Lei de Hubble-Lemaitre e Expansão Cósmica

A lei de Hubble-Lemaitre afirma que galáxias distantes se afastam com velocidades proporcionais às suas distâncias, sendo a evidência observacional fundamental de que o universo está em expansão.

Definition

A lei de Hubble-Lemaitre é a proporcionalidade linear entre a velocidade de recessão de uma galáxia distante e sua distância, sendo a constante de proporcionalidade o parâmetro de Hubble; a recessão reflete a expansão uniforme do espaço descrita por um fator de escala cósmico crescente.

Scope

Este tópico abrange a relação empírica velocidade-distância, a interpretação dos desvios para o vermelho das galáxias como um estiramento do espaço em vez de um movimento Doppler comum, a definição e o significado do parâmetro de Hubble e sua variação com o tempo cósmico, e a distinção conceptual entre velocidades cosmológicas e peculiares.

Core questions

• O que a relação linear velocidade-distância implica sobre a história do universo?
• Como o desvio para o vermelho cosmológico difere de um desvio Doppler comum?
• Por que o parâmetro de Hubble não é verdadeiramente constante ao longo do tempo cósmico?

Key concepts

• Parâmetro de Hubble
• Velocidade de recessão
• Desvio para o vermelho cosmológico
• Fluxo de Hubble
• Velocidade peculiar
• Fator de escala

Key theories

Proporcionalidade velocidade-distância

A velocidade de recessão escala linearmente com a distância, uma assinatura de expansão uniforme na qual cada observador vê o mesmo fluxo de Hubble, consistente com um universo homogéneo e isotrópico.

Desvio para o vermelho cosmológico

Os comprimentos de onda da luz de fontes distantes são esticados em proporção ao crescimento do fator de escala entre a emissão e a observação, de modo que o desvio para o vermelho mede diretamente o quanto o universo se expandiu.

Mechanisms

À medida que o fator de escala cósmico aumenta, a distância própria entre objetos comóveis cresce em proporção a ele, produzindo uma velocidade de recessão igual ao parâmetro de Hubble vezes a distância e esticando o comprimento de onda da luz em trânsito pelo mesmo fator.

Clinical relevance

A lei de Hubble-Lemaitre transformou a cosmologia numa ciência observacional: ela fornece a relação desvio para o vermelho-distância usada para mapear o universo em três dimensões e para converter o desvio para o vermelho de uma galáxia num tempo de retrocesso, ancorando a interpretação de essencialmente todos os dados extragalácticos.

History

Slipher mediu grandes desvios para o vermelho de galáxias na década de 1910; Lemaitre derivou e previu a relação velocidade-distância em 1927 a partir de um modelo de universo em expansão, e Hubble publicou a relação observacional em 1929, com a lei renomeada Hubble-Lemaitre pela União Astronómica Internacional em 2018 para reconhecer a contribuição anterior de Lemaitre.

Debates

Prioridade e denominação

O artigo de Lemaitre de 1927 antecipou a relação velocidade-distância e até estimou a taxa de expansão antes da publicação de Hubble em 1929, levando a um longo debate sobre o crédito que a IAU resolveu parcialmente ao adotar o nome duplo lei de Hubble-Lemaitre.

Key figures

• Edwin Hubble
• Georges Lemaitre
• Vesto Slipher
• Milton Humason

Seminal works

• hubble1929
• lemaitre1927

Frequently asked questions

O desvio para o vermelho cosmológico é o mesmo que um desvio Doppler?

Não exatamente: embora pequenos desvios para o vermelho possam ser aproximados como desvios Doppler, o desvio para o vermelho cosmológico surge da expansão do espaço que estica a luz em trânsito, e é interpretado de forma mais precisa como uma medida direta do quanto o universo cresceu desde que a luz foi emitida.

A lei de Hubble-Lemaitre significa que estamos no centro do universo?

Não: num universo em expansão uniforme, cada observador vê todas as outras galáxias a afastarem-se de acordo com a mesma lei, portanto, a recessão aparente de nós não é evidência de uma localização central especial.