Das Gesetz von Hubble (das Gesetz von Lemaître) ist der Name für die astronomische Beobachtung in der physischen Kosmologie dass: (1), wie man findet, haben alle Gegenstände, die im tiefen Raum (interstellarer Raum) beobachtet sind, erkennbare Verhältnisgeschwindigkeit der Verschiebung eines doppler zur Erde, und zu einander; und (2), dass diese doppler-shift-measured Geschwindigkeit, verschiedener Milchstraßen, die von der Erde zurücktreten, zu ihrer Entfernung von der Erde und allen anderen interstellaren Körpern proportional ist. Tatsächlich breitet sich das Raum-Zeit-Volumen des erkennbaren Weltalls aus, und das Gesetz von Hubble ist die direkte physische Beobachtung dieses Prozesses. Es wird als die erste Beobachtungsbasis für das dehnbare Raumparadigma betrachtet und dient heute als eines der Stücke von zur Unterstutzung des Urknall-Modells meistenteils zitierten Beweisen.

Obwohl weit zugeschrieben, Edwin Hubble wurde das Gesetz zuerst aus den Allgemeinen Relativitätsgleichungen von Georges Lemaître in einem 1927-Artikel abgeleitet, wo er vorgeschlagen hat, dass das Weltall ausbreitet und einen geschätzten Wert der Rate der Vergrößerung, jetzt genannt unveränderlichen Hubble angedeutet hat. Zwei Jahre später hat Edwin Hubble die Existenz dieses Gesetzes bestätigt und hat einen genaueren Wert für die Konstante bestimmt, die jetzt seinen Namen trägt. Die Zurücktreten-Geschwindigkeit der Gegenstände wurde aus ihren Rotverschiebungen abgeleitet, viele haben früher durch Vesto Slipher (1917) gemessen und haben sich auf die Geschwindigkeit durch ihn bezogen.

Das Gesetz wird häufig durch die Gleichung, mit H die Konstante der Proportionalität (Hubble unveränderlich) zwischen der "richtigen Entfernung" D zu einer Milchstraße ausgedrückt (der sich mit der Zeit verschieden von der comoving Entfernung ändern kann) und seine Geschwindigkeit v (d. h. die Ableitung der richtigen Entfernung in Bezug auf die kosmologische Zeitkoordinate; sieh Gebrauch der richtigen Entfernung für etwas Diskussion der Subtilität dieser Definition 'der Geschwindigkeit'). Die SI-Einheit von H ist s, aber es wird am häufigsten in (km/s)/Mpc angesetzt, so die Geschwindigkeit bei km/s einer Milchstraße weg gebend. Das Gegenstück von H ist die Zeit von Hubble.

Im letzten 2011 gibt die Schätzung von unveränderlichem Hubble, der eine neue Infrarotkamera auf Hubble Space Telescope (HST) verwendet hat, um die Entfernung und Rotverschiebung für eine Sammlung von astronomischen Gegenständen zu messen, einen Wert dessen. Eine abwechselnde Annäherung mit Daten von galaktischen Trauben hat einen Wert dessen gegeben.

Ein Beobachtungsentschluss von Hubble unveränderlich erhalten 2010 gestützt auf Maßen von Gravitationslensing durch das Verwenden des HST hat einen Wert dessen nachgegeben. WMAP siebenjährige Ergebnisse auch von 2010 hat eine Schätzung von basierten auf WMAP Daten allein und eine Schätzung von basierten auf WMAP Daten mit Gaussian priors gegeben, der auf früheren Schätzungen von anderen Studien gestützt ist. 2009 auch mit dem Hubble Raumfernrohr war das Maß 74.2 ± 3.6 (km/s)/Mpc.

Die Ergebnisse stimmen nah mit einem früheren Maß zu, das auf Beobachtungen durch den HST von Variable-Sternen von Cepheid von erhaltenen 2001 gestützt ist. Im August 2006 weniger - wurde genaue Zahl unabhängig mit Daten von der Chandra Röntgenstrahl-Sternwarte der NASA erhalten: oder über 2.5×10 s mit einer Unklarheit von ± 15 %. Die WMAP Seite der NASA fasst vorhandene Daten zusammen, um eine Konstante 70.8 ± 1.6 (km/s)/Mpc anzuzeigen, wenn, wie man annimmt, Raum, oder 70.8 ± 4.0 (km/s)/Mpc sonst flach ist, obwohl diese Schätzungen auf der Seite seit dem Januar 2007 gewesen sind und die neueren Studien nicht in Betracht ziehen können, die oben besprochen sind.

Entdeckung

Ein Jahrzehnt, bevor Hubble seine Beobachtungen gemacht hat, hatten mehrere Physiker und Mathematiker eine konsequente Theorie der Beziehung zwischen der Zeit und Raum eingesetzt, indem sie die Feldgleichungen von Einstein der allgemeinen Relativität verwendet haben. Die Verwendung der allgemeinsten Grundsätze zur Natur des Weltalls hat eine dynamische Lösung nachgegeben, die den dann vorherrschenden Begriff eines statischen Weltalls kollidiert hat.

FLRW Gleichungen

1922 hat Alexander Friedmann seine Gleichungen von Friedmann von den Feldgleichungen von Einstein abgeleitet, zeigend, dass sich das Weltall an einer durch die Gleichungen berechenbaren Rate ausbreiten könnte. Der von Friedmann verwendete Parameter ist heute als der Einteilungsfaktor bekannt, der als eine Skala invariant Form der des Gesetzes von Hubble unveränderlichen Proportionalität betrachtet werden kann. Georges Lemaître hat unabhängig eine ähnliche Lösung 1927 gefunden. Die Gleichungen von Friedmann werden durch das Einfügen des metrischen für ein homogenes und isotropisches Weltall in die Feldgleichungen von Einstein für eine Flüssigkeit mit einer gegebenen Dichte und Druck abgeleitet. Diese Idee von einer dehnbaren Raum-Zeit würde schließlich zum Urknall führen und Staatstheorien der Kosmologie Festigen.

Gestalt des Weltalls

Vor dem Advent der modernen Kosmologie gab es beträchtliches Gespräch über die Größe und Gestalt des Weltalls. 1920 hat die berühmte Debatte von Shapley-Curtis zwischen Harlow Shapley und Heber D. Curtis über dieses Problem stattgefunden. Shapley hat für ein kleines Weltall argumentiert die Größe der Milchstraße-Milchstraße und Curtis hat behauptet, dass das Weltall viel größer war. Das Problem wurde im kommenden Jahrzehnt mit den verbesserten Beobachtungen von Hubble aufgelöst.

Variable-Sterne von Cepheid außerhalb der Milchstraße

Edwin Hubble hat den grössten Teil seiner astronomischen Berufsbeobachten-Arbeit an Gestell Wilson Sternwarte, das stärkste Fernrohr in der Welt zurzeit getan. Seine Beobachtungen von Variable-Sternen von Cepheid in spiralförmigen Nebelflecken haben ihm ermöglicht, die Entfernungen zu diesen Gegenständen zu berechnen. Überraschend, wie man entdeckte, waren diese Gegenstände in Entfernungen, die sie gut außerhalb der Milchstraße gelegt haben. Sie haben fortgesetzt, "Nebelflecke" genannt zu werden, und es war nur allmählich, den der Begriff "Milchstraßen" übernommen hat.

Das Kombinieren von Rotverschiebungen mit Entfernungsmaßen

Die Rahmen, die im Gesetz von Hubble erscheinen: Geschwindigkeiten und Entfernungen, werden nicht direkt gemessen. In Wirklichkeit bestimmen wir, sagen wir, eine Supernova-Helligkeit, die Auskunft über seine Entfernung und die Rotverschiebung z =  λ/λ seines Spektrums der Radiation gibt. Hubble hat Helligkeit und Parameter z aufeinander bezogen.

Als er

seine Maße von Milchstraße-Entfernungen mit Vesto Slipher und die Maße von Milton Humason der mit den Milchstraßen vereinigten Rotverschiebungen verbunden hat, hat Hubble eine raue Proportionalität zwischen Rotverschiebung eines Gegenstands und seiner Entfernung entdeckt. Obwohl es beträchtliche Streuung gab (jetzt bekannt, durch eigenartige Geschwindigkeiten verursacht zu werden - wird der 'Fluss von Hubble' verwendet, um sich auf das Gebiet des Raums weit genug zu beziehen, dass die Zurücktreten-Geschwindigkeit größer ist als lokale eigenartige Geschwindigkeiten), ist Hubble im Stande gewesen, eine Tendenz-Linie von den 46 Milchstraßen zu planen, die er studiert hat und erhalten Sie einen Wert für den Hubble, der von 500 km/s/Mpc (viel höher unveränderlich ist als der zurzeit akzeptierte Wert wegen Fehler in seinen Entfernungskalibrierungen). (Sieh kosmische Entfernungsleiter für Details.)

Zur Zeit der Entdeckung und Entwicklung des Gesetzes von Hubble war es annehmbar, Rotverschiebungsphänomen als eine Verschiebung von Doppler im Zusammenhang der speziellen Relativität zu erklären, und die Formel von Doppler zu verwenden, um Rotverschiebung z mit der Geschwindigkeit zu vereinigen. Heute wird die Geschwindigkeitsentfernungsbeziehung des Gesetzes von Hubble als ein theoretisches Ergebnis mit der Geschwindigkeit angesehen, die mit der beobachteten Rotverschiebung nicht durch die Wirkung von Doppler, aber durch ein kosmologisches Modell zu verbinden ist, das Feriengeschwindigkeit mit der Vergrößerung des Weltalls verbindet. Sogar für kleinen z wird die Geschwindigkeit, die ins Gesetz von Hubble eingeht, als eine Wirkung von Doppler nicht mehr interpretiert, obwohl an kleinem z die Geschwindigkeitsrotverschiebungsbeziehung für beide Interpretationen dasselbe ist.

1958 wurde die erste gute Schätzung von H, 75 km/s/Mpc, von Allan Sandage veröffentlicht, aber es würde wenige Jahrzehnte sein, bevor eine Einigkeit erreicht wurde.

Hubble Diagramm

Das Gesetz von Hubble kann in einem Hubble "Diagramm" leicht gezeichnet werden, in dem die Geschwindigkeit (angenommen ungefähr proportional zur Rotverschiebung) eines Gegenstands in Bezug auf seine Entfernung vom Beobachter geplant wird. Eine Gerade des positiven Hangs auf diesem Diagramm ist das Sehbild des Gesetzes von Hubble.

Kosmologische aufgegebene Konstante

Nachdem die Entdeckung von Hubble veröffentlicht wurde, hat Albert Einstein seine Arbeit an der kosmologischen Konstante aufgegeben, die er vorgehabt hatte, seine Gleichungen der allgemeinen Relativität zu modifizieren, ihnen zu erlauben, eine statische Lösung zu erzeugen, die, wie ursprünglich formuliert, seine Gleichungen nicht zugelassen haben. Er hat später diese Arbeit sein "größter Fehler" genannt, seitdem es seine falsche Annahme eines statischen Weltalls war, das ihn veranlasst hatte zu scheitern zu akzeptieren, was in seinen Konzepten und Gleichungen der allgemeinen Relativität gesehen werden konnte: Die Tatsache, dass allgemeine Relativität sowohl voraussagte und die Mittel zur Verfügung stellte, für die Vergrößerung des Weltalls zu berechnen, das (wie das Verbiegen des Lichtes durch große Massen oder die Vorzession der Bahn von Quecksilber) experimentell beobachtet werden konnte und im Vergleich zu seinen theoretischen Berechnungen mit besonderen Lösungen der Gleichungen der allgemeinen Relativität, weil hatte er sie ursprünglich formuliert.

Einstein hat eine berühmte Reise nach Gestell Wilson 1931 gemacht, um sich dafür zu bedanken, dass Hubble die Beobachtungsgrundlage für die moderne Kosmologie geschaffen hat.

Die kosmologische Konstante hat Aufmerksamkeit in letzten Jahrzehnten als eine Hypothese für die dunkle Energie wiedergewonnen.

Interpretation

Die Entdeckung der geradlinigen Beziehung zwischen Rotverschiebung und Entfernung, die mit einer angenommenen geradlinigen Beziehung zwischen Feriengeschwindigkeit und Rotverschiebung verbunden ist, gibt einen aufrichtigen mathematischen Ausdruck für das Gesetz von Hubble wie folgt nach:

:wo

• ist die Feriengeschwindigkeit, die normalerweise in km/s ausgedrückt ist.
• H ist die Konstante von Hubble und entspricht dem Wert (häufig hat den Parameter von Hubble genannt, der ein Wert ist, der zeitabhängig ist, und der in Bezug auf den Einteilungsfaktor ausgedrückt werden kann) in den Gleichungen von Friedmann, die zur Zeit der durch die Subschrift 0 angezeigten Beobachtung genommen sind. Dieser Wert ist dasselbe überall im Weltall seit einer gegebenen comoving Zeit.
• ist die richtige Entfernung (der sich mit der Zeit verschieden von der comoving Entfernung ändern kann, die unveränderlich ist) von der Milchstraße bis den Beobachter, der in mega parsecs (Mpc) im durch die gegebene kosmologische Zeit definierten 3-Räume-gemessen ist. (Zurücktreten-Geschwindigkeit ist gerade v = dD/dt).

Das Gesetz von Hubble wird als eine grundsätzliche Beziehung zwischen Feriengeschwindigkeit und Entfernung betrachtet. Jedoch hängt die Beziehung zwischen Feriengeschwindigkeit und Rotverschiebung vom kosmologischen Modell angenommen ab, und wird abgesehen von kleinen Rotverschiebungen nicht gegründet.

Für Entfernungen D größer als der Radius des Bereichs von Hubble r treten Gegenstände an einer Rate schneller zurück als die Geschwindigkeit des Lichtes (Sieh Gebrauch der richtigen Entfernung für eine Diskussion der Bedeutung davon):

:

Da "unveränderlicher" Hubble nur eine Konstante im Raum nicht rechtzeitig ist, kann der Radius des Bereichs von Hubble zunehmen oder über verschiedene Zeitabstände abnehmen. Die Subschrift '0' zeigt den Wert von Hubble unveränderlich heute an. Aktuelle Beweise weisen darauf hin, dass sich die Vergrößerung des Weltalls beschleunigt (sieh Beschleunigendes Weltall), bedeutend, dass für jede gegebene Milchstraße die Zurücktreten-Geschwindigkeit dD/dt mit der Zeit zunimmt, weil bewegt sich die Milchstraße zu größeren und größeren Entfernungen; jedoch, wie man wirklich denkt, nimmt der Parameter von Hubble mit der Zeit ab, dass bedeutend, wenn wir auf eine feste Entfernung D schauen und eine Reihe des verschiedenen Milchstraße-Passes beobachten sollten, dass Entfernung, spätere Milchstraßen diese Entfernung an einer kleineren Geschwindigkeit passieren würden als frühere.

Rotverschiebung Geschwindigkeits- und Feriengeschwindigkeit

Rotverschiebung kann durch die Bestimmung der Wellenlänge eines bekannten Übergangs, wie Wasserstoff α-lines für entfernte Quasare, und die Entdeckung der Bruchverschiebung im Vergleich zu einer stationären Verweisung gemessen werden. So ist Rotverschiebung eine für die experimentelle Beobachtung eindeutige Menge. Die Beziehung der Rotverschiebung zur Feriengeschwindigkeit ist eine andere Sache. Für eine umfassende Diskussion, sieh Harrison.

Rotverschiebungsgeschwindigkeit

Die Rotverschiebung z wird häufig als eine Rotverschiebungsgeschwindigkeit beschrieben, die die Feriengeschwindigkeit ist, die dieselbe Rotverschiebung erzeugen würde, wenn es durch eine geradlinige Wirkung von Doppler verursacht würde (der jedoch nicht der Fall ist, weil die Verschiebung teilweise durch eine kosmologische Vergrößerung des Raums verursacht wird, und weil die beteiligten Geschwindigkeiten zu groß sind, um eine nichtrelativistische Formel für die Verschiebung von Doppler zu verwenden). Diese Rotverschiebungsgeschwindigkeit kann die Geschwindigkeit des Lichtes leicht überschreiten. Mit anderen Worten, um die Rotverschiebungsgeschwindigkeit v, die Beziehung zu bestimmen:

:

wird verwendet. D. h. es gibt keinen grundsätzlichen Unterschied zwischen Rotverschiebungsgeschwindigkeit und Rotverschiebung: Sie sind starr proportional, und durch jedes theoretische Denken nicht verbunden. Die Motivation hinter der "Rotverschiebung" Geschwindigkeitsfachsprache ist, dass die Rotverschiebungsgeschwindigkeit mit der Geschwindigkeit von einer Vereinfachung der niedrigen Geschwindigkeit der so genannten Fizeau-Doppler Formel übereinstimmt

:

Hier, λ, sind λ die beobachteten und ausgestrahlten Wellenlängen beziehungsweise. Die "Rotverschiebungsgeschwindigkeit" v ist nicht so einfach mit der echten Geschwindigkeit an größeren Geschwindigkeiten jedoch verbunden, und diese Fachsprache führt zu Verwirrung, wenn interpretiert, als eine echte Geschwindigkeit. Dann wird die Verbindung zwischen der Rotverschiebung oder Rotverschiebung Geschwindigkeits- und Feriengeschwindigkeit besprochen. Diese Diskussion basiert auf Sartori.

Feriengeschwindigkeit

Nehmen Sie an, dass R (t) den Einteilungsfaktor des Weltalls genannt wird und zunimmt, weil sich das Weltall gewissermaßen ausbreitet, der vom kosmologischen ausgewählten Modell abhängt. Seine Bedeutung ist, dass alle gemessenen Entfernungen D (t) zwischen Co-Bewegen-Punkten proportional zu R. zunehmen (Die Co-Bewegen-Punkte bewegen sich hinsichtlich einander außer infolge der Vergrößerung des Raums nicht.) Mit anderen Worten:

:

wo t eine Bezugszeit ist. Wenn Licht von einer Milchstraße in der Zeit t ausgestrahlt und von uns an t erhalten wird, ist es rot hat sich wegen der Vergrößerung des Raums bewegt, und diese Rotverschiebung z ist einfach:

:

Nehmen Sie an, dass eine Milchstraße in der Entfernung D und dieser Entfernung Änderungen mit der Zeit an einer Rate dD ist. Wir nennen diese Rate des Zurücktretens die "Zurücktreten-Geschwindigkeit" v:

:

Wir definieren jetzt Hubble unveränderlich als

:

und entdecken Sie das Gesetz von Hubble:

:

Von dieser Perspektive ist das Gesetz von Hubble eine grundsätzliche Beziehung zwischen (i) die Feriengeschwindigkeit, die durch die Vergrößerung des Raums und (ii) die Entfernung zu einem Gegenstand beigetragen ist; die Verbindung zwischen Rotverschiebung und Entfernung ist eine Krücke, die verwendet ist, um das Gesetz von Hubble mit Beobachtungen zu verbinden. Dieses Gesetz kann mit der Rotverschiebung z ungefähr durch das Bilden einer Reihenentwicklung von Taylor verbunden sein:

:

Wenn die Entfernung nicht zu groß ist, werden alle anderen Komplikationen des Modells kleine Korrekturen, und der Zeitabstand ist einfach die durch die Geschwindigkeit des Lichtes geteilte Entfernung:

: oder

Gemäß dieser Annäherung ist die Beziehung cz = v eine an niedrigen Rotverschiebungen gültige Annäherung, um durch eine Beziehung an großen Rotverschiebungen ersetzt zu werden, die musterabhängig ist. Sieh Geschwindigkeitsrotverschiebung erscheinen.

Wahrnehmbarkeit von Rahmen

Genau genommen sind weder v noch D in der Formel direkt erkennbar, weil sie Eigenschaften jetzt einer Milchstraße sind, wohingegen sich unsere Beobachtungen auf die Milchstraße in der Vergangenheit zurzeit beziehen, dass das Licht, das wir zurzeit sehen, es verlassen hat.

Für relativ nahe gelegene Milchstraßen (Rotverschiebung z viel weniger als Einheit) wird sich v und D viel nicht geändert haben, und v kann mit der Formel geschätzt werden, wo c die Geschwindigkeit des Lichtes ist. Das gibt die empirische von Hubble gefundene Beziehung.

Für entfernte Milchstraßen, v (oder D) kann von z nicht berechnet werden, ohne ein ausführliches Modell dafür anzugeben, wie sich H mit der Zeit ändert. Die Rotverschiebung ist nicht sogar direkt mit der Zurücktreten-Geschwindigkeit zurzeit das dargelegte Licht verbunden, aber es hat wirklich eine einfache Interpretation: (1+z) ist der Faktor, durch den sich das Weltall ausgebreitet hat, während das Foton zum Beobachter reiste.

Vergrößerungsgeschwindigkeit gegen die Verhältnisgeschwindigkeit

Im Verwenden des Gesetzes von Hubble, um Entfernungen zu bestimmen, kann nur die Geschwindigkeit wegen der Vergrößerung des Weltalls verwendet werden. Seitdem die Gravitations-aufeinander wirkende Milchstraße-Bewegung hinsichtlich einander, der der Vergrößerung des Weltalls, dieser Verhältnisgeschwindigkeiten unabhängig ist, eigenartige Geschwindigkeiten, Bedürfnis genannt hat, in der Anwendung des Gesetzes von Hubble verantwortlich gewesen zu werden.

Der Finger der Gott-Wirkung, entdeckt 1938 von Benjamin Kenneally, ist ein Ergebnis dieses Phänomenes. In Systemen, die, wie Milchstraßen oder unser planetarisches System Gravitations-gebunden werden, ist die Vergrößerung des Raums eine viel schwächere Wirkung als die attraktive Kraft des Ernstes.

Das Gesetz von idealisiertem Hubble

Die mathematische Abstammung eines Gesetzes von idealisiertem Hubble für ein gleichförmig dehnbares Weltall ist ein ziemlich elementarer Lehrsatz der Geometrie im 3-dimensionalen Kartesianischen/Newtonischen Koordinatenraum, der, betrachtet als ein metrischer Raum, völlig homogen und isotropisch ist (Eigenschaften ändern sich mit der Position oder Richtung nicht). Einfach festgesetzt ist der Lehrsatz das:

:Any zwei Punkte, die vom Ursprung, jedem entlang Geraden und mit der Geschwindigkeit abrücken, die zur Entfernung vom Ursprung proportional ist, wird von einander mit einer Geschwindigkeit abrücken, die zu ihrer Entfernung einzeln proportional ist.

Tatsächlich gilt das für nichtkartesianische Räume, so lange sie lokal homogen und isotropisch sind; spezifisch zu negativ - und positiv gekrümmte als kosmologische Modelle oft betrachtete Räume (sieh Gestalt des Weltalls).

Eine Beobachtung, die von diesem Lehrsatz stammt, besteht darin, dass Sehen-Gegenstände von uns auf der Erde zurücktreten, ist nicht eine Anzeige, dass Erde in der Nähe von einem Zentrum ist, von dem die Vergrößerung vorkommt, aber eher dass jeder Beobachter in einem dehnbaren Weltall Gegenstände sehen wird, von ihnen zurückzutreten.

'Äußerstes Schicksal' und Alter des Weltalls

Der Wert des Parameters von Hubble ändert mit der Zeit entweder Erhöhung oder das Verringern abhängig vom Zeichen des so genannten Verlangsamungsparameters, der durch definiert wird

:

In einem Weltall mit einem der Null gleichen Verlangsamungsparameter, hieraus folgt dass H = 1/t, wo t die Zeit seit dem Urknall ist. Eine Nichtnull, zeitabhängiger Wert dessen verlangt einfach Integration der Gleichungen von Friedmann umgekehrt von der Gegenwart bis zur Zeit, als die comoving Horizont-Größe Null war.

Es wurde lange gedacht, dass q positiv war, anzeigend, dass sich die Vergrößerung wegen der Gravitationsanziehungskraft verlangsamt. Das würde ein Alter des Weltalls weniger als 1/. einbeziehen (der ungefähr 14 Milliarden Jahre ist). Zum Beispiel würde ein Wert für q von 1/2 (einmal bevorzugt von den meisten Theoretikern) das Alter des Weltalls als 2 / (3H) geben. Die Entdeckung 1998, dass q anscheinend negativ ist, bedeutet, dass das Weltall wirklich älter sein konnte als 1/. Jedoch sind Schätzungen des Alters des Weltalls sehr in der Nähe vom 1/.

Das Paradox von Olbers

Die Vergrößerung des durch die Urknall-Interpretation des Gesetzes von Hubble zusammengefassten Raums ist für das alte als das Paradox von Olbers bekannte Rätsel wichtig: Wenn das Weltall unendlich, statisch wäre, und sich mit einer Rechteckverteilung von Sternen füllen würde, dann würde jede Gesichtslinie im Himmel auf einem Stern enden, und der Himmel würde so hell sein wie die Oberfläche eines Sterns. Jedoch ist der Nachthimmel größtenteils dunkel. Seit dem 17. Jahrhundert haben Astronomen und andere Denker viele mögliche Weisen vorgeschlagen, dieses Paradox aufzulösen, aber die zurzeit akzeptierte Entschlossenheit hängt teilweise laut der Urknall-Theorie und teilweise nach der Vergrößerung von Hubble ab. In einem Weltall, das für eine begrenzte Zeitdauer nur besteht, hat das Licht von begrenzt vielen Sternen eine Chance gehabt, uns noch zu erreichen, und das Paradox wird aufgelöst. Zusätzlich in einem dehnbaren Weltall treten entfernte Gegenstände von uns zurück, der das leichte Ausströmen von ihnen veranlasst, redshifted und verringert in der Helligkeit zu sein. Obwohl beide Effekten beitragen, ist die Rotverschiebung die weniger wichtigen von den zwei.

Ohne Dimension Hubble Parameter

Anstatt mit der Konstante von Hubble zu arbeiten, soll eine übliche Praxis den ohne Dimension Parameter von Hubble einführen, der gewöhnlich durch h angezeigt ist, und den Parameter von Hubble H als 100 h km s Mpc, der ganze Unklarheitsverwandte des Werts von H zu schreiben, der auf h dann wird verbannt.

Die Bestimmung von unveränderlichem Hubble

Der Wert von unveränderlichem Hubble wird durch das Messen der Rotverschiebung von entfernten Milchstraßen und dann die Bestimmung der Entfernungen zu denselben Milchstraßen (durch eine andere Methode geschätzt als das Gesetz von Hubble). Unklarheiten in den physischen Annahmen, die verwendet sind, um diese Entfernungen zu bestimmen, haben unterschiedliche Schätzungen von unveränderlichem Hubble verursacht.

Frühere Maß- und Diskussionsannäherungen

Für den grössten Teil der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts, wie man schätzte, war der Wert zwischen 50 und.

Der Wert von unveränderlichem Hubble war das Thema einer langen und ziemlich bitteren Meinungsverschiedenheit zwischen Gérard de Vaucouleurs, der behauptet hat, dass der Wert ungefähr 100 und Allan Sandage war, der behauptet hat, dass der Wert 50 nah war. 1996 wurde eine Debatte, die von John Bahcall zwischen Gustav Tammann und Sidney van den Bergh gemäßigt ist, auf die ähnliche Mode zur früheren Debatte von Shapley-Curtis über diese zwei konkurrierenden Werte gehalten.

Aktuelle Maße

Diese previousely breite Abweichung in Schätzungen wurde mit der Einführung des ΛCDM Modells des Weltalls gegen Ende der 1990er Jahre teilweise aufgelöst. Mit den ΛCDM Musterbeobachtungen von Trauben der hohen Rotverschiebung am Röntgenstrahl und den Mikrowellenwellenlängen mit der Wirkung von Sunyaev-Zel'dovich, den Maßen von anisotropies in der kosmischen Mikrowellenhintergrundradiation und den optischen Überblicken haben alle einen Wert von ungefähr 70 für die Konstante gegeben.

Die Konsistenz der Maße von allen diesen Methoden leiht unten Unterstützung sowohl zum gemessenen Wert als auch zum ΛCDM Modell.

Das Verwenden von Hubble Raumfernrohr-Daten

Das Hubble Schlüsselprojekt (geführt von Dr Wendy L. Freedman, Sternwarten von Carnegie) hat das Raumfernrohr von Hubble verwendet, um den genausten optischen Entschluss im Mai 2001, im Einklang stehend mit einem Maß von basierten nach Wirkungsbeobachtungen von Sunyaev-Zel'dovich von vielen Milchstraße-Trauben zu gründen, die eine ähnliche Genauigkeit haben.

Das Verwenden WMAP Daten

Die genausten kosmischen Mikrowellenhintergrundstrahlenentschlüsse, waren durch WMAP 2003, und für Maße bis zu 2006. Die fünfjährige Ausgabe von WMAP 2008 hat das Verwenden WMAP-nur von Daten gefunden, und als Daten von anderen Studien vereinigt wurden, während die siebenjährige Ausgabe 2010 das Verwenden WMAP-nur von Daten gefunden hat, und als Daten von anderen Studien vereinigt wurden.

Diese Werte entstehen daraus, eine Kombination von WMAP und anderen kosmologischen Daten zur einfachsten Version des ΛCDM Modells zu passen. Wenn die Daten mit allgemeineren Versionen ausgerüstet werden, neigt dazu, kleiner und unsicherer zu sein: Normalerweise ringsherum, obwohl einige Modelle Werte in der Nähe von 63 (km/s)/Mpc erlauben.

Das Verwenden von Chandra Röntgenstrahl-Sternwarte-Daten

Im August 2006, mit der Chandra Röntgenstrahl-Sternwarte der NASA, hat eine Mannschaft von Marshall Space Flight Center (MSFC) der NASA Hubble unveränderlich gefunden, um mit einer Unklarheit von ungefähr 15 % zu sein.

Beschleunigung der Vergrößerung

Ein Wert für den gemessenen von Standardkerze-Beobachtungen des Typs Ia supernovae, der 1998 beschlossen wurde, negativ zu sein, hat viele Astronomen mit der Implikation überrascht, dass "sich" die Vergrößerung des Weltalls zurzeit "beschleunigt" (obwohl der Faktor von Hubble noch mit der Zeit wie oben erwähnt in der Interpretationsabteilung abnimmt; sieh die Artikel über die dunkle Energie und das ΛCDM Modell).

Abstammung des Parameters von Hubble

Fangen Sie mit der Gleichung von Friedmann an:

:

wo der Parameter von Hubble ist, ist der Einteilungsfaktor, G ist die Gravitationskonstante, ist die normalisierte Raumkrümmung des Weltalls und gleich 1, 0, oder +1, und ist die kosmologische Konstante.

Sache-beherrschtes Weltall (mit einer kosmologischen Konstante)

Wenn das Weltall Sache-beherrscht wird, dann kann die Massendichte des Weltalls gerade genommen werden, um Sache so einzuschließen

:

wo die Dichte der Sache heute ist. Wir wissen für nichtrelativistische Partikeln, dass ihre Massendichte proportional zum umgekehrten Volumen des Weltalls abnimmt, so muss die Gleichung oben wahr sein. Wir können auch definieren (sieh Dichte-Parameter für)

::

also außerdem definitionsgemäß,

:und:

wo sich die Subschrift-Null auf die Werte heute bezieht, und. Das Ersetzen von all diesem in in die Gleichung von Friedmann am Anfang dieser Abteilung und das Ersetzen dadurch geben

:

Sache - und dunkles energiebeherrschtes Weltall

Wenn das Weltall sowohl Sache-beherrscht wird und dunkle Energie - beherrscht, dann wird die obengenannte Gleichung für den Parameter von Hubble auch eine Funktion der Gleichung des Staates der dunklen Energie sein. Also jetzt:

:

wo die Massendichte der dunklen Energie ist. Definitionsgemäß ist eine Gleichung des Staates in der Kosmologie, und wenn wir das in die flüssige Gleichung einsetzen, die beschreibt, wie sich die Massendichte des Weltalls mit der Zeit, entwickelt

::

Wenn w, unveränderlich

ist::

Deshalb für die dunkle Energie mit einer unveränderlichen Gleichung des Staates w. Wenn wir das in die Gleichung von Friedman auf eine ähnliche Weise wie zuvor einsetzen, aber dieses Mal untergehen, der annimmt, dass wir in einem räumlich flachen Weltall leben, (sieh Gestalt des Weltalls)

:

Wenn dunkle Energie keine unveränderliche Gleichung des Staates w, dann hat

:

und das zu lösen, müssen wir, zum Beispiel wenn parametrisieren, gebend

:

Einheiten sind auf unveränderlichen Hubble zurückzuführen gewesen

Zeit von Hubble

Die Hubble Konstante hat Einheiten der umgekehrten Zeit, d. h. ~ 2.3×10 s. "Zeit von Hubble" wird als definiert. Der Wert der Zeit von Hubble mit dem kosmologischen Standardmodell ist 4.35×10 s oder 13.8 Milliarden Jahre. Der Ausdruck "Vergrößerungszeitskala" bedeutet "Zeit von Hubble".

Wie oben erwähnt, ist der aktuelle Wert des Parameters von Hubble H. In einem Modell, in dem Geschwindigkeiten, H Abnahmen mit der Zeit unveränderlich sind. Im naiven Modell, wo H unveränderlich ist, würde die Zeit von Hubble die für das Weltall genommene Zeit sein, um in der Größe durch einen Faktor von e zuzunehmen (weil die Lösung von dx/dt = x x = exp (t) ist, wo die Größe von einer Eigenschaft an etwas willkürlicher anfänglicher Bedingung t = 0 ist).

Im Laufe langer Zeiträume der Zeit werden die Triebkräfte durch die allgemeine Relativität, dunkle Energie, Inflation usw., wie erklärt, oben kompliziert.

Länge von Hubble

Hubble Entfernung von Länge oder Hubble ist eine Einheit der Entfernung in der Kosmologie, definiert als — die Geschwindigkeit des mit der Zeit von Hubble multiplizierten Lichtes. Es ist zu 4228 Millionen parsecs oder 13.8 Milliarden Lichtjahre gleichwertig. (Der numerische Wert der Länge von Hubble in Lichtjahren ist definitionsgemäß dieser der Zeit von Hubble in Jahren, gleich.) Würde die Hubble Entfernung die Entfernung sein, in der Milchstraßen zurzeit von uns mit der Geschwindigkeit des Lichtes zurücktreten, wie durch das Ersetzen in die Gleichung das Gesetz von Hubble gesehen werden kann.

Volumen von Hubble

Das Hubble Volumen wird manchmal als ein Volumen des Weltalls mit einer comoving Größe dessen definiert. Die genaue Definition ändert sich: Es wird manchmal als das Volumen eines Bereichs mit dem Radius, oder wechselweise, ein Würfel der Seite definiert. Einige Kosmologen gebrauchen sogar den Begriff Volumen von Hubble, um sich auf das Volumen des erkennbaren Weltalls zu beziehen, obwohl das einen etwa dreimal größeren Radius hat.

Siehe auch

• Alter des Weltalls
• Gestalt des Weltalls
• Nichtlineare Optik

Referenzen

Links

• Das Hubble Schlüsselprojekt
• Das Hubble Diagramm-Projekt