
В некоторых источниках встречается другая формулировка закона Хаббла: cz=H0*r. Здесь c выступает, как скорость света, а z символизирует собой красное смещение – сдвиг спектральных линий химических элементов в длинноволновую красную сторону спектра по мере их удаления. В физико-теоретической литературе можно обнаружить и другие формулировки данного закона. Однако от разности формулировок суть закона Хаббла не меняется, а его суть заключается в описании того факта, что наша Вселенная непрерывно расширяется во всех направлениях.
Открытие закона
Предпосылкой к открытию закона Хаббла был целый ряд астрономических наблюдений. Так, в 1913 году американский астрофизик Вейл Слайдер обнаружил, что Туманность Андромеды и несколько других огромных космических объектов движутся с большой скоростью, относительно Солнечной системы. Это дало ученому основание предположить, что туманность – это не формирующиеся в нашей галактике планетарные системы, а зарождающиеся звезды, которые находятся за пределами нашей галактики. Дальнейшее наблюдение за туманностями показало, что они не только являются другими галактическими мирами, но и постоянно удаляются от нас. Этот факт дал возможность астрономическому сообществу предположить, что Вселенная постоянно расширяется.
В 1927 году бельгийский ученый-астроном Жорж Леметр экспериментально установил, что галактики во Вселенной удаляются друг от друга в космическом пространстве. В 1929 году американский ученый Эдвин Хаббл при помощи 254-сантиметрового телескопа установил, что Вселенная расширяется и галактики в космическом пространстве удаляются друг от друга. Используя свои наблюдения, Эдвин Хаббл сформулировал математическую формулу, которая по сегодняшний день точно описывает принцип расширения Вселенной, и имеет огромное значение, как для теоретической, так и практической астрономии.
Закон Хаббла: применение и значение для астрономии
Закона Хаббла имеет огромное значение для астрономии. Его широко применяют современные ученые в рамках создания различных научных теорий, а также при наблюдении космических объектов.
Главное значение закона Хаббла для астрономии заключается в том, что он подтверждает постулат: Вселенная постоянно расширяется. Вместе с этим закон Хаббла служит дополнительным подтверждением теории Большого взрыва, ведь, как считают современные ученые, именно Большой взрыв послужил толчком для расширения «материи» Вселенной.
Закон Хаббла позволил выяснить также, что Вселенная расширяется во всех направлениях одинаково. В какой точке космического пространства не оказался бы наблюдатель, если он посмотрит вокруг себя, он заметит, что все объекты вокруг него одинаково от него удаляются. Наиболее удачно этот факт можно выразить цитатой философа Николая Кузанского, который еще в XV веке сказал: «Любая точка есть центр Безграничной Вселенной».
При помощи закона Хаббла современные астрономы могут с высокой долей вероятности просчитывать положение галактик и скоплений галактик в будущем. Точно так же с его помощью можно вычислить предположительное месторасположение любого объекта в космическом пространстве, спустя определенное количество времени.
Интересные факты
- Величина, обратная постоянной Хаббла, равна примерно 13,78 миллиардам лет. Эта величина указывает на то, сколько времени прошло с момента начала расширения Вселенной, а значит, вполне вероятно указывает и на ее возраст.
- Наиболее часто закон Хаббла используют для определения точных расстояний до объектов в космическом пространстве.
3. Закон Хаббла определяет удаление от нас далеких галактик. Что касается ближайших к нам галактик, то здесь его действие не так ярко выражено. Связано это с тем, что эти галактики помимо скорости, связанной с расширением Вселенной, обладают еще и своей собственной скоростью. В связи с этим они могут, как удаляться от нас, так и приближаться к нам. Но, в общем и целом закон Хаббла актуален для всех космических объектов во Вселенной.
Источник