A Hubble-állandó a H Hubble-paraméter aktuális értéke . Ez a ma megfigyelhető arányosság állandója a megfigyelhető univerzum galaxisainak távolsága és látszólagos recessziójának sebessége között (minél messzebb van egy galaxis a Földtől, annál inkább távolodik tőle gyorsan). Lehetővé teszi az Univerzum terjeszkedését leíró Hubble-Lemaître-törvény tisztázását az ősrobbanás kozmológiai modelljének keretein belül , valamint az univerzum jelenlegi terjeszkedési sebességének meghatározását .
Ezt a nevet Edwin Hubble amerikai csillagász tiszteletére kapta, aki 1929-ben elsőként világosan kimutatta a távolságok és a sebesség arányosságát, köszönhetően a Mount Wilson Obszervatóriumban tett megfigyeléseinek . Néhány évvel korábban Alexandre Friedmann 1922-ben és Georges Lemaître 1927-ben a maguk részéről önállóan felépítették a táguló világegyetem elméleti modelljét az általános relativitáselmélet egyenleteiből , és matematikailag bemutatták egy ilyen arányosság fennállásának lehetőségét.
A Hubble-állandót általában km / s / Mpc- ben fejezzük ki , ezáltal megadva a galaxis sebességét kilométer / másodpercben ( km / s ), annak megaparszekben (Mpc) mért távolságának függvényében . Megfigyelési értéke jelenleg 70 km / s / Mpc körül van . Mindazonáltal manapság nagyszámú független mérés van ezen paraméter mellett, amelyek szorosak, de nem kompatibilisek, ezeket a különbségeket a mai napig nem magyarázták.
Bár ezt "állandónak" nevezik, ez a kozmológiai paraméter az idő függvényében változik. Ezért leírja a világegyetem tágulási sebességét egy adott időben.
Szigorúan véve különbséget kell tenni a Hubble-állandó, a Hubble-paraméter és a tágulási sebesség között.
A Hubble-állandó a Hubble-paraméter aktuális értéke.
A tágulási sebesség a Hubble paraméter értékének százalékos kifejezése .
Általában a Hubble-konstansról van szó , ahol a H betű az Edwin Hubble patronim kezdőbetűje (önmagában a H betű már sokat használatos a fizikában, és a nulla index jelen van annak jelzésére, hogy ez a Hubble konstans aktuális értéke.
A dimenzió a Hubble állandó, hogy az inverz egy időben .
SI- egysége a második a negatív hatvány (s −1 ) után.
Azonban, az a szokás, hogy kifejezzék azt a kilométer másodpercenként per megaparsec (km / s / folyamatvezérlő vagy km⋅s -1 ⋅Mpc -1 ), a következő formában:
,hol van a tágulás mértéke.
A Hubble-állandó 70 km / s / Mpc értéke azt jelenti, hogy a megfigyelőtől 1 megaparec (kb. 3,26 millió fényév ) távolságban elhelyezkedő galaxis elmozdul az univerzum tágulása miatt (és ezért kizárja az objektum saját hatását) mozgás , nagyon nagy távolságban elhanyagolható) körülbelül 70 km / s sebességgel . A 10 Mpc sebességű galaxis 700 km / s sebességgel távolodik el stb.
A Hubble törvény eleve meglepő következménye , hogy egy galaxis, amely 4000 Mpc-nél (14 milliárd fényévnél) nagyobb helyen helyezkedik el, a fénysebességnél nagyobb sebességgel távolodna el tőlünk. Ez egyszerűen azt jelenti, hogy az értelmezés szempontjából a mozgás galaxisok a tér lesz megfelelő nagy távolságban. Az általános relativitáselmélet megmagyarázza, hogy figyelembe kell vennünk, hogy maga a tér tágulása van jelen .
A Hubble-állandóra fentebb jelzett különféle értékek közötti különbségek szerények; de ha ez a különbség a világegyetem tágulásának gyorsulásából, és nem a mérés közelítéséből fakad, megkérdőjelezheti a világegyetemvé válás kozmológiai modelljét. A Big Bounce , a Big Crunch és a Big Chill korábbi hipotéziseihez hozzáadódik a Big Rip lehetősége, amelyet Robert Caldwell amerikai asztrofizikus már az 1990-es években mérlegelt .
A vöröseltolódás és egy távoli objektum távolságának lineáris kapcsolatának kísérleti felfedezését, amely a recesszió és a vöröseltolódás mértékének a priori lineáris kapcsolatával társul, matematikailag a következőképpen formalizálják:
vagy
A Hubble-állandó értékét a távoli objektumokra vonatkozó két paraméter mérésével becsüljük meg. Először is, a vörös eltolódás ( vöröseltolódás ) segítségével megtudhatja, milyen sebességgel távolodnak tőlünk a távoli galaxisok (nagy távolságban elhanyagolható a megfelelő mozgás). Másrészt megmérjük ezeknek a galaxisoknak a távolságát. Ezt a második mérést nehéz elvégezni, ami nagy bizonytalanságot okoz a Hubble-állandó értékében.
A XX . Század második felének elején a Hubble-állandó értékét 50 és 100 km / s / Mpc között becsülték . Aztán az 1990-es években a ΛCDM modell feltételezései 70 km / s / Mpc értéket eredményeztek .
Ha a 2010-es évek óta tett megfigyelések megközelítőleg egyeznek a 70 km / s / Mpc közeli értékkel , mindazonáltal problémát jelentenek az asztrofizikusok számára.
A 2010-es évek végéig két fő módszert alkalmaztak a Hubble-állandó értékének kísérleti becslésére:
Az első módszerrel kapott legpontosabb értékek a Hubble-konstansra 73 km / s / Mpc, míg a második megközelítésben 67 km / s / Mpc körül konvergálnak. A különbség ekkor jelentős (a tanulmányoktól függően három-öt szórás nagyságrendű ). Míg az első típusú mérés pontosságát öt éven belül 1% -ra kell csökkenteni, semmi nem utal arra, hogy a további megfigyelések jelentősen csökkenthetnék a második típusú méréssel való nézeteltérést. Amint a vizsgálatok megerősítik ezt a különbséget, a távolságmérések torzítása egyre kevésbé valószínű.
A 2010-es évek végén a kutatásba bevont egyéb mérési módszerek:
2019-ben nem ismerjük végérvényesen ennek az összeférhetetlenségnek az okait. A 2019 júliusában, Santa Barbarában (Kalifornia) tartott kozmológiai kongresszuson az asztrofizikusok az Univerzum tágulási sebességének többféle mérését mutatják be 69,8 és 76,5 km / s / Mpc között , ± 2 km / s / Mpc zárás mellett, az eltérés minősül a résztvevők többsége "problémaként" vagy "feszültségként" . Számos publikáció különösen a ΛCDM modell felülvizsgálatát szorgalmazza a probléma megoldása érdekében.
Keltezett | Hubble állandó érték (km / s / Mpc-ben) | Csapat | Forrás | Megjegyzés / módszertan |
---|---|---|---|---|
2019.11.06 | 73.3+1,7 −1,8 |
H0LiCOW | Hat kvazár több képének gravitációs lencsékkel történő időbeli eltéréseinek megfigyelése . | |
2019.10.14 | 74.2+2,7 −3 |
STRIDES | A DES J0408-5354 kvazár tömegeloszlásának és késéseinek modellezése gravitációs lencsén keresztül. | |
2019.09.13 | 82,4 ± 8,4 | Kalibrálása távolságok felhasználásával lemezképet egy kvazár miatt gravitációs lencse hatás . | ||
2019.08.08 | 70.3+5,3 −5 |
LIGO és VIRGO detektorok | Gravitációs hullámok és a hozzájuk kapcsolódó rádióhullámok elemzése, különös tekintettel a GW170817-re . | |
2019.03.26 | 74,03 ± 1,42 | Hubble űrtávcső / cipő | A nagy magellán felhő cefeidáinak megfigyelése (pontos kalibrálása után) a Hubble űrtávcsővel . | |
2020.11.09 | 67,4 ± 0,5 | PLANCK 2018 | A Planck műhold által készített kozmikus diffúz háttérfigyelések elemzése ( közzétéve 2020. szeptember 11-én ). | |
2012.12.20 | 69,32 ± 0,8 | WMAP | A WMAP - ból származó adatok elemzése a kozmikus diffúz háttérrel kombinálva más kozmológiai adatokkal a ΛCDM modell egyszerűsített változatában. | |
2006. augusztus | 76,9+10,7 −8,7 |
Chandra | Megfigyelés a röntgensugarak területén. | |
2001. május | 72 ± 8 | Hubble űrtávcső | Elemzés az optikai térben standard gyertyák alkalmazásával . |
A Hubble idő ( t H ) a Hubble konstans inverze:
.A Hubble sugár, amelyet R H jelez, a vákuumban mért fénysebesség ( c 0 ) és a Hubble-állandó aránya :
.A Hubble gömb, amelyet S H jelölnek , az R H sugarú gömb , a Hubble sugár, amely a megfigyelő középpontjában áll.
(Belső) felülete a Hubble-horizont.
Térfogata, amelyet V H jelöl , a Hubble-térfogat:
.