Зависимость постоянной хаббла от времени. Постоянная Хаббла v=Hr

Если кто-то думает, что слово «разбегаться» имеет сугубо спортивный, в крайнем случае, «антисупружеский» характер, то ошибается. Существуют куда более интересные толкования. К примеру, космологический Закон Хаббла свидетельствует о том, что разбегаются… галактики!

Три вида туманностей

Представьте: в черном, огромном безвоздушном пространстве тихо и медленно удаляются друг от друга: «Прощай! Прощай! Прощай!». Пожалуй, оставим в стороне «лирические отступления» и обратимся к научным сведениям. В 1929 году самый влиятельный астроном XX века американский ученый Эдвин Пауэлл Хаббл (1889-1953) пришел к выводу: происходит неуклонное расширение Вселенной.

Человек, всю свою сознательную жизнь посвятивший разгадке структуры космоса, родился в Маршфилде С младых ногтей интересовался астрономией, хотя в итоге стал дипломированным юристом. После окончания Кембриджского университета Эдвин работал в Чикаго, в Йоркской обсерватории. В Первую мировую войну (1914-1918 гг.) воевал. Фронтовые годы лишь отодвинули открытие во времени. Сегодня весь ученый мир знает, что такое постоянная Хаббла.

На пути к открытию

Возвратившись с фронта, ученый обратил свой взор на высокогорную обсерваторию Маунт-Вилсон (штат Калифорния). Его приняли туда на работу. Влюбленный в астрономию, молодой человек проводил немало времени, глядя в объективы огромных телескопов размером в 60 и 100 дюймов. Для того времени - крупнейшие, почти фантастика! Над приборами изобретатели работали почти десятилетие, добиваясь максимально возможного увеличения и четкости изображения.

Напомним, видимая граница Вселенной именуется Метагалактикой. Она исходит к состоянию на момент Большого Взрыва (космологическая сингулярность). Современные положения гласят, что значения физических постоянных однородны (имеется в виду скорость света, элементарный заряд и др.). Считается, что Метагалактика вмещает 80 миллиардов галактик (удивительная цифра звучит еще так: 10 секстиллионов и 1 септильонов звезд). Форма, масса и размер - для Вселенной это совершенно иные, нежели принятые на Земле, понятия.

Загадочные цефеиды

Чтобы обосновать теорию, объясняющую расширение Вселенной, потребовались продолжительные глубокие исследования, сложные сопоставления и вычисления. В начале двадцатых годов XX века вчерашний солдат наконец смог классифицировать туманности, наблюдаемые отдельно от Млечного пути. Согласно его открытию, они спиральные, эллиптические и неправильные (три вида).

В ближайшей к нам звездной системе, но не самой близкой спиральной туманности Андромеды, Эдвин разглядел цефеиды (класс пульсирующих звезд). Закон Хаббла стал как никогда близок к своему окончательному формированию. Астроном вычислил расстояние до этих маячков и размеры крупнейшей Согласно его выводам, Андромеда содержит примерно один триллион звезд (в 2,5-5 раз больше Млечного пути).

Константа

Некоторые ученые, объясняя природу цефеидов, сравнивают их с надувными резиновыми мячами. Они то увеличиваются, то уменьшаются, то приближаются, то отдаляются. Лучевая скорость при этом колеблется. При сжатии температура «путешественниц» увеличивается (хотя поверхность уменьшается). Пульсирующие звезды представляют собой необычный маятник, который, рано или поздно, остановится.

Как и остальные туманности, Андромеда охарактеризована ученым, как островное вселенское пространство, напоминающее нашу галактику. В 1929 году Эдвин обнаружил: лучевые скорости галактик и их расстояния взаимосвязаны, линейно зависимы. Был определен коэффициент, выражаемый в км/с на мегапарсек так называемая постоянная Хаббла. Расширяется Вселенная - меняется константа. Но в конкретный момент во всех точках системы мироздания она одинакова. В 2016 году - 66,93 ± 0,62 (км/с)/Мпк.

Представления о системе мироздания, продолжающей эволюцию, расширяющейся, тогда получили наблюдательную основу. Процесс активно изучался астрономом до самого начала Второй мировой войны. В 1942 году он возглавил Отдел внешней баллистики на Абердинском испытательном полигоне (США). Разве об этом мечтал сподвижник, пожалуй, самой загадочной науки на свете? Нет, ему хотелось «расшифровывать» законы потаенных уголков далеких галактик! Что касается политических взглядов, то астроном открыто осуждал лидера Третьего рейха Адольфа Гитлера. На исходе своей жизни Хаббл прослыл мощным противником применения оружия массового поражения. Но вернемся к туманностям.

Великий Эдвин

Многие астрономические константы со временем корректируются, появляются новые открытия. Но все они не идут в сравнение с Законом расширения Вселенной. Знаменитого астронома XX века Хаббла (со времен Коперника равных ему не было!) ставят в один ряд с основателем экспериментальной физики Галилео Галилеем и автором новаторского вывода о существовании звездных систем Уильямом Гершелем.

Еще до того, как был открыт закон Хаббла, его автор стал членом Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки, позже академий в разных странах, имеет множество наград. Многие, наверное, слышали про то, что свыше десяти лет назад выведен на орбиту и успешно действует космический телескоп «Хаббл». Это имя носит одна из малых планет, вращающихся между орбитами Марса и Юпитера (астероид).

Будет не совсем справедливо утверждать, что астроном только и мечтал об увековечивании своего имени, но есть косвенные свидетельства того, что Эдвин любил привлечь внимание. Сохранились фото, где он весело позирует рядом с кинозвездами. Чуть ниже мы расскажем о его попытках «зафиксировать» достижение на лауреатском уровне, еще и таким образом войти в историю космологии.

Метод Генриетты Ливитт

Знаменитый британский астрофизик в своей книге «Краткая история времени» писал, что «открытие того, что Вселенная расширяется, стало величайшей интеллектуальной революцией XX века». Хаббл был достаточно удачлив, чтобы оказаться в нужном месте в нужное время. Обсерватория Маунт-Вильсон являлась центром наблюдательной работы, лежащей в основе новой астрофизики (позже получившей название космологии). Самый мощный на Земле телескоп Хукера тогда только вступил в строй действующих.

Но постоянная Хаббла вряд ли была открыта лишь на основании везения. Требовались терпение, упорство, умение побеждать научных соперников. Так американский астроном Харлоу Шепли предлагал свою модель Галактики. Его уже знали, как ученого, определившего размеры Млечного Пути. Он широко применял методику определения расстояний по цефеидам, используя методику, составленную в 1908 году Генриеттой Суон Ливитт. Она устанавливала расстояние до объекта, опираясь на стандартные вариации света от ярких звезд (переменные цефеиды).

Не пыль и газ, а другие галактики

Харлоу Шепли считал, что ширина галактики 300 000 световых лет (приблизительно в десять раз выше допустимого значения). Однако Шепли, как и большинство астрономов того времени, был уверен: Млечный Путь - это и есть вся Вселенная. Несмотря на предположение, впервые сделанное Уильямом Гершелем в XVIII веке, он разделял распространенное мнение, что все туманности для относительно близлежащих объектов - всего лишь пятна пыли и газа в небе.

Сколько горьких, холодных ночей провел Хаббл, сидя у мощного телескопа Хукера, прежде чем смог доказать, что Шепли не прав. В октябре 1923 года Эдвин заметил в М31 туманности (созвездие Андромеды) «вспыхнувший» объект и предположил, что он не относится к Млечному Пути. После тщательного изучения фотопластин, на которых была запечатлена та же площадь, ранее исследованная другими астрономами, в том числе, Шепли, Эдвин понял, что это цефеида.

Обнаружен Космос

Хаббл использовал метод Шепли для измерения расстояния до переменной звезды. Оказалось, что оно исчисляется миллионами световых лет от Земли, что находится далеко за пределами Млечного Пути. Сама галактика содержит миллионы звезд. Известная Вселенная резко расширилась в тот же день и - в некотором смысле - был обнаружен сам Космос!

Газета "Нью-Йорк Таймс" писала: "Обнаруженные спиральные туманности являются звездными системами. Доктор Hubbel (так в оригинале) подтверждает мнение, что они похожи на "островные вселенные", похожие на нашу собственную". Открытие имело большое значение для астрономического мира, но величайший момент Хаббла был еще впереди.

Никакой статичности

Как мы говорили, победа к «Копернику №2» пришла в 1929 году, когда он классифицировал все известные туманности и измерил их скорости от спектров излучаемого света. Его поразительная находка, что все галактики отступают от нас со скоростями, увеличивающимися пропорционально их удаленности от Млечного Пути, потрясла мир. Закон Хаббла отменил традиционное представление о статической Вселенной и показал, что сама она полна динамики. Сам Эйнштейн склонял голову перед столь потрясающей наблюдательностью.

Автор теории относительности подкорректировал собственные уравнения, которыми обосновывал расширение Вселенной. Теперь Хаббл показал, что Эйнштейн был прав. Хаббловское время - величина, обратная постоянной Хаббла (t H = 1/H). Это характерное время расширения Вселенной на текущий момент.

Взорвались и разлетелись

Если постоянная в 2016 году равна 66,93 ± 0,62 (км/с)/Мпк, то расширение в настоящее время характеризуется следующими цифрами: (4,61 ± 0,05)·10 17 с или (14,610 ± 0,016)·10 9 лет. И снова немного юмора. Оптимисты говорят: это хорошо, что галактики «разбегаются». Если представить, что они сближаются, рано или поздно наступил бы Большой взрыв. Но именно с него началось зарождение Вселенной.

Галактики «рванули» (начали движение) в разные стороны одновременно. Если бы скорость удаления не была пропорциональной расстоянию - теория взрыва бессмысленна. Еще одна производная константа - хаббловское расстояние - произведение времени на скорость света: D H = ct H = c/H. В текущий момент - (1,382 ± 0,015)·10 26 м или (14,610 ± 0,016)·10 9 световых лет.

И снова о надувном шаре. Есть мнение, что даже астрономы не всегда правильно трактуют расширение Вселенной. Часть знатоков считает, что она раздувается, словно резиновый шар, не ведая никаких физических ограничений. Сами галактики при этом не только удаляются от нас, но и хаотично «суетятся» внутри неподвижных скоплений. Иные уверяют, что дальние галактики «уплывают» осколками Большого взрыва, но делают это степенно.

Мог бы стать Нобелевским лауреатом

Хаббл пытался получить Нобелевскую премию. В конце 1940-х годов даже нанимал рекламного агента (сейчас его назвали бы пиар-менеджер), чтобы тот продвинул дело. Но усилия были напрасными: категории для астрономов не существовало. Эдвин умер в 1953 году, в ходе научных изысканий. В течение нескольких ночей он наблюдал внегалактические объекты.

Его последняя честолюбивая мечта осталась несбывшейся. Но ученый наверняка бы порадовался тому, что в его честь назван космический телескоп. И поколения братьев по разуму продолжают исследовать огромное и чудесное пространство. Оно до сих пор таит немало загадок. Сколько открытий впереди! И производные постоянные Хаббла, наверняка, помогут кому-то из молодых ученых стать «Коперником №3».

Оспаривая Аристотеля

Что будет доказано или опровергнуто, как тогда, когда в пух и прах полетела теория о бесконечности, вечности и неизменности пространства вокруг Земли, которую поддерживал сам Аристотель? Он приписывал Вселенной симметрию и совершенство. Космологический принцип подтвердил: все течет, все изменяется.

Есть мнение, что через миллиарды лет небеса будут пусты и темны. Расширение «унесет» галактики за космический горизонт, откуда свет не сможет дойти до нас. Будет ли актуальна постоянная Хаббла для пустой Вселенной? Что станет с наукой космологией? Она исчезнет? Все это предположения.

Красное смещение

Пока же телескоп «Хаббл» сделал снимок, который свидетельствует: до вселенской пустоты нам пока далеко. В профессиональной среде в ходу мнение, что ценно открытие Эдвина Хаббла, но не его закон. Однако именно он был почти сразу признан в научных кругах того времени. Наблюдения «красного смещения» не просто завоевало право на существование, оно актуально и в XXI веке.

И сегодня, определяя расстояние до галактик, опираются на супероткрытие ученого. Оптимисты утверждают: даже если наша галактика останется единственной, «скучать» нам не придется. Будут существовать миллиарды карликовых звезд и планет. А значит, рядом с нами по-прежнему будут «параллельные миры», которые нужно будет исследовать.

) со скоростью его удаления. Обычно обозначается буквой H . Имеет размерность, обратную времени (H = 2,3·10 −18 с −1), но выражается обычно в км/с на мегапарсек .

Наиболее надёжная оценка постоянной Хаббла на 2010 год составляет 70,4+1,3 -1,4 (км/с)/Мпк ; таким образом, в современную эпоху две галактики, разделённые расстоянием в 1 Мпк, в среднем разлетаются со скоростью ~70 км/с. В моделях расширяющейся Вселенной постоянная Хаббла изменяется со временем, но термин «постоянная» оправдан тем, что в каждый данный момент времени во всех точках Вселенной постоянная Хаббла одинакова. Величина, обратная постоянной Хаббла, имеет смысл характерного времени расширения Вселенной на текущий момент. Для значения постоянной Хаббла, равной 70,4 (км/с)/Мпк (или 2,28·10 −18 c −1), время жизни Вселенной составляет около 4,38·10 17 с или 13,9·10 9 лет.

Примечания

См. также

Ссылки

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Постоянная Хаббла" в других словарях:

- (обозначение Н0), показатель скорости удаления галактик (КРАСНОЕ СМЕЩЕНИЕ), который возрастает с увеличением расстояния от нас, согласно ЗАКОНУ ХАББЛА. Нулевой индекс означает, что эта величина определяет уровень расширения пространства в… … Научно-технический энциклопедический словарь

Закон Хаббла (закон всеобщего разбегания галактик) правило физической космологии, согласно которому красное смещение удалённых объектов пропорционально их расстоянию от наблюдателя. Таким образом, чем дальше от нас галактика, тем быстрее она от… … Википедия

Скорость v удаления астрономич. объекта пропорциональна расстоянию r до него, т.е. v = Hr, где Я постоянная Хаббла. Закон хорошо выполняется для галактик, не входящих в скопления, и скоплений галактик как целого. Открыт Э. Хабблом в 1929 при… …

- (по имени амер. астронома Э. Хаббла (E. Hubble)) (Н), коэффициент пропорциональности между скоростями удаления внегалактич. объектов, вызванного космологич. расширением видимой Вселенной, и расстояниями r(t) =r0 R(t) до них (Л т. н. масштабный… … Физическая энциклопедия

- (обозначается Н) коэффициент в законе Хаббла, выражающем линейную связь скорости v космологического разбегания (разлета) скоплений галактик в зависимости от расстояния r до них: v = Hr, где H ? 50 100 км/(с.Мпк) … Большой Энциклопедический словарь

Пропорциональность скорости uудаления внегалактич. объекта расстоянию до него r: где Н Хаббла постоянная. X. з. хорошо выполняется для галактик, не входящих в скопления, и скоплений галактик как целого. Открыт Э. П. Хабблом (E. P. Hubble) в 1929… … Физическая энциклопедия

- (обозначается Н), коэффициент в законе Хаббла, выражающем линейную связь скорости v космологического разбегания («разлёта») скоплений галактик в зависимости от расстояния r до них: v = Hr, где H; 50 100 км/(с·Мпк). * * * ХАББЛА ПОСТОЯННАЯ ХАББЛА… … Энциклопедический словарь

- (обозначается Я), коэф. в законе Хаббла, выражающем линейную связь скорости v космологич. разбегания (разлёта) скоплений галактик с расстоянием r до них: v = Hr, где H 50 100 км/(с*Мпк). Назв. по имени Э. Хаббла … Естествознание. Энциклопедический словарь

- (Н) коэффициент, выражающий линейную связь скорости v космологического разбегания скоплений галактик в зависимости от расстояния r до них: v = Нr (закон Xаббла), где H = 100 км/с·Мпк. Названа в честь американского астронома Э. П. Хаббла (1889… … Астрономический словарь

Постоянная Хаббла коэффициент, входящий в закон Хаббла, который связывает расстояние до внегалактического объекта (галактики, квазара) со скоростью его удаления. Имеет размерность, обратную времени (H=2,3×10 18 с 1), но выражается обычно в км/с… … Википедия

Великий американский астроном Эдвин Хаббл установил, что если рассматривать галактики достаточно удаленные от нашего Млечного пути (более 15 млн св. лет), то получается, что чем дальше от нас галактика находится, тем быстрее она от нас удаляется

v = H 0 r

Как бы мы ни интерпретировали наблюдения, измерения и уточнения значения постоянной Хаббла с тех пор становится одной из фундаментальных задач наблюдательной астрономии. И вот последние "вести с полей"

С помощью телескопов Gaia и «Хаббл» астрономы выполнили самые точные измерения скорости расширения Вселенной, сообщается в журнале The Astrophysical Journal . Они определили расстояния между соседними галактиками, наблюдая за цефеидами - пульсирующими переменными звездами, которые традиционно используются астрономами в качестве «стандартных свеч». По новым данным, постоянная Хаббла H0 составляет 73,5 километров в секунду на мегапарсек - то есть расхождение между уже известными значениями оказалось еще больше, чем считалось ранее.

Почти 100 лет назад астрофизик Эдвин Хаббл, наблюдая за далекими галактиками, определил, что они не стоят на месте, а постепенно разбегаются в стороны, причем скорость удаления конкретной галактики прямо пропорциональна расстоянию до нее. Сегодня этот закон называется законом Хаббла, а входящую в него постоянную - постоянной Хаббла. Чуть позже, в конце 20 века, ученые, наблюдавшие за сверхновыми первого типа, выяснили еще одну особенность: оказалось, что Вселенная расширяется не с постоянной скоростью, а с ускорением. Причиной этому может быть темная энергия, которая действует на материю как своеобразная «антигравитация».

С увеличением точности измерений, астрономы столкнулись с проблемой: разные способы определения постоянной Хаббла приводят к разным результатам, противоречащим друг другу. Например, измерение углового разрешения колебаний реликтового излучения, которое выполнила обсерватория «Планк», дало значение H 0 = 67,6 ± 0,6 километров в секунду на мегапарсек, а сопоставление расстояния и красного смещения удаленных сверхновых приводит к величине H 0 = 73,24 ± 1,74 километров в секунду на мегапарсек. Это расхождение - одна из больших проблем в современной астрофизике.

Группа астрономов под руководством нобелевского лауреата Адама Рисса (Adam Riess), получившего премию за открытие ускоренного расширения Вселенной посредством наблюдения дальних сверхновых, «подогрела» это противоречие, получив данные с помощью телескопов Gaia и «Хаббл». Астрономы посчитали расстояние до окружающих галактик по цефеидам. Этот класс звезд имеет хорошо установленную зависимость между периодом изменения блеска и звездной величиной - чем ярче звезда, тем медленнее она пульсирует. Если нам известны две звезды, которые пульсируют с одним и тем же периодом, и расстояние до одной из них (определенное методом параллакса), то расстояние до другой можно определить по несложной формуле.

Исследователи сравнили абсолютную звездную величину 50 цефеид, определенную благодаря телескопу «Хаббл», с видимой звездной величиной, и определили расстояние до них. Затем исследователи уточнили данные с помощью телескопа Gaia, который с большой точностью измеряет параллакс и собственные движения звезд. Это позволило исследователям откалибровать данные и более точно определить расстояния до цефеид вне нашей Галактики.

По новым данным, постоянная Хаббла H 0 составляет 73,52 ± 1,62 километров в секунду на мегапарсек. Это значит, что галактики, которые мы видим на расстоянии 10 мегапарсек, убегают от нас со скоростью 735 километров в секунду, а галактики, которые мы видим на расстоянии в 11 мегапарсек - со скоростью 808 километров в секунду. Эта величина сильно расходится с данными обсерватории «Планк». Несоответствие между полученными разными методами значениями постоянной Хаббла составляет более 3,8 сигма. Таким образом, чем более точными становятся измерения, тем сильнее расхождение, объяснить которое ученые пока что не могут.

Кристина Уласович для сайта N+1

Попытка объяснить необъяснимое
Разумеется, столь заметные расхождения в полученных значениях столь важной величины сама по себе тревожна: или мы где-то зевнули грубую ошибку, или ошибочны наши самые основные представления об устройстве Вселенной. И это заставляет ученых напрягаться.

Но мне пришла охота порассуждать не об этом. А об одной вещи, которую я сам долго не понимал совсем, а потом стал понимать, но плохо. И мне кажется, что подобные трудности непонимания должны возникать не только у меня.
Речь пойдет о размерах Вселенной.

Наивное рассуждение
Вот 13,7 млрд лет назад случился Большой взрыв. И все полетели в разные стороны. Ну пускай даже со скоростью света. Тогда сегодня радиус Вселенной - 13,7 миллиардов световых лет, диаметр (расстояние между двумя самыми удаленными точками) грубо вдвое больше - 27 млрд. св. лет.
Но т.к. расширяться со скоростью света невозможно - то наверняка меньше.
Смотрим в Вики и видим оценку - примерно 93 млрд световых лет - ВТРОЕ БОЛЬШЕ!
Это как такое может быть??? (это уже сидя на полу и растерянно озираясь - как я сюда попал?)

Пытаемся прикинуть
Та-акс, считаем: постоянная Хаббла по последним данным 73,5 км/сек на мегапарсек ≈ 22км/сек на миллион световых лет расстояния, 22000 км/сек на миллиард световых лет расстояния.

А давайте прикинем - на каком расстоянии скорость удаления сравняется со скоростью света?
Простой расчет L = 300 000/ 22 000 млрд световых лет ≈ 13,63 миллиарда световых лет
С ума сойти - почти в точности возраст Вселенной? Трудно поверить в случайность совпадения.
Т.е. постоянная Хаббла связана с возрастом Вселенной? (опять ошарашено озираюсь - тут что-то не так)

И невозможное возможно
Да, нельзя двигаться быстрее скорости света, ну вот совсем нельзя.
Но ведь никто быстрее скорости света и не двигается. просто в грубом приближении (для наглядности) мы живем на поверхности шарика из резины. Шарик раздувается, никто не знает почему, но именно это утверждает постоянная Хаббла.

Для простоты считайте даже что это не шарик, а полоса из резины. Вот есть две точки на полосе из резины. Ее растягивают. И хотя точки вовсе не движутся, расстояние между ними растет.
Просто растет расстояние - на растяжение пространства ограничения теории относительности не распространяются. Тут скорости могут быть любыми.

Представьте себе, что вы стоите на такой бесконечной полосе, расстояние от вас до пушки 200км, и она в вас выстрелила снарядом, который летит со скоростью 100км/час. При этом резина растягивается на 10 процентов за час. За те 2 часа, что летит снаряд, она растянется на 20%, - и расстояние между вами и пушкой станет уже не 200 а 240 км.

В ньютоновской механике это означает, что в реальности будет не так - ведь уже через час резина удлинится на 10 процентов, и вторая половина расстояния, которую снаряду придется преодолевать, уже будет не 100 а 110 км (реально даже больше, и для точности нужно решать диф. уравнение,но нам сейчас это не важно) и он будет лететь не два часа а дольше, а пушка окажется не на 240 км а на 247км но это уже детали.

А теперь поглядим поближе к реальности.
Дело в том, что свет не снаряд, он преодолеет расстояние за то же самое время.
Это уже чисто релятивистский эффект - время вдоль луча света вообще стоит. Но то, что пространство растянулось, все же скажется - скажется на его цвете. Потому, что растяжение пространства означает что растянулись и расстояния между соседними гребнями световой волны, возросла длина волны - это и есть "красное смещение", именно по "покраснению" спектральных линий мы и определяем "хаббловское расстояние".

Однако то, что за время путешествия света расстояние между объектами изменилось, - вот это правда. И если свет к нам летел 13 миллиардов световых лет, и мы отправим свет от того же самого объекта "сегодня" - он к нам за 13 миллиардов уже не долетит, времени ему понадобится намного больше.

Вот один из самых удаленных наблюдаемых объектов - галактика GN-z11. Свет от нее к нам шел 13,4 миллиарда лет, но сегодня до нее (Сопутствующее расстояние) примерно 32 миллиарда световых лет. т.е. достаточно скоро (по астрономическим меркам) она "уйдет за наблюдаемый горизонт", т.е. скорость ее удаления превысит скорость света - и уже никакой обмен сигналами между нами и ею не будет возможен. (вспомним оценку скорости удаления из пункта "Пытаемся прикинуть ")

Автор хотя отчасти но отдает себе отчет и в степени своего невежества и в степени вульгаризации космологии. Но он пытался помочь хоть что-то понять тем, кто еще хуже это понимает, но любопытствует.
Вот тут совсем не знаю, была ли попытка хоть чуточку успешной

, квазара) со скоростью его удаления. Обычно обозначается буквой H . Имеет размерность, обратную времени (H ≈ 2,2⋅10 −18 с −1), но выражается обычно в км/с на мегапарсек .

Значение

Наиболее надёжная оценка постоянной Хаббла на 2013 год составляет 67,80 ± 0,77 (км/с)/Мпк . В 2016 году эта оценка была уточнена до 66,93 ± 0,62 (км/с)/Мпк . Таким образом, в современную эпоху две галактики, разделённые расстоянием в 1 Мпк , в среднем разлетаются со скоростью около 67 км/с . В моделях расширяющейся Вселенной постоянная Хаббла изменяется со временем, но термин «постоянная» оправдан тем, что в каждый данный момент времени во всех точках Вселенной постоянная Хаббла одинакова.

Возраст Вселенной в рамках модели ΛCDM составляет около (4,354 ± 0,012)⋅10 17 с или (13,798 ± 0,037)⋅10 9 лет .

Следует отметить, что измерения разными методами дают несколько различающиеся значения постоянной Хаббла. Указанные выше значения получены с помощью измерения параметров реликтового излучения на космической обсерватории «Планк» . Опубликованные в 2016 году измерения «местного» (в пределах до < 0,15 ) значения постоянной Хаббла путём вычисления расстояний до галактик по светимости наблюдающихся в них цефеид на космическом телескопе Хаббла дают оценку в 73,24 ± 1,74 (км/с)/Мпк , что на 3,4 сигмы (на 7-8 %) больше, чем определено по параметрам реликтового излучения . Причины этого расхождения оценок пока неизвестны.

Производные постоянные

Величина, обратная постоянной Хаббла (ха́ббловское вре́мя t H = 1/H ), имеет смысл характерного времени расширения Вселенной на текущий момент. Для современного значения постоянной Хаббла, равного 66,93 ± 0,62 (км/с)/Мпк (или (2,169 ± 0,020)⋅10 −18 c −1 ), хаббловское время равно (4,61 ± 0,05)⋅10 17 с (или (14,610 ± 0,016)⋅10 9 лет ). Часто используют также ещё одну производную константу, ха́ббловское расстоя́ние , равное произведению хаббловского времени на скорость света : D H = ct H = c /H . Для вышеуказанного значения постоянной Хаббла хаббловское расстояние равно (1,382 ± 0,015)⋅10 26 м или (14,610 ± 0,016)⋅10 9

Постоянная Хаббла — это константа, используемая для описания расширения Вселенной. Она устанавливает связь между удаленностью космического объекта и скоростью его удаления. становится все больше и больше с тех пор, как начал расширяться с момента Большого Взрыва, произошедшего 13,82 миллиарда лет назад. Вселенная постоянно расширяется, и это расширение постоянно ускоряется.

По утверждению НАСА , у ученых существует не только интерес к самому расширению и его ускорению, но и к последствиям этого процесса. Если расширение вдруг начинает замедляться, это будет означать, что во Вселенной есть что-то, что замедляет ее рост — возможно, это гипотетическая темная материя, которая не может быть обнаружена современными инструментами. Если расширение Вселенной будет продолжать ускоряться, возможно, что именно темная материя несет ответственность за это явление. В общем, ученым пока не понятен механизм, заставляющий пространство менять свой объем. Но во всем виновата, несомненно, темная материя (поскольку она не обнаружена, а значит все непонятное в космосе можно списать на нее).

По состоянию на январь 2018 года измерения, полученные с нескольких телескопов показали, что скорость расширения Вселенной различается в зависимости от того, куда смотреть. Ближняя к нам часть Вселенной (исследуется с помощью орбитальных телескопов «Хаббл» и «Гайя») имеет скорость расширения около 73,5 километров в секунду на мегапарсек. В то время как более отдаленная Вселенная (измеряется космическим телескопом «Планк») расширяется немного медленнее, со скоростью около 67 км в секунду на мегапарсек. Мегапарсек — это расстояние в один миллион парсеков, или около 3,3 миллиона световых лет, так что это немыслимо большая скорость.

Открытие Хаббла

Постоянная была впервые предложена американским астрономом . Он занимался изучением галактик, и особенно его интересовали те, которые находятся наиболее далеко от Земли.

В 1929 году, на основании данных, полученных астрономом , говорящих о том, что галактики, похоже, удаляются от Млечного Пути, Хаббл обнаружил, что чем дальше эти галактики с Земли, тем быстрее они движутся.

В то время ученые решили, что это явление — это всего лишь разлет галактик друг от друга. Однако сегодня астрономы знают, что на самом деле наблюдается расширение всей Вселенной. Независимо от того, где вы будете находиться в космосе , вы будете наблюдать одно и то же явление, происходящее с той же самой скоростью.

Первоначальные расчеты Хаббла уточнялись на протяжении многих лет, поскольку для проведения измерений использовались все более чувствительные телескопы, в том числе «Хаббл» и «Гайя», данные с которых уточняли значение постоянной на основе измерений космического микроволнового фона — постоянного температурного фона Вселенной, иногда еще называемый «послесвечением» Большого Взрыва.

Цефеиды — маяки Вселенной

Существует много видов переменных звезд, но те, которые наиболее полезны для уточнения значения постоянной Хаббла, называется цефеидами. Это звезды, которые регулярно меняют свою яркость в определенном интервале, который обычно колеблется от 1 до 100 дней (Полярная Звезда входит в число самых известных членов этой группы). проводят измерения расстояния до этих звезд, измеряя изменчивость их светимости.

Чем ярче выглядит цефеида с , тем легче измерить расстояние до нее. Некоторые цефеиды можно увидеть с Земли, но для получения более точных измерений лучше всего это делать в космосе.

Эдвин Хаббл смог измерить расстояния до цефеид, удаленных на расстояния до 900 000 световых лет от Земли — поразительное значение на то время — находящихся в пространстве, которое было все еще относительно близким к Земле. Дальше в пространстве цефеиды слабеют и их видно все меньше. Лишь запуск космического телескопа «Хаббл» смог изменить ситуацию в 1990-х годах. В 2013 году появился космический телескоп «Гайя», которому удалось точно определить позиции и светимость около 1 . Его данные также помогли уточнить значение постоянной Хаббла.

Однако цефеиды не идеальны для измерения космических расстояний. Они часто расположены в пыльных областях (которые затеняют некоторые длины волн на снимках). А более отдаленные из них — трудно обнаружить, потому что они слабо светятся с нашей точки зрения.

По словам Шоко Сакаи, научного сотрудника Национальной оптической астрономической обсерватории, астрономами используются и другие методы, которые дополняют измерения расстояний до цефеид, такие как например, отношение Талли-Фишера, использующее обнаруженную корреляцию между яркостью спиральной и скоростью ее вращения. «Идея состоит в том, что чем больше галактика, тем быстрее она вращается», — писал он. «Это означает, что если вы знаете скорость вращения спиральной галактики, вы можете определить, используя зависимость Талли-Фишера, ее внутреннюю яркость. Сравнивая внутреннюю яркость с кажущейся величиной (той, на самом деле наблюдается — потому что чем дальше галактика, тем она становится «темнее»), можно рассчитать расстояние до нее».

Телескопы, умеющие измерять космический микроволновый фон, например телескоп «Планк», используют другой метод измерения расстояний, который для уточнения значения постоянной Хаббла анализирует флуктуации космического микроволнового фона.