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 określa, iż te dwie wielkości są do siebie proporcjonalne, a stałą proporcjonalności jest stała Hubble'a H₀:

Istnienie takiej proporcjonalności zauważył 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. Im większa odległość do danej galaktyki, tym przesunięcie jej widma ku dłuższym falom jest większe. Przez analogię z prawem Dopplera można stwierdzić oddalanie się dowolnej galaktyki względem pozostałych. Wnioskuje się na tej podstawie, że musiały dawniej znajdować się „w jednym miejscu” (bardzo blisko siebie), a ruch wszystkich 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 . Oprócz efektu związanego z ruchem galaktyk, zmiana długości fali elektromagnetycznej docierającej z odległości kosmologicznych jest powodowana również rozszerzaniem się samej przestrzeni.

Odstępstwa od prawa Hubble'a są związane z tzw. prędkościami swoistymi galaktyk. W jednorodnie ekspandującym Wszechświecie, prawo Hubble'a jest liniowe, i interpretowane jako zależne od czasu kosmicznego. Relacja ta teoretycznie jest spełniona przez wszystkich obserwatorów fundamentalnych, ale w rzeczywistości zależy od wybranego kierunku w przestrzeni.

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].

Zakończone w 2009 r. analizy obserwacji przez Teleskop Hubble'a 240 cefeid w siedmiu galaktykach, dają wartość 74,2 ± 3,6 km/s/Mpc.^[2]

Przypisy

Zobacz też