Hubbleov Zakon

Edwin Hubble (1888 - 1953), je otkrio 1929. ovisnost pomoću Dopplerovog efekta. Hubble je zaključio da su udaljenosti galaksije i njene brzine udaljavanja proporcionalni tj. da se dalje galaksije udaljavaju od nas većim brzinama. Ta proporcionalnost se može izraziti formulom:

v = H₀ r

gdje su: v - brzina udaljavanja, H₀ - Hubbleova konstanta, r - udaljenost.

Andromeda, naša susjedna galaksija, predstavlja izuzetak među ostalima jer se približava. Budući da je udaljena 2.5 miliona svjetlosnih godina, sudariti će se s našom galaksijom za 10 milijardi godina.

Za određivanje Hubbleove konstante potrebno za veći broj galaksija odrediti njihove brzine udaljavanja i udaljenosti. Brzine udaljavanja se računaju preko spektra galaksije - uvrštavanjem pomaka talasnih dužina nekih spektralnih linija u jednačine Dopplerovog efekta. Pomoću Hubbleovog zakona moguće je odrediti udaljenost galaksija, a time i starost Svemira.

Većina metoda mjerenja udaljenosti galaksija temelji se na zavisnosti njihovog prividnog sjaja od luminoziteta i udaljenosti.

U postupku koji su prvi put primijenili A. Sandage i G. Tammann polazi se od precizne vrijednosti astronomske jedinice, koja je dobijena radarskim mjerenjima položaja i kretanja Venere. Udaljenosti bližih zvijezda se nalaze metodom zvjezdane paralakse. Zatim se metodom zvjezdanih skupova nalaze udaljenosti bližih otvorenih skupova. Udaljenost otvorenih skupova se koristi za kalibriranje krivulje period-apsolutni sjaj za promjenjive zvijezde Cefeide. Pri tome se opažaju Cefeide koje se nalaze u otvorenim skupovima. Tada se pomoću relacije period-apsolutni sjaj određuju udaljenosti bližih galaksija, u kojima je moguće raspoznati Cefeide. Procijenjene udaljenosti što većeg broja galaksija koriste se za procjenu vrijednosti Hubbleove konstante H₀. Ovom metodom dobijena je vrijednost H₀ = 15 km/s po milionu svjetlosnih godina.

Postupkom koji su razvili M. Aaronson, J. Mould i J. Huchra dobijene su nešto veće vrijednost: 27 km/s po milionu svjetlosnih godina. Postupak se zasniva na tzv. Tully-Fischerovoj relaciji koja povezuje brzinu rotacije pojedinih tipova spiralnih galaksija s njihovim luminozitetom. Zavisnost je fizikalno opravdana činjenicom da su i brzina rotacije i luminozitet ovisni o masi galaksije.

Kod veće udaljenosti se koristi eksplozija supernova, a za najveće Hubbleova konstanta.

Prema teoriji velikog praska širenje Svemira započelo je prije konačnog vremena, kada je čitav svemir bio zbijen u vrlo mali prostor. Starost svemira (vrijeme proteklo od Velikog praska) može se procijeniti iz vrijednosti Hubbleove konstante H₀. Recipročnu vrijednost H₀ nazivamo Hubbleovo vrijeme τ:

τ = 1/H₀

Hubbleova konstanta

Za proračun konstante Hubble je koristio Cefeide. Tada nije bilo još poznato da postoje dvije vrste Cefeida, konstanta je imala drugu vrijednost nego danas.

Pomoću svemirskog teleskopa Hubble obavljena su 2001. mjerenja Cefeida u 31 galaksiji. Izmjerena vrijednost konstante je: (71±6 km/s)/ 1 megaparseku. Druge metode daju rezultat od 65±15 km/s. Na Max-Planckovom institut za radiofiziku izmjerena je brzina od 71,2±2,7 km/s što dovodi do zaključka da se Svemir i brže širi.

Hubbleovo vrijeme

Mjerenja pokazuju, da se brzina udaljavanja povećava za određenu vrijednost (ovisno o metodi mjerenja) za svakih milion parseka. Iz tog podatka dobijamo za Hubbleovo vrijeme:

${\displaystyle \tau ={\frac {r}{v}}={\frac {1\ 000\ 000\ Pc}{65..71\ km/s}}=10..18\ milijardi\ g}$ 

Hubbleovo vrijeme ima sljedeće značenje. Ukoliko se svemir sve vrijeme širio današnjom brzinom, počeo bi se širiti tačno prije Hubbleovog vremena τ. Međutim, Hubbleovo vrijeme veće je od stvarne starosti svemira. Naime, uslijed usporavanja širenja svemira (posljedica međusobnog gravitacijskog privlačenja svih masa u svemiru) današnja vrijednost Hubbleove konstante je manja od vrijednosti u ranijim trenucima razvoja svemira. Da bi odredili starost svemira, uz Hubbleovu konstantu trebamo izmjeriti i usporavanje širenja svemira.

• Kosmologija
• Tamna energija
• Tamna materija