Үлкен Жарылыс теориясы және қызыл ығысу. Физика, 11 сынып, қосымша материал 2.

12 сынып. Әлемнің ұлғаюы және Хаблл заңы

Хаббл заңы дегеніміз не?

Хаббл заңы деп алыс галактиканың бізден алшақтау жылдамдығы мен оларға дейінгі арақашықтықтың сызықтық қатынасы. Бұл дегеніміз, егер Хаббл заңы қолданылатын болса, бізден екі есе алыс галактика бізден екі есе жылдамдықпен алшақтайды.

Бұл заң американдық астроном Эдвин Хабблмен XX ғасырдың 20-шы жылдары, аздаған галактика жылдамдығын өлшеу нәтижелерінен шығарылды. Ең жарық жұлдыздар жарығы бойынша галактика арақашықтығын бағалай отырып, ол сол кездегі белгілі галактика жылдамдығымен салыстыра екеуінің арасында сызықтық сәйкестік тапты. Оған қоса, жылдамдық пен арақашықтықтың байланысының пропорционалдылық коэффициенті жүйелі бағаламау нәтижесінде қате алынды. Казірде Хаббл тәуелділігінде пропорционалдық коэффициентін Хаббл тұрақтысы деп атайды. Хаббл тұрақтысының үлкендігі әлі де нақтылануда, қазірде ең жақын келетін нақты мәні 70 км/с 1 мегапарсекке қатынасы (1 Мпк шамамен 3 млн жарық жылына тең). Мысалы, егер бір галактика бізден 100 Мпк арақашықтығында орналасса, онда ол біздің Галактикадан шамамен 70⋅100 = 7000 км/c жылдамдықпен алшақтайды. Физикалық тұрғыдан Хаббл заңы Ғаламның кеңейуінің табиғи көрінісі, арнайы орталығы жоқ, барлық бағытта тең жүреді (кез келген галактикадан бұл көрініс бірдей болады). Кеңейу, Хаббл тұрақтысына қарама-қарсы, уақыт өлшемі бар және ол шамамен 14 миллиард жыл. Бұл кеңейуді кейде шартты түрде Ғаламның жасы деп алады, себебі бұл басынан келген уақыт аралығын көрсетеді.

Ең маңыздысы, Хаббл заңы — бұл табиғаттың жалпы заңы емес. Ол тек салыстырмалы түрде өлшенеді, себебі галактиканың Ғаламның кеңейуінен болатын жылдамдығынан бөлек өзінің қозғалысының кездейсоқ жылдамдықтары бар — бірнеше мың км/с дейін барады. Сол себептен, егер галактикалар бізге жақын орналасса — айталық, бірнеше Мпк, — кездейсоқ қозғалыс жылдамдығы Хаббл заңын қолданылуына мүмкіндік бермейді; бұл галактикалар бізден алшақтап не жақындай алады. Хаббл заңы тек алыс галактикаларға нақты қолданыла алады, және анықталған шектеулерде ғана — миллиардтаған жарық жылы болатын арақашықтықтар (мың Мпк).

Алайда Хаббл заңы галактикаларға дейінгі арақашықтықты өлшейтін ең қарапайым тәсіл. Бұл Ғалам кеңейу қарқынын көрсететін басты параметр.