Закон Хаббла і його значення для дослідження структури і розмірів Всесвіту

Едвін Пауелл Хаббл ( ) Всесвітньовідомий космічний телескоп Хаббл

Червоне зміщення галактик Ми живемо у Всесвіті, який розширюється. Вирішальну роль у цьому відкритті зіграв американський астроном Едвін Хаббл, який визначив відстані до найближчих галактик, спостерігаючи їх змінні зорі – цефеїди Ми живемо у Всесвіті, який розширюється. Вирішальну роль у цьому відкритті зіграв американський астроном Едвін Хаббл, який визначив відстані до найближчих галактик, спостерігаючи їх змінні зорі – цефеїди У 1920-х роках Едвін Хаббл встановив звязок між відстанями до галактик і швидкістю їх переміщення у просторі. У 1920-х роках Едвін Хаббл встановив звязок між відстанями до галактик і швидкістю їх переміщення у просторі.

Він зробив фотографії спектрів багатьох галактик: лінії спектрів знаходились не на своїх звичайних місцях. У багатьох галактик спектральні лінії були ближче до червоної межі спектра, аніж мали бути Він зробив фотографії спектрів багатьох галактик: лінії спектрів знаходились не на своїх звичайних місцях. У багатьох галактик спектральні лінії були ближче до червоної межі спектра, аніж мали бути Хаббл взяв на себе відповідальність інтерпретувати це явище як прояв ефекту Допплера. Хаббл взяв на себе відповідальність інтерпретувати це явище як прояв ефекту Допплера.

Для кожної галактики Хаббл розрахував швидкість, що мала відповідати даному червоному зміщенню, і встановив, що галактики мають неймовірно великі швидкості Для кожної галактики Хаббл розрахував швидкість, що мала відповідати даному червоному зміщенню, і встановив, що галактики мають неймовірно великі швидкості Вражав той факт, що майже всі галактики мали червоне зміщення Вражав той факт, що майже всі галактики мали червоне зміщення Лише поблизу нашої Галактики було виявлено невелику кількість галактик з деяким синім зміщенням, що вказувало на їх рух у наш бік, а не навпаки Лише поблизу нашої Галактики було виявлено невелику кількість галактик з деяким синім зміщенням, що вказувало на їх рух у наш бік, а не навпаки Переважна більшість галактик у Всесвіті віддаляються і від нас і одна від одної Переважна більшість галактик у Всесвіті віддаляються і від нас і одна від одної

Ефект Допплера полягає в зміні частоти і довжини хвиль, які реєструються приймачем, що є наслідком руху джерела хвиль і (або) рухом приймача Якщо джерело світла і спостерігач наближуються один до одного, то довжини хвиль, що визначають положення спектральних ліній, стають коротшими, а при їх взаємному віддаленні - довжини хвиль збільшуються. Якщо джерело світла і спостерігач наближуються один до одного, то довжини хвиль, що визначають положення спектральних ліній, стають коротшими, а при їх взаємному віддаленні - довжини хвиль збільшуються. Отже, при зближенні спостерігача і джерела світла лінії спектра зміщуються до його фіолетового кінця, а при віддаленні – до червоного Отже, при зближенні спостерігача і джерела світла лінії спектра зміщуються до його фіолетового кінця, а при віддаленні – до червоного

Джерело хвиль переміщується ліворуч: Ліворуч частота хвиль збільшується – довжина хвилі зменшується- спостерігається синє зміщення Праворуч частота хвиль зменшується – довжина хвилі збільшується – спостерігається червоне зміщення

Ілюстрація ефекту Допплера стосовно галактик

Пунктирні лінії показують, де знаходилась би спектральна лінія випромінювання у випадку стаціонарного джерела. Пунктирні лінії показують, де знаходилась би спектральна лінія випромінювання у випадку стаціонарного джерела. У верхній частині спектра – синє зміщення (джерело випромінювання наближається до спостерігача); У верхній частині спектра – синє зміщення (джерело випромінювання наближається до спостерігача); В нижній червоне зміщення (джерело віддаляється від спостерігача) В нижній червоне зміщення (джерело віддаляється від спостерігача)

Закон Хаббла (закон загального розбігання галактик): між відстанями до галактик і швидкостями їх віддалення спостерігається лінійна залежність: чим далі від спостерігача космічний об'єкт (галактика, квазар), тим швидше він віддаляється Закон Хаббла (закон загального розбігання галактик): між відстанями до галактик і швидкостями їх віддалення спостерігається лінійна залежність: чим далі від спостерігача космічний об'єкт (галактика, квазар), тим швидше він віддаляється Закон Хаббла стверджує: чим швидше рухається галактика, тим більш вона віддалена від нас Закон Хаббла стверджує: чим швидше рухається галактика, тим більш вона віддалена від нас

Графік залежності швидкостей руху галактик від відстаней до них. Оригінальна робота Хаббла.1929 рік

Швидкість віддалення галактики υ r, яка відповідає червоному зміщенню Z = λ/λ, збільшується в середньому лінійно зі збільшенням відстані r від галактики: υ r = с Z = Н r, де відстань r виражено у мегапарсеках. Н – коефіцієнт пропорційності, який отримав назву стала Хаббла. У наш час прийнято значення Н 75 км/(с ·Мпк).

Знаючи червоне зміщення галактики, можна знайти відстань до неї: r= υ r / Н = сλ/ λ = с Z / Н

Стала Хаббла Н 0 Значення Но визначається за спостереженнями галактик, відстані до яких вимірюються без допомоги червоного зміщення. Більшість незалежних оцінок Н0 дають для цього параметра значення 70–80 км/с на мегапарсек. Значення Но визначається за спостереженнями галактик, відстані до яких вимірюються без допомоги червоного зміщення. Більшість незалежних оцінок Н0 дають для цього параметра значення 70–80 км/с на мегапарсек. Це означає, що галактики, які знаходяться на відстані 100 мегапарсек, віддаляються від нас зі швидкістю 7000–8000 км/с. Це означає, що галактики, які знаходяться на відстані 100 мегапарсек, віддаляються від нас зі швидкістю 7000–8000 км/с. В процесі розширення Всесвіту стала Хаббла має зменшуватися В процесі розширення Всесвіту стала Хаббла має зменшуватися Індекс «0» біля її позначення вказує на те, що величина Н0 відноситься до даної епохи. Індекс «0» біля її позначення вказує на те, що величина Н0 відноситься до даної епохи. Проблема оцінки Н0 ускладнюється тим, що, крім космологічних швидкостей, зумовлених розширенням Всесвіту, галактики ще мають власні швидкості, які можуть складати декілька сотень км/с (для членів масивних скупчень – більше 1000 км/с). Проблема оцінки Н0 ускладнюється тим, що, крім космологічних швидкостей, зумовлених розширенням Всесвіту, галактики ще мають власні швидкості, які можуть складати декілька сотень км/с (для членів масивних скупчень – більше 1000 км/с).

Межі застосування закону Хаббла З урахуванням того, що стала Хаббла не є величиною сталою, закон Хаббла майже не виконується або взагалі не виконується для об'єктів, які знаходяться на відстані ближче 10–15 млн. св. років, тобто для тих галактик, відстані до яких найбільш достовірно визначаються без червоного зміщення. З урахуванням того, що стала Хаббла не є величиною сталою, закон Хаббла майже не виконується або взагалі не виконується для об'єктів, які знаходяться на відстані ближче 10–15 млн. св. років, тобто для тих галактик, відстані до яких найбільш достовірно визначаються без червоного зміщення. Закон Хаббла погано виконується для галактик на дуже великих відстанях (в мільярди світлових років), яким відповідає велике червоне зміщення. Закон Хаббла погано виконується для галактик на дуже великих відстанях (в мільярди світлових років), яким відповідає велике червоне зміщення. Відстані до об'єктів з великим червоним зміщенням втрачають однозначність, оскільки залежать від моделі Всесвіту, яка використовується, а також від того, якого моменту часу вони стосуються. Відстані до об'єктів з великим червоним зміщенням втрачають однозначність, оскільки залежать від моделі Всесвіту, яка використовується, а також від того, якого моменту часу вони стосуються. В останньому випадку у якості міри відстані використовують тільки червоне зміщення. В останньому випадку у якості міри відстані використовують тільки червоне зміщення.

Вік Всесвіту Спочатку вивчається віддаленість і швидкості великої кількості галактик Спочатку вивчається віддаленість і швидкості великої кількості галактик З віддаленістю на кожний мільйон світлових років швидкість галактик зростає приблизно на 20 км/с З віддаленістю на кожний мільйон світлових років швидкість галактик зростає приблизно на 20 км/с Знаючи, як зростає швидкість з відстанню, можна підрахувати вік Всесвіту. За певними оцінками вік Всесвіту складає 17 мільярдів років. Знаючи, як зростає швидкість з відстанню, можна підрахувати вік Всесвіту. За певними оцінками вік Всесвіту складає 17 мільярдів років. Вік Всесвіту – час, який пройшов з моменту Великого Вибуху – моменту, з якого почалося розширення Вік Всесвіту – час, який пройшов з моменту Великого Вибуху – моменту, з якого почалося розширення

Висновок Вивчення галактик Едвіном Хабблом вперше дало можливість зробити припущення щодо велетенських розмірів Всесвіту: він довів, що всі інші галактики знаходяться на відстані мільйонів світлових років від нас, а Всесвіт розширюється Вивчення галактик Едвіном Хабблом вперше дало можливість зробити припущення щодо велетенських розмірів Всесвіту: він довів, що всі інші галактики знаходяться на відстані мільйонів світлових років від нас, а Всесвіт розширюється