Закон Хаббла-Леметра и расширение Вселенной

Закон Хаббла-Леметра утверждает, что далёкие галактики удаляются со скоростями, пропорциональными их расстояниям, что является основным наблюдательным доказательством расширения Вселенной.

Definition

Закон Хаббла-Леметра — это линейная пропорциональность между скоростью удаления далёкой галактики и её расстоянием, где константой пропорциональности является параметр Хаббла; удаление отражает равномерное расширение пространства, описываемое растущим космическим масштабным фактором.

Scope

Эта тема охватывает эмпирическую зависимость скорости от расстояния, интерпретацию красного смещения галактик как растяжения пространства, а не обычного доплеровского движения, определение и значение параметра Хаббла и его изменение со временем, а также концептуальное различие между космологическими и пекулярными скоростями.

Core questions

• Что линейная зависимость скорости от расстояния подразумевает об истории Вселенной?
• Чем космологическое красное смещение отличается от обычного доплеровского сдвига?
• Почему параметр Хаббла не является истинно постоянным на протяжении космического времени?

Key concepts

• Параметр Хаббла
• Скорость удаления
• Космологическое красное смещение
• Поток Хаббла
• Пекулярная скорость
• Масштабный фактор

Key theories

Пропорциональность скорости и расстояния

Скорость удаления линейно зависит от расстояния, что является признаком равномерного расширения, при котором каждый наблюдатель видит один и тот же поток Хаббла, что согласуется с однородной и изотропной Вселенной.

Космологическое красное смещение

Длины волн света от далёких источников растягиваются пропорционально росту масштабного фактора между излучением и наблюдением, поэтому красное смещение напрямую измеряет, насколько расширилась Вселенная.

Mechanisms

По мере увеличения космического масштабного фактора собственное расстояние между сопутствующими объектами растёт пропорционально ему, что приводит к скорости удаления, равной произведению параметра Хаббла на расстояние, и растяжению длины волны света в пути на тот же коэффициент.

Clinical relevance

Закон Хаббла-Леметра превратил космологию в наблюдательную науку: он обеспечивает зависимость красного смещения от расстояния, используемую для картирования Вселенной в трёх измерениях и для преобразования красного смещения галактики во время запаздывания, что является основой для интерпретации практически всех внегалактических данных.

History

Слайфер измерил большие красные смещения галактик в 1910-х годах; Леметр вывел и предсказал зависимость скорости от расстояния в 1927 году из модели расширяющейся Вселенной, а Хаббл опубликовал наблюдательную зависимость в 1929 году, при этом закон был переименован Международным астрономическим союзом в закон Хаббла-Леметра в 2018 году в знак признания более раннего вклада Леметра.

Debates

Приоритет и наименование

Статья Леметра 1927 года предвосхитила зависимость скорости от расстояния и даже оценила скорость расширения до публикации Хаббла в 1929 году, что привело к длительным дебатам о приоритете, которые IAU частично разрешил, приняв двойное название — закон Хаббла-Леметра.

Key figures

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

Seminal works

• hubble1929
• lemaitre1927

Frequently asked questions

Является ли космологическое красное смещение тем же, что и доплеровский сдвиг?

Не совсем: хотя малые красные смещения можно аппроксимировать как доплеровские сдвиги, космологическое красное смещение возникает из-за расширения пространства, растягивающего свет в пути, и наиболее точно интерпретируется как прямое измерение того, насколько Вселенная выросла с момента излучения света.

Означает ли закон Хаббла-Леметра, что мы находимся в центре Вселенной?

Нет: в равномерно расширяющейся Вселенной каждый наблюдатель видит, как все остальные галактики удаляются в соответствии с одним и тем же законом, поэтому кажущееся удаление от нас не является доказательством особого центрального местоположения.