Проблемы с Хабблом
Постоянная Хаббла является мерой того, насколько быстро расширяется Вселенная. Астрономы измеряют эту величину, используя космическое фоновое излучение, сверхновые типа Ia, гигантские звезды и гравитационные линзы. Однако методы приводят к существенно разным результатам. Пока этому нет никакого объяснения. Современная космология переживает новый кризис?
Меньше ста лет назад было неясно, больше ли Вселенная, чем система Млечного Пути. Лишь в 1925 году Эдвину Хабблу удалось измерить расстояние до «Туманности Андромеды» и тем самым доказать, что эта большая туманность, ближайшая к нам, находится на расстоянии более двух миллионов световых лет и, следовательно, далеко за пределами нашей галактики.
В то время уже было известно, что что-то не так с этими туманностями, которые, по измерению Хаббла, наконец оказались галактиками. Незадолго до и после 1920 года Весто Слайфер в США и Карл Виртц в Германии задались простым вопросом: движется ли к нам столько же галактик, сколько и от нас. Это было бы естественно только в том случае, если бы галактики имели случайные скорости. Однако, к удивлению обоих, оказалось, что далеко не все галактики удаляются от нас, как бы бегут от нас. В конце 1920-х и начале 1930-х годов Хаббл смог измерить расстояния до достаточного количества галактик и обнаружил, что скорость этого полета увеличивается линейно с расстоянием между галактиками, так что скорость удваивается, когда расстояние удваивается. Следовательно, скорости галактик пропорциональны их расстоянию. Константу пропорциональности вскоре назвали постоянной Хаббла. Обычно он обозначается аббревиатурой H0..
Постоянная Хаббла говорит нам, как быстро галактика удаляется от нас, когда она находится на определенном расстоянии. Следовательно, оно имеет значение скорости/расстояния и выражается в обычных единицах астрономии и космологии в километрах в секунду и мегапарсеках (км с-1 Мпк-1).) указано. Таким образом, его значение показывает, на сколько километров в секунду галактика ускоряется из-за космического убегающего движения, когда она находится на расстоянии одного мегапарсека (Мпк). Сам Хаббл нашел значение, близкое к 500 км s-1 Мпс-1, но позже оказалось, что это грубая ошибка.
После десятилетий медленных аппроксимаций с помощью бесчисленных измерений мы теперь убеждены, что H0 составляет около 70 км с-1 Мпс-1 составляет. Если вычесть две единицы длины, вы получите значение около 2,2 10-18 с-1, которое описывает скорость расширения Вселенной. Несколько нагляднее его можно интерпретировать так, что метровая линейка, если бы она участвовала в космическом расширении, удлинялась бы на радиус атома водорода в год..
Измерять скорости во вселенной легко. Для этого астроному нужен спектрограф и объект, в спектре которого можно выделить фраунгоферовы линии. Эти линии появляются на немного более длинных или более коротких длинах волн, чем предписывает атомная физика, когда объект движется к нам или от нас. Скорость напрямую зависит от величины этого красного или синего смещения.
Так что проблема не в измерении, а в его интерпретации. С одной стороны, галактики, которые мы можем наблюдать, принимают участие в космическом спасательном движении, но, с другой стороны, они также имеют свои собственные или своеобразные скорости (см. график ниже). Это происходит потому, что галактики притягиваются гравитационным притяжением других объектов в их окрестностях. Чтобы пекулярные скорости были незначительными по сравнению со скоростями Хаббла, галактики должны быть удалены от нас не менее чем на 50 Мпк. Измерение таких и гораздо больших расстояний является настоящей проблемой при определении постоянной Хаббла.