Константата на Хъбъл. Разширяване на Вселената. Законът на Хъбъл

Ако някой смята, че думата "бягай" има чисто атлетично, в крайни случаи "анти-потискащ" характер, това е погрешно. Има много по-интересни интерпретации. Например, космологичният закон на Хъбъл свидетелства, че галактичните галактики са разпръснати!

Три вида мъглявини

Представете си: в черно, огромно безвъздушно пространство звездни системи тихо и бавно се отдалечават един от друг: "Сбогом! Довиждане! Сбогом! ". Може би ще оставим настрана "лиричните отклонения" и ще се обърнем към научната информация. През 1929 г. най-влиятелният астроном на 20-ти век, американският учен Едуин Пауъл Хъбъл (1889-1953) стига до извода, че вселената непрекъснато се разширява.

Човек, посветил целия си съзнателен живот на решаването на структурата на космоса, е роден в Маршфилд (Мисури). Той се интересува от астрономията още от ранните нокти, въпреки че в крайна сметка става сертифициран адвокат. След като завършва университета в Кеймбридж, Едуин работи в Чикаго, в Йоркската обсерватория. През Първата световна война (1914-1918) се бори. Първите години само бутаха откровението във времето. Днес целият научен свят знае каква е константата на Хъбъл.

По пътя към откриването

Връщайки се отпред, ученият се обърна към високопланинската обсерватория Mount Wilson (Калифорния). Принуден е да работи там. В любовта към астрономията младият човек прекарва много време в очилата на огромни телескопи с размери 60 и 100 инча. За това време - най-големият, почти фантастичен! Изобретателите на по-горе устройства работят почти десетилетие, постигайки максимално възможно увеличаване и яснота на изображението.

Спомнете си, видимата граница на Вселената се нарича Metagalaxy. Тя идва на състоянието в момента на Големия взрив (космологичната сингулярност). Съвременните разпоредби гласят, че стойностите на физическите константи са хомогенни (т.е. скоростта на светлината, елементарен заряд и т.н.). Смята се, че Metagalaxy притежава 80 милиарда галактики (една невероятна фигура звучи така: 10 sextillions и 1 septillion stars). Формата, масата и размерите - за Вселената са напълно различни от приетите на Земята концепции.

Мистериозни цефеиди

За да оправдае теорията, обясняваща разширяването на Вселената, тя изискваше дълги, задълбочени изследвания, сложни сравнения и изчисления. В началото на двадесетте години на 20-ти век вчера войникът най-накрая успя да класифицира мъглявините, наблюдавани отделно от Млечния път. Според неговото откритие те са спираловидни, елиптични и нередовни (три вида).

В най-близката звездна система, но не и най-близката спирала мъглявината Андромеда, Едуин видял цефеидите (класа на пулсиращите звезди). Законът на Хъбъл стана повече от всякога близо до окончателното му формиране. Астрономът изчислява разстоянието до тези маяци и размера на най-голямата галактика на местната група. Според заключенията си Андромеда съдържа приблизително един трилион звезди (2,5-5 пъти размера на Млечния път).

постоянен

Някои учени, обясняващи естеството на цефеидите, ги сравняват с надуваеми гумени топки. След това те се увеличават, след това намаляват, след това се приближават, след това се отдалечават. Радиалната скорост в този случай варира. По време на компресията температурата на "пътуващите" се увеличава (въпреки че повърхността намалява). Пулсиращите звезди са необичайно махало, което рано или късно ще спре.

Подобно на други мъглявини, Андромеда се характеризира с учен като островно пространство, напомнящо на нашата галактика. През 1929 г. Едвин открива: радиалните скорости на галактиките и техните разстояния са взаимосвързани, линейно зависими. Изчислява се коефициентът, изразен в km / s на мегапарсек (MPS). Това е така наречената константа на Хъбъл. Вселената се разширява - постоянно се променя. Но в определен момент във всички точки на системата на Вселената е същото. През 2016 г. той е 66.93 ± 0.62 (км / сек.) / Mpc.

Представителства за системата на вселената, продължаваща еволюция, разширяване, след това получиха наблюдателна основа. Процесът активно се проучва от астронома до самото начало на Втората световна война. През 1942 г. ръководи катедра "Външни балистики" на тестовата площадка в Абърдийн (САЩ). Беше ли това сътрудник на може би най-тайнствената наука в света? Не, той искаше да "дешифрира" законите на скритите ъгли на далечните галактики! Що се отнася до политическите възгледи, астрономът открито осъди лидера на Третия райх Адолф Хитлер. В края на живота си Хъбъл бил известен като мощен противник на използването на оръжия за масово унищожение. Но нека се върнем в мъглявината.

Големият Едуин

Много астрономически константи се коригират с времето, появяват се нови открития. Но всички те не вървят в сравнение с разширяването на Закона за Вселената. Известният астроном Хъбъл XX век (още от времето на Коперник колегите му не беше!) Поставете на равна нога с основателя на експерименталната физика от Галилео автор на новаторски изхода на съществуването на звездни системи от Уилям Хершел.

Още преди откриването на закона на Хъбъл, авторът му стана член на Националната академия на науките на Съединените американски щати, по-късно академии в различни страни, има много награди. Мнозина вероятно са чували за това, че преди повече от десетилетие са влезли в орбита и успешно експлоатират космическия телескоп Хъбъл. Това име носи кратер на луната, Една от малките планети, които се въртят между орбитите на Марс и Юпитер (астероид).

Няма да е съвсем честно да се каже, че астрономът само мечтаеше да запази името си, но има индиректни доказателства, че Едуин обичаше да привлича вниманието. Има снимки, на които той позитивно седи до звездите на филма. Малко по-късно ще говорим за опитите му да "фиксира" постиженията на лауреатното ниво и по този начин да влезе в историята на космологията.

Методът на Хенриета Левит

Известният британски астрофизик Стивън Хокинг в книгата си "Кратка история на времето", той пише, че "откритието, че Вселената се разширява, той се превърна в най-голяма интелектуална революция на ХХ век" .Habbl е достатъчно късмет, за да бъде на точното място в точното време. Обсерваторията на връх Уилсън е центърът на наблюдателната работа, която е в основата на новата астрофизика (по-късно наричана космология). Най-мощният телескоп на Земята на Земята тогава влезе в действие.

Но константата на "Хъбъл" едва ли би могла да бъде открита само на базата на късмет. Нуждаем се от търпение, постоянство, способност да побеждаваме научните съперници. Така че американският астроном Харлоу Шапли предложи своя модел на галактиката. Той вече бил известен като учен, който определял размерите на Млечния път. Той широко прилага техниката за определяне на разстоянията от цефеидите, използвайки техника, съставена през 1908 г. от Хенриета Суон Леавит. Тя определя разстоянието до обекта, разчитайки на стандартните вариации на светлината от ярките звезди (цефеидни променливи).

Не прах и газ, а други галактики

Харлоу Шапли вярва, че ширината на галактиката е 300 000 светлинни години (около десет пъти допустимата стойност). Но Шапли, както повечето астрономи на времето, беше сигурен: Млечният път е цялата Вселена. Въпреки предложението за първи път от Уилям Хершел през XVIII век, той сподели общото убеждение, че всички от мъглявината относително близките обекти - само на точка от прах и газ в небето.

Колко горчиви, студени нощи Хъбъл прекарваше в мощния телескоп на Хукър, преди да успее да докаже, че Шапли греши. През октомври 1923 г., Едвин забелязал в мъглявината М31 (Андромеда) "разбити" на субекта и предполага, че той не принадлежи към Млечния път. След внимателно проучване на фотографските плочи, върху които преди това са били изобразени от други астрономи, включително Шапли, Едвин осъзнава, че е бил цефеид.

Открито пространство

Хъбъл използва метода Shapley за измерване на разстоянието до променлива звезда. Оказа се, че се оценяват на милиони светлинни години от Земята, което далеч надхвърля Млечния път. Самата галактика съдържа милиони звезди. Известната вселена се разшири драматично този ден и в известен смисъл самият Космос беше открит!

Вестник "Ню Йорк таймс" пише: "Откриването на спирала мъглявини са звездни системи д-р Hubbel (КСО) подкрепя мнението, че те са като." Вселени ", подобни на нашите." Откритието беше от голямо значение за астрономическия свят, но най-великият момент на Хъбъл все още предстои.

Няма статични

Както казахме, победата на Коперник № 2 дойде през 1929 г., когато класифицираше всички познати мъглявини и измерваше скоростта им от спектрите на излъчваната светлина. Неговото удивително откритие, че всички галактики се оттеглят от нас със скорости, нарастващи пропорционално на тяхното разстояние от Млечния път, шокираха света. Законът на Хъбъл премахна традиционния възглед за статичната вселена и показа, че самата тя е пълна с динамика. Самият Айнщайн поклони глава пред такова зашеметяващо наблюдение.

Разгорели и разпръснати

Когато константа в 2016 година на равен 66,93 ± 0,62 (км / сек) / Mpc, разширяването сега характеризира със следните фигури: (4,61 ± 0,05) middot-10¹⁷ s или (14,610 ± 0,016) middot-10⁹ години. И отново малко хумор. Оптимистите казват: Добре е, че галактиките "потеглят". Ако си представим, че се събират, рано или късно ще дойде Големият взрив. Но с него започна раждането на Вселената.

Галактиките "се дръпнаха" (започнаха да се движат) в различни посоки едновременно. Ако степента на отстраняване не е пропорционална на разстоянието - на теория безсмислен експлозията. Друг производно постоянна - Hubble разстояние - продуктът от скоростта на светлината пъти: D_Н = ct_Н = c / H. В момента - (1,382 ± 0,015) middot-10²⁶ m или (14,610 ± 0,016) middot-10⁹ светлинни години.

И отново за надуваемата топка. Има мнение, че дори астрономите не винаги тълкуват правилно разширяването на Вселената. Някои експерти смятат, че се надува, подобно на гумена топка, без да знае физически ограничения. В този случай самите галактики не само се отдръпват от нас, но и хаотични "шумове" в рамките на фиксираните клъстери. Някои твърдят, че отдалечените галактики "плуват" със шрапнела на Големия взрив, но го правят по-спокойно.

Можеше да стане лауреат на Нобелова награда

Хъбъл се опитваше да получи Нобелова награда. В края на 40-те години той дори наел рекламен агент (сега щеше да бъде наречен PR мениджър), за да популяризира случая. Но усилията бяха напразни: нямаше категория за астрономите. Едуин умира през 1953 г. в хода на научните изследвания. За няколко нощи той наблюдаваше извънгалактически обекти.

Последната му амбициозна мечта остана неизпълнена. Но ученият със сигурност ще се радва, че в негова чест е наречен космическият телескоп. И поколенията на братята в ума продължават да изследват огромното и прекрасно пространство. Все още има много загадки. Колко открития предстои! И постоянните деривати на "Хъбъл" със сигурност ще помогнат на някои от младите учени да станат Коперник № 3.

Контузията на Аристотел

Какво ще бъде доказано или опровергано, както когато теорията за безкрайността, вечността и непостоянството на пространството около Земята, която самият Аристотел подкрепи, се разпадна на парчета? Той приписва симетрия и съвършенство на Вселената. Космологичният принцип потвърждава: всичко тече, всичко се променя.

Има мнение, че в милиарди години небесата ще бъдат празни и тъмни. Разширението ще "поеме" галактиката извън космическия хоризонт, откъдето светлината не може да стигне до нас. Дали константата на Хъбъл за една празна вселена ще бъде действителна? Какво ще стане с космологията с науката? Ще изчезне ли? Всичко това са предположения.

червено отместване

Междувременно телескопът "Хъбъл" направи снимка, която показва, че докато универсалната пустота е далеч за нас. В професионална среда в хода на мнението, че стойността на откритието на Едуин Хъбъл, но не и неговия закон. Той обаче беше почти веднага признат в научните кръгове на онова време. Наблюденията на "червената промяна" не само спечелиха правото на съществуване, но и в XXI век.

И днес, определяйки разстоянието до галактиките, те разчитат на суеверията на учения. Оптимистите казват, че дори ако нашата галактика остане единствената, няма да ни се наложи да "пропускаме". Ще има милиарди звезди и планети джуджета. И така, до нас все още ще има "паралелни светове", които ще трябва да бъдат разследвани.