Sterrekunde

Vraag oor die Hubble-parameter (Hubble-konstante) en meet dit

Vraag oor die Hubble-parameter (Hubble-konstante) en meet dit


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Ek sien hierdie vraag in "'n Inleiding tot moderne kosmologie - Andrew Liddle - Wiley-publikasie":

In die werklike heelal is die uitbreiding nie heeltemal eenvormig nie. Sterrestelsels vertoon eerder 'n willekeurige beweging in verhouding tot die algehele Hubble-uitbreiding, bekend as hul spesifieke ligging en word veroorsaak deur die swaartekrag van hul nabye bure. Gestel 'n tipiese (bv. Wortelgemiddelde vierkantige) sterrestelsel se eienaardige snelheid is 600 km / s, hoe ver moet 'n sterrestelsel wees voordat dit gebruik kan word om die Hubble-konstante tot tien persent akkuraatheid te bepaal, veronderstel

(a) Die ware waarde van die Hubble-konstante is 100 km / s Mpc?

(b) Die ware waarde van die Hubble-konstante is 50 km / sMpc?

Aanvaar in u berekening dat die sterrestelselafstand en rooi skuif presies gemeet kan word. Ongelukkig is dit nie waar vir ware waarnemings nie.

Ek weet regtig nie hoe om dit op te los nie. Wat het ons nodig om Hubble konstant te vind? Ek weet $ v = H.r $ maar ek weet nie hoe om die effek van eienaardige snelheid te bereken nie. ons weet nie $ v $ en $ r $ in die Hubble-formule, hoe om dit te vind $ H $?


U kan begin deur uit te werk hoe vinnig 'n sterrestelsel moet terugtrek as die eienaardige snelheid (gegewe as ongeveer 600 km / s) kleiner as of gelyk is aan 10% van sy uitbreidingsnelheid.

Ek gaan nie die volgende stap uitspel nie, aangesien u gesê het dat u nie weet waar om te begin nie.


Vraag oor hubble konstante eenhede

Die eenhede van die hubble konstante is km / s / MegaPersec. Aangesien die hubble konstante die uitbreidingstempo van die heelal meet, maak hierdie eenheid nie vir my sin nie. Ek het gehoop iemand hier kon dit vir my uitklaar. Dankie

Die Hubble-konstante gee die snelheid waarmee sterrestelsels van die Aarde (en van mekaar) terugtrek.

'N Melkweg wat d = 10 Mpc van ons af geleë is, sak vinnig af v = d x H = 721 km / s

'N Sterrestelsel wat d = 100 Mpc van ons af geleë is, sak af met 'n snelheid v = 7,210 km / s

Ja. Dit kan aanloklik wees om die ruimtelike eenhede te kanselleer, maar ons eenhede op hierdie manier wortel ons in hoe ons die Hubble-parameter eintlik gebruik. Ons het ontdek dat voorwerpe in die heelal wat verder van ons af is, vinniger terugtrek as nader voorwerpe. Ons kan dus onmiddellik 'n ruwe skatting van die resessiesnelheid van 'n voorwerp kry as ons die afstand daarvan ken, of (meer algemeen) ons die afstand ken deur die resessiesnelheid te meet (byvoorbeeld met radiale snelheidsspektroskopie).

Dit is weens die manier waarop ons die hubble-parameter GEBRUIK en vanweë die aard van die ontdekking daarvan (waarop ek nie hier gaan nie, maar die Wikipedia-bladsy moet 'n bespreking hê rakende Edwin Hubble & # x27's) die eenhede is soos dit is . As dit help, dink nie aan die eenhede as:

In plaas daarvan: die manier waarop sterrekundiges aan hierdie eenhede dink, is (snelheid) / (ruimte). Of snelheid per eenheid van ons af.


Navorsers bevraagteken die meting van die Hubble-konstante deur die Nobelpryswenner Riess

Vergelyking van verskillende metings van Hubble-konstante. Krediet: & copyScience China Press

In 1920's het Edwin Hubble, 'n Amerikaanse sterrekundige, getoon dat die resessiesnelheid van 'n sterrestelsel toeneem met sy afstand van die aarde, bekend as die wet van Hubble. Hubble se wet word as die eerste waarnemingsgrondslag vir die uitbreiding van die heelal beskou, en lewer sterk bewyse vir die oerknal-model. Die waarde van die uitbreidingstempo word die Hubble-konstante genoem. Hubble konstante is 'n kritieke parameter in die kosmologie en die meting van Hubble konstante is 'n belangrike taak vir die astrofisici en kosmoloë. Onlangs het 'n Chinese span onder leiding van prof. Qing-Guo Huang van die instituut vir teoretiese fisika aan die Chinese Akademie vir Wetenskappe voorgestel om die Baryon Acoustic Oscillation (BAO) datastelle te gebruik om die Hubble-konstante akkuraat te bepaal. Hul werk, getiteld "'n Akkurate bepaling van die Hubble-konstante uit akoestiese oscillasie-datastelle van baryon", is gepubliseer in Sci China-Phys Mech Astron 2015, Vol. 58 No. 9.

Die heelal brei uit. Daar kan onmiddellik gevra word wat die uitbreidingstempo van die heelal is, dit wil sê die waarde van die Hubble-konstante. Onder die raamwerk van algemene relatiwiteit wat Albert Einstein honderd jaar gelede voorgestel het, kan die totale energiedigtheid van ons Heelal ook deur die Hubble-konstante bepaal word omdat ons Heelal ruimtelik plat is.

Volgens die Hubble-wet word die waarde van die Hubble-konstante gewoonlik geskat deur die rooi verskuiwings van verre sterrestelsels te meet en die afstande tot dieselfde sterrestelsels te bepaal. Die grootste deel van die tweede helfte van die 20ste eeu word die Hubble-konstante tussen 50 en 100 km / s / Mpc geskat. Totdat die Hubble-ruimteteleskoop en sy sleutelprojek hul resultate bekend gemaak het, is die Hubble-konstante die eerste keer akkuraat gemeet. Die resultaat is in 2011 aansienlik verbeter deur die Nobelpryswenner Adam Riess en sy medewerkers.

BAO word beskou as 'n standaardheerser in die Heelal en word gebruik om die uitbreidingsgeskiedenis van die Heelal te ondersoek. Gewoonlik het mense gedink dat BAO-data alleen nie gebruik kon word om die Hubble-konstante te bepaal nie. Dit geld net vir die BAO-datastelle met lae rooi verskuiwing as gevolg van die agteruitgang. Maar, "Die kombinasie van die lae en hoë-rooiverskuiwingsdata kan gebruik word om die Hubble-konstante presies te bepaal", het die skrywers gesê. Daarbenewens het hulle gevind dat die anisotrope BAO met lae rooi verskuiwing alleen gebruik kon word om ook die Hubble-konstante presies te bepaal. Deur beide die isotropiese en anisotrope BAO-datastelle te kombineer, het hulle 'n bepaling van die Hubble-konstante met ongeveer 1,3% akkuraatheid bereik! Die resultaat daarvan is egter relatief laag in vergelyking met die wat Riess et al. Behaal het.

Aan die ander kant kan die Hubble-konstante ook bepaal word deur die anisotropieë van die Kosmiese Mikrogolfagtergrond, byvoorbeeld die data van Planck-satelliet, indirek. In die kosmologiese konstante en koue donker materie-model impliseer die data wat deur Planck-satelliet in 2013 vrygestel is, dat die Hubble-konstante ook laer is as dié wat Riess et al. Verkry het, maar in ooreenstemming met die verkryging van hierdie Chinese span. Die vergelyking van verskillende Hubble-konstante metings verskyn in Figuur 1.

Nou is die resultaat wat Riess et al. word bevraagteken. G. Efstathiou het die Riess et al. Cepheid data. Op grond van die hersiene meetkundige afstand tot NGC 4258, het hy gevind dat die Hubble-konstante ooreenstem met beide Planck-satelliet- en BAO-datastelle.

Daar word erken dat 'n akkurate meting van die Hubble-konstante potensiaal het om eksotiese nuwe fisika te openbaar, byvoorbeeld 'n tydsveranderende donker energie, addisionele relativisitiese deeltjies of neutrino-massa. Die Chinese span onder leiding van prof. Qing-Guo Huang het 'n belangrike bydrae gelewer tot die meting van die Hubble-konstante.


Versnel die heelal, neem die middelpunt konstante af

Ich antwoord perfek. Ek sal net ter nadruk herhaal. Nee, ons bedoel nie wat u gesê het nie. As ons sê die heelal versnel, bedoel ons dat die uitbreiding versnel ('n toename in die toename in die skaalfaktor)

Ons maatstaf vir die grootte van die heelal is die skaalfaktor a (t). Wat by die Friedman-maatstaf aansluit en afstande laat uitbrei.
Die skaalfaktor is die belangrikste ding in die Friedman-model. Die twee Friedman-vergelykings reguleer die evolusie van die skaalfaktor.

(Soek Friedman-vergelykings op Wiki)

Moenie bekommerd wees oor die Hubble-tarief nie. Dit is net 'n gewone simbool vir die verhouding a '/ a.
Dit hou op 'n maklike manier verband met waarnemings en is uiters nuttig, maar is nie fundamenteel nie.
Die regte ding waaraan u moet dink, is a (t). Dit is die ruggraat en die ingewande van die model.

As mense sê & quotdie heelal brei uit & quot, beteken dit niks anders as dit nie
a '(t) & gt 0

As mense sê & quot die uitbreiding versnel & quot, beteken dit niks anders as nie
a & quot (t) & gt 0.

Daar is geen rede om verbaas te wees dat H (t) afneem nie. H (t) is bloot iets wat gedefinieerd is gelyk aan a '(t) / a (t) en dit is heel normaal dat 'n funksie wat in toenemende mate toeneem, die spesifieke verhouding afneem. Hier is 'n voorbeeld:

Laat f (t) = t 3 op die positiewe reële as.

Dan is f '(t) = 3t 2 wat positief is sodat f toeneem

en f & quot (t) = 6t wat positief is sodat die toename versnel.

Maar wat sal analoog wees aan H, naamlik f '(t) / f (t) = 3t 2 / t 3 = 3 / t,

Ranku, dankie dat u hierdie vraag op die forum geplaas het. Dit is opbouend. Baie mense verstaan ​​nie wat 'n vinnige uitbreiding & quot beteken nie en raak presies deurmekaar soos u dit gedoen het. As daar iets hieraan is wat u nou nie verstaan ​​nie, vra asseblief meer vrae. Hou aan vra totdat dit duidelik is.


Wat is The Hubble Constant?

Tot net 'n eeu gelede is daar gedink dat ons sterrestelsel die enigste familie sterre was wat die Kosmos beset het. Filosowe, veral Immanuel Kant in die 18de eeu, het die bestaan ​​van ander families van sterre buite ons eie gepostuleer. Ongelukkig was hul posisies - hoewel dit korrek was - nie gebaseer op empiriese gegewens nie, en kon dit dus nie bewys word nie.

Dit het gedurende die twintiger- en dertigerjare begin verander, toe die sterrekundige Edwin Hubble ander sterrestelsels met die 2,5 meter (100 duim) teleskoop wat onlangs op Mount Wilson in die suide van Kalifornië gebou is, gebruik het. Vir die eerste keer kon Hubble individuele sterre binne M31 duidelik sien - die Andromeda-sterrestelsel. Vir die eerste keer was dit bekend dat families van sterre anderkant die Melkweg bestaan.

Hubble het ook iets anders ontdek - byna elke sterrestelsel jaag teen geweldige snelhede van mekaar af weg. Hy het ook gevind dat hierdie groeperings sterre teen 'n tempo afhang van hul afstand van ons af - sterre sterrestelsels vlug vinniger van ons af as plaaslike liggame. (Terloops, daar is niks spesiaals aan ons posisie in die Kosmos nie. Dieselfde effek kan gesien word vanaf enige plek in die groeiende heelal).

Die groot vraag - wat vandag nog presies beantwoord moet word - is hoe vinnig hulle reis?

Uitbreiding begin - WAG!

Sedert die oerknal het die heelal uitgebrei.

Edwin Hubble het ingestel om die snelheid te meet waarmee sterrestelsels van mekaar af jaag. Hy het gevind dat sterrestelsels 'n verhouding gehoorsaam, nou bekend as die wet van Hubble, wat 'n lineêre verband toon tussen die afstand tot 'n sterrestelsel en die resessiesnelheid daarvan. Hierdie snelheid is bloot die resultaat van die meet van die afstand na 'n sterrestelsel, en vermenigvuldig dit met Hubble se konstante.

Die waarde van Hubble se konstante word tipies in vreemde eenhede getoon, wat onbekend mag lyk - kilometers per sekonde per megaparsek (km / sek / Mpc). Kom ons begin aan die einde - 'n parsec is 'n eenheid van afstand ongeveer gelyk aan 3,26 ligjare. Daarom is 'n megaparsek ('n miljoen parsek) 'n afstand gelyk aan ongeveer 3,26 miljoen ligjare.

As die uitbreidingstempo van die heelal 70 km / sek / Mpc sou wees, sou 'n sterrestelsel van 10 megaparsek van ons af teoreties 700 kilometer per sekonde wegjaag. (Dit is eintlik so naby, plaaslike swaartekrag-effekte sal beduidend wees, maar hierdie voorbeeld toon die wiskunde). 'N Sterrestelsel op twee keer daardie afstand sal 'n resessiesnelheid van twee keer so vinnig hê, ensovoorts.

Dan word die vraag - wat is die waarde van Hubble se konstante? Dit is een van die belangrikste vrae in die kosmologie en astrofisika vandag.

Stel die regte vraag

Om die Hubble-konstante te meet, moet u die afstande tot verafgeleë voorwerpe presies meet. Hier is 'n kykie na die metodes wat sterrekundiges gebruik om hierdie enorme afstande te meet. Beeldkrediet: NASA / ESA / A. Feild (STScI)

Sterrekundiges gebruik verskeie metodes om die Hubble-konstante te meet. Daar is egter 'n raaisel. Waarnemings van ons plaaslike Heelal lewer ander waardes op as wat verkry is uit die bestudering van die antieke (meer verre) Kosmos.

Waarnemings van sterrestelsels in ons galaktiese omgewing toon gewoonlik 'n Hubble-konstante van ongeveer 73 km / sek / Mpc. Waarnemings van rimpeling in die ruimtetyd vanaf die vroeë heelal toon 'n waarde van ongeveer 67 km / sek / Mpc - byna 10 persent verskil.

As ons die ware waarde vir die Hubble-konstante ken, kan astrofisici baie oor die heelal, met inbegrip van sy ouderdom, bepaal tot 'n presisie wat vandag nog onbekend is.

Die elliptiese sterrestelsel NGC 1453 was een van 63 sterrestelsels wat in hierdie nuwe studie ondersoek is. Beeldkrediet: Carnegie-Irvine Galaxy Survey

'Die ouderdom van die heelal word bereken met behulp van die uitbreidingstempo van presiese afstandmetings, en die berekende ouderdom word verfyn op grond van die vraag of die heelal versnel of vertraag, gegewe die hoeveelheid materie wat in die ruimte waargeneem word. 'N Snelle uitbreidingskoers dui daarop dat die heelal nie soveel tyd nodig gehad het om sy huidige grootte te bereik nie, en dit is dus jonger as wanneer dit stadiger sou uitbrei,' verduidelik NASA.

'N Nuwe studie ondersoek die gemiddelde helderheid van sterre in elliptiese sterrestelsels om hul afstande van die aarde meer presies te meet. Met behulp van hierdie oppervlak-helderheidsfluktuasie (SBF) -tegniek het sterrekundiges 63 reuse elliptiese sterrestelsels naby ons ondersoek en 'n onafhanklike meting van die Hubble-konstante (dikwels afgekort as H-niks) gesoek.

Die figuur wat hulle vir H-niks gevind het - 73,3 km / sek / Mpc - stem ooreen met drie ander metodes wat gebruik word om die Hubble-konstante van nabygeleë sterrestelsels te meet. Die waardes is gemiddeld 73,5 km / sek. / Mpc.

Die verste voorwerp in hierdie studie word gesien op 99 Mpc (ongeveer 323 miljoen ligjaar) vanaf die aarde - 'n klein fraksie van die grootte van die kosmos.

'Dit is 'n fantastiese metode om afstande tot sterrestelsels tot 100 megaparsek te meet. Dit is die eerste referaat wat 'n groot, homogene stel data saamstel oor 63 sterrestelsels, met die doel om H-niks met behulp van die SBF-metode te bestudeer nie, ”verduidelik kosmoloog Chung-Pei Ma van die Universiteit van Kalifornië, Berkeley.

Dark Matter is 'n gereg wat die beste bedien word met koue ...

Elliptiese sterrestelsels is ou families van ouer, meestal rooi reuse-sterre, wat 'n stabiele infrarooi sein oor hul uitspansel bied. Beelde wat met die Hubble-ruimteteleskoop verkry is, is ondersoek en die helderheid van elke pixel in die beeld gemeet, en dit vergelyk met die gemiddelde helderheid wat in die beeld gesien word. Gladder beelde is gesien uit sterrekoppe in die verte, wat sterrekundiges die kans gegee het om die afstand na hierdie 63 teikens presies te meet.




'N Onderhoud met Scott Lambros, instrumentstelselbestuurder van die James Webb-ruimteteleskoop, oor hierdie revolusionêre instrument wat ons kan help om een ​​van die groot raaisels in die wetenskap te verstaan. Videokrediet: The Cosmic Companion.

Ooreenkomste tussen hierdie meting en ander wat gevind word deur die ondersoek na plaaslike sterrestelsels, lewer verdere bewys dat die Hubble-konstante waarskynlik ongeveer 73 km / sek / Mpc sal wees.

Dus, wat van die laer waardes vir H-niks verkry uit waarnemings van die vroeë Heelal? As hierdie getalle verkeerd is, sal dit die lambda cold dark matter (CDM) -model van die Cosmos radikaal verander. Hierdie teorie beskryf baie oor die evolusie van die heelal deur slegs enkele parameters te gebruik.

'Sodra u die heelal kan aanvaar as materie wat uitbrei in niks wat iets is nie, is dit maklik om strepe met geruite te dra.' - Albert Einstein

Die feit dat die CDM-model verkeerd is, sal ons begrip van die Cosmos ingrypend verander. Daar is steeds 'n moontlikheid dat sommige tans onbekende fisika die twee radikaal verskillende waardes vir die Hubble-konstante sou kon versoen. Maar hierdie vraag bly een van die groot raaisels van die moderne wetenskap.

Die James Webb-ruimteteleskoop, wat op Halloween 2021 beplan word, sal 100 keer kragtiger wees as die Hubble-ruimteteleskoop. Hierdie revolusionêre instrument sal sterrekundiges hul beste metings tot nog toe van die Hubble-konstante gee, soos gemeet deur nabygeleë sterrestelsels. En moontlik kan dit een van die grootste raaisels van die Kosmos beantwoord.

Besonderhede van die studie is in The Astrophysical Journal gerapporteer.

James Maynard

James Maynard is die stigter en uitgewer van The Cosmic Companion. Hy is 'n gebore New England-woestynrot in Tucson, waar hy saam met sy pragtige vrou, Nicole, en Max the Cat woon.


Titel: Hubble Parameter en Baryon akoestiese oscillasie-metingsbeperkings op die Hubble-konstante, die afwyking van die ruimtelike plat ΛCDM-model, die vertraging-versnelling-oorgang-rooiverskuiwing en ruimtelike kromming

Ons konstrueer 'n volledige versameling betroubare Hubble-parameters H (z) -data om z ≤ 2,36 te rooiverskuiwing en gebruik dit met die Gauss-prosesbenadering om deurlopende H (z) -funksies vir verskillende data-onderstelle te bepaal. Uit hierdie deurlopende H (z) 's, opsommend oor die gegewe onderstelsels, vind ons H 0

67 ± 4 km s – 1 Mpc – 1, meer ooreenstemmend met die onlangse laer waardes wat met verskillende tegnieke waargeneem is. In die meeste data-onderstelle sien ons 'n kosmologiese verlangsaming-versnelling-oorgang met 2σ-betekenis, met die oorgang van data-onderstelle rooi verskuiwings wat wissel van meer as $ 0,33 lt _ < mathrm> lt 1.0 $ teen 1σ beduidendheid. Ons ontdek dat die plat-ΛCDM-model ooreenstem met die H (z) -data tot 'n z van 1,5 tot 2,0, afhangend van die gegewe subset, met 2σ-afwykings van die plat-ΛCDM bo hierdie rooiverskuiwingsgebied. Deur die deurlopende H (z) met akoestiese oscillasie-afstand-rooiverskuiwingswaarnemings te gebruik, beperk ons ​​die huidige ruimtelike krommingsdigtheidsparameter tot $ << rm < Omega >>> _= -0.03 pm 0.21 $, in ooreenstemming met 'n plat heelal, maar die groot foutbalk sluit nie klein waardes van ruimtelike kromming uit wat nou bespreek word nie.

  1. Nanjing Univ. (China) Kansas State Univ., Manhattan, KS (Verenigde State)
  2. Kansas State Univ., Manhattan, KS (Verenigde State)
  3. Nanjing Univ. (Sjina)

Aanhalingsformate

67 ± 4 km s – 1 Mpc – 1, meer ooreenstemmend met die onlangse laer waardes wat met verskillende tegnieke waargeneem is. In die meeste data-onderstelle sien ons 'n kosmologiese vertraging-versnelling-oorgang met 2σ-betekenis, met die oorgang van die data-onderversameling rooiverskuiwings wat oor 0,33 wissel. _ < mathrm> lt 1.0 $ teen 1σ beduidendheid. Ons ontdek dat die plat-ΛCDM-model ooreenstem met die H (z) -data tot 'n z van 1,5 tot 2,0, afhangend van die gegewe subset, met 2σ-afwykings van die plat-ΛCDM bo hierdie rooiverskuiwingsgebied. Deur die deurlopende H (z) met akoestiese oscillasie-afstand-rooiverskuiwingswaarnemings te gebruik, beperk ons ​​die huidige ruimtelike krommingsdigtheidsparameter tot $ << rm < Omega >>> _= -0.03 pm 0.21 $, in ooreenstemming met 'n plat heelal, maar die groot foutbalk sluit nie klein waardes van ruimtelike kromming uit wat nou bespreek word nie.>,
doi = <10.3847 / 1538-4357 / aab0a2>,
joernaal = ,
getal = 1,
volume = 856,
plek = ,
jaar = <2018>,
maand = <3>
>


Vraag oor die Hubble-parameter (Hubble-konstante) en meet dit - Sterrekunde

Hoe het sterrekundiges en kosmoloë die Hubble-parameter bepaal? Edwin Hubble het in 1929 vir die eerste keer 'n waarde van 500 km / s / Mpc toegeken, gebaseer op sy waarnemings van uiters ver voorwerpe by Mt. Wilson-sterrewag in Suid-Kalifornië. Sterrekundiges het voortgegaan om data te versamel om die Hubble-parameter te hersien Allan Sandage behaal 'n goeie skatting van 75 km / s / Mpc in 1958. Dit was 'n beduidende verandering in vergelyking met die aanvanklike skatting van Hubble. Die debat het taamlik hewig geword, met Sandage wat sy skatting tot ongeveer 50 km / s / Mpc hersien het en Gerard de Vaucouleurs 'n waarde van ongeveer 90 km / s / Mpc voorgestel het. Hierdie wye reeks en debatte van die Hubble-parameter het voortgeduur tot in die middel van die 1990's, toe data van ruimtetuie soos die Hubble-ruimteteleskoop beter waardes vir die Hubble-parameter help.

Verskeie ruimtetuie het verskillende waardes vir die Hubble-parameter verskaf. En elkeen van hierdie waardes is afhanklik van die tipe voorwerp wat waargeneem word of die metode wat gebruik word. Sterrekundiges en kosmoloë het data versamel van onder meer Type 1a-supernovas, Cepheid-veranderlike sterre, gravitasie-lens, die kosmiese mikrogolfagtergrond en mees onlangse swaartekraggolwe.

Kom ons kyk hoe die Hubble-parameter dinge verander, spesifiek die ouderdom van die heelal. Onthou die wet van Hubble:

v & ampequals H o d

Deur albei kante deur d te verdeel, word H opgelos o :

v / d & ampequals H o

Aangesien v & ampequale d / t (snelheid gelyk is aan die afstand gedeel deur tyd, bv. 65 miles / uur) wat vervang word deur v:

d / t / d & gelyke waarde H o

1 / t & gelyke waarde H o

t & ampequals 1 / H o

Hierdie vergelyking - t & ampequals 1 / H o- gee 'n direkte verband tussen die ouderdom van die heelal en die Hubble-parameter. Laat ons dus kyk hoe dit werk om die ouderdom van die heelal te bepaal.

Kom ons gebruik 'n waarde vir die Hubble-parameter, H o , van 70 km / s / Mpc. Dit gee ons:

t & ampequals 1 / H o & ampequals1 / 70 km / s / Mpc

Tog lyk hierdie eenhede nie soos tyd nie, behalwe vir die sekondes. En ons het nodig - wil hê - die ouderdom van die heelal in jare. Kanselleer dus eers die afstandseenhede deur 3,09 × 10 19 km / Mpc te deel deur die geselekteerde Hubble-parameter:

(3.09 × 10 19 km / Mpc) / (70 km / s / Mpc) & gelyke waarde 4.41 × 10 17 s (sekondes)

Daar is 3,16 × 10 7 sekondes per jaar. Om sekondes in jare om te skakel, deel die aantal sekondes hierbo deur 3,16 × 107 s / jr:

(4,41 × 10 17 s) / (3,16 × 10 7 s / jr) & gelyke waarde 1,396 × 10 10 jr of 13,96 miljard jaar

Laat ons nog een voorbeeld sien, gebaseer op die oorspronklike skatting van Edwin Hubble van die Hubble-parameter, Ho, wat 500 km / s / Mpc is:

t & ampequals 1 / H o & ampequals1 / 500 km / s / Mpc

(3.09 × 10 19 km / Mpc) / (500 km / s / Mpc) & gelyke waarde 6.18 × 10 16 s (sekondes)

(6,18 × 10 16 s) / (3,16 × 107 s / jr) & gelyke waarde 1,92 × 10 9 jr of 1,92 miljard jaar

Dus, in die vergelyking van die twee waardes vir Hubble se parameter, H o :

Hubble se parameter, H o Ouderdom van die heelal
70 km / s / Mpc 13,96 miljard jaar
500 km / s / Mpc 500 km / s / Mpc

Vir 'n Hubble-parameter van 70 km / s / Mpc, naby die omvang wat astronome en kosmoloë vandag gebruik, is dit 'n heelal wat ongeveer 7,27 keer ouer is as die skatting van Hubble in 1929.


Hubble-probleme: 'n vinnig groeiende kosmiese debat

Die heelal brei versnel uit, maar hoe vinnig is die uitbreiding?

Ons het gedink ons ​​ken die antwoord op die vraag. Maar onlangse bevindings het ons begrip betwyfel.

Hierdie verhaal begin in die VSA in die 1920's. Destyds het die meeste sterrekundiges geglo dat ons sterrestelsel al was wat bestaan ​​- dit was die hele heelal.

Maar waarnemings deur die sterrekundige Edwin Hubble sou ons begrip van ons plek die kosmos verander.

Gedurende die vorige dekade het die Amerikaanse sterrekundige Henrietta Swan Leavitt die verband tussen die helderheid en die periode van 'n klas polsende ster, bekend as Cepheid-veranderlikes, geïdentifiseer.

Hierdie sleutelontdekking het sterrekundiges in staat gestel om die afstand na hierdie sterre akkuraat te voorspel, met 'n soort kosmiese maatband vir die afmeting van veel groter afstande as wat voorheen moontlik was.

Terwyl hy Cepheid-veranderlikes in die spiraalnewels bestudeer het, besef Hubble dat hierdie sterre ver buite ons sterrestelsel moet wees.

Dit het gelei tot die besef dat die Melkweg net een sterrestelsel onder baie was.

Gou het Hubble ontdek dat byna al hierdie ander sterrestelsels van ons af wegbeweeg. Dit het daartoe gelei dat die Belgiese kosmoloog Georges Lemaître tot die gevolgtrekking gekom het dat die heelal besig is om uit te brei.

Hubble en Lemaître het onafhanklik 'n wiskundige verband afgelei om hierdie uitbreiding te beskryf. Die resessiesnelheid (v) van 'n sterrestelsel is gelyk aan sy afstand (D) vermenigvuldig met die Hubble-konstante - 'n waarde wat die uitbreidingstempo op die huidige tydstip beskryf.

Tradisioneel word die Hubble Constant bepaal deur die afstand en resessiesnelheid van sterrestelsels te meet deur astronomiese voorwerpe met 'n bekende helderheid te gebruik. Hierdie sogenaamde "standaardkerse" bevat tipe 1a-supernovas - wat basies ontplofte witdwergsterre is met 'n sekere kritieke massa.

Laat ons nou vinnig vorentoe gaan na 2013.

Deur kaarte van die kosmiese mikrogolfagtergrond vanaf die Planck-missie te ontleed, kon sterrekundiges ons mees presiese waarde nog van die Hubble-konstante bereken: 67,4 kilometer per sekonde per megaparsek.

Op sigself kan dit moeilik wees om u kop rond te kry wat die Hubble Constant beteken. Maar dit maak saak, want dit bepaal die ouderdom van die heelal en ons begrip van hoe dit ontwikkel het.

Dit was dus 'n groot skok in 2016 toe 'n projek onder leiding van die Nobelpryswenner Adam Riess 'n aansienlik hoër waarde vir die Hubble Constant bereik het: 73,2 kilometer per sekonde per megaparsek. Daardie waarde dui daarop dat die heelal jonger is as wat ons gedink het.

Riess het die SH0ES-projek gelei, wat behels het dat ons ou vriende die Cepheid-veranderlikes meet, dieselfde soort ster wat Swann Leavitt en Hubble se deurbrake moontlik gemaak het.

Die SH0ES-resultaat word gerugsteun deur 'n ander projek met die eienaardige naam, H0LiCOW.

Dit projek, gelei deur Sherry Suyu, bereken die Hubble-konstante met behulp van 'n ander vindingryke metode: die gravitasie-lens van lig wat uit kwasars uitgestraal word. Dit is aktiewe galaktiese kerne wat helderheidsvariasies vertoon.

As ons die vooruitsig stel as die verskil tussen die Planck-meting en die meer plaaslike metings van die Hubble-konstante sterker word, kan ons na nuwe fisika kyk.

Nog 'n ander meting van die Hubble-konstante kan afkomstig wees van die opkomende veld van swaartekraggolf-sterrekunde.

In teorie sou sterrekundiges 'n akkurate waarde van die Hubble Constant kon kry deur die swaartekraggolwe en die lig te sien wat uitgestraal word deur die samesmelting van twee neutronsterre. Maar ongelukkig is hierdie ongelooflike energieke gebeure, bekend as kilonovae, min.

Kom meer te wete oor die Hubble-raaisel in die uitgawe van Julie 2020 Fisika Wêreld.


Alhoewel ons in die teorie almal SI-eenhede moet gebruik, is hierdie eenhede 'n ongemaklike grootte vir dinge wat baie groot of baie klein is, en dit is algemeen om nuwe eenhede uit te dink wat geriefliker is. So byvoorbeeld meet deeltjiefisici massa in GeV (streng gesproke GeV / $ c ^ 2 $) en kosmoloë meet afstand in ligjare en / of parsec.

In die geval van die Hubble-konstante het dit die afmetings van $ T ^ <-1> $, dus sal die SI-eenheid $ s ^ <-1> $ wees. Die Hubble-tyd het eenhede van $ T $, dus sou die SI-eenheid die tweede wees. As ons egter die waarde van $ H $ neem, gemeet deur Planck, word $ 67 teks spasie teks^ <-1> / teks$ en omskakel in eenhede van per sekonde die waarde is ongeveer $ 2.2 keer 10 ^ <-18> teks^ <-1> $, wat baie moeiliker is om te onthou as die getal $ 67 $. Daarom gebruik kosmoloë die taamlik vreemde eenhede. Solank alle kosmoloë dieselfde eenhede gebruik, maak dit nie saak wat die eenhede is nie.

Die Hubble-konstante is nie eintlik konstant nie en sal in die toekoms verander. Presies hoe dit verander, hang af van die gedrag van donker energie, wat tans ietwat onseker is.

Reaksie op kommentaar:

Om die waarde van $ H $ na $ s ^ <-1> $ om te skakel:

Die eenhede van $ H $ is (effens herrangskik) $ s ^ <-1> teks/ teks$. Kilometers en Megaparsek is albei eenhede van lengte, en die verhouding is dus 'n dimensielose getal. As $ N $ die aantal kilometers in 'n megaparsek is, is die verhouding net $ 1 / N $. Google vertel ons nuttig dat die aantal km in 'n Mpc $ 3,09 keer 10 ^ <19> $ is, dus om die Hubble-konstante in eenhede van per sekonde om te skakel, deel dit net deur $ 3,09 keer 10 ^ <19> $.

Die Hubble-konstante is, tegnies, 'n wederkerige tyd. As u opmerk, is twee van die eenhede in die kombinasie (km / s) / Mpc eintlik afstandseenhede, dus kanselleer dit om wederkerige tyd te gee, dit wil sê $ mathrm^ <-1> $, maar met 'n voorvoegsel. Die Hubble-tyd is dan net die wederkerige daarvan.

In werklikheid sou ek sê om dit as wederkerige tyd te beskou, is natuurliker as om spoed per afstand te gebruik, want die werklike "kern" van die konstante, ten minste met 'n bestendige Hubble-uitbreiding, is dat afstande neem eksponensieel toe op dieselfde manier as om 'n bitmap voortdurend te "vergroot" met toenemende zoomkrag. Effektief blaas die ultrastruktuur van die Heelal oor 'n baie lang tyd soos net so 'n bitmap.

Die ander opmerking dat SI-eenhede nie 'n redelike skaal kan bied nie, is verkeerd: dit is waarvoor SI-voorvoegsels is om groter / kleiner veelvuldige eenhede van die basiseenhede op 'n maklik omskepbare manier te vorm. In plaas van $ mathrm^ <-1> $, 'n beter eenheid is $ mathrm^ <-1> $, dit wil sê wederkerig exasekondes, waar een exasekonde $ 10 ^ <18> mathrm is$. Om hierdie tydskaal te laat voel, is die huidige ouderdom ongeveer 0.44 Es en die Aarde ongeveer 0.14 Es. Ene Es is dus tot dusver 'n bietjie meer as twee keer die verloop van die heelal.

Dus, in die volledig gebruikte SI-eenheidstelsel is die waarde

met breë onsekerheid, want daar blyk 'n interessante (nog nie opgelos!) konflik tussen verskillende maniere om hierdie konstante te beoordeel nie. Wat hierdie waarde beteken, is dat die skaal van die ultrastruktuur in elke eksasekonde 2.3 "$ e $ -voude" ondergaan, of dat elkeen vergroot met 'n faktor van $ e maal $ vergroting, dit wil sê $ ongeveer 2.718 maal $ elk.

Die rede waarom spoed per afstand nuttig is, is dat ons die resessiesnelheid van 'n ver voorwerp dikwels wil skat. As afstand na 'n voorwerp eksponensieel met die tyd opgaan, d.w.s.

dan word die skynbare snelheid waarmee dit wegbeweeg, gegee deur

waar $ D_0 $ die afstand op die oomblik is, dus die resessiesnelheid op die oomblik ($ t = 0 $) is $ H_0 D_0 $, Hubble konstante tye teenwoordige afstand, sodat dit geïnterpreteer kan word as snelheid per afstand en ons kan vou dit in die eenheid in vir eenvoud.


Wat is die huidige waarde van die Hubble-konstante en waarom is die waarde so belangrik?

Die waarde van die Hubble-parameter wissel met tyd en moet dus nie 'n konstante genoem word nie. Dit is nie 'n konstante nie. Die waarde daarvan verander egter nie noemenswaardig in menslike tydskale nie.

Alhoewel dit 'n fundamentele kosmologiese parameter is, was die beraming van die waarde daarvan altyd vol probleme. Verwarring hieroor het gelei tot die groot debat tussen van den Bergh en Gustav Tammann in 1996.

Let wel : Die debat het die titel "Die skaal van die heelal"en is gehou in die nasionale natuurhistoriese museum van Smithsonian.

van den Bergh aangevoer vir 'n hoër waarde vir die Hubble-parameter rondom # 80 quad km.s ^ <-1> .Mpc ^ <-1> # terwyl Tammann gepleit het vir 'n laer waarde naby # 55 quad km.s ^ < -1> .Mpc ^ <-1> #.

Voor 1958 was daar geen betroubare manier om die waarde daarvan te bepaal nie. Die eerste redelike skatting van die Hubble Constant is gemaak deur Alan Sandage in 1958. (# H_0 = 75 vierkante km.s ^ <-1> Mpc ^ <-1> #).

Hieronder word 'n plot getoon wat die evolusie van die Hubble Parameter-skatting toon.


Kyk die video: ТОП7. Лучшие встраиваемые вытяжки для кухни. Рейтинг 2021 года! (November 2022).