Định luật Hubble

Là một phần trong loạt bài về
Vũ trụ học vật lý
Vụ Nổ Lớn · Vũ trụ Tuổi của vũ trụ Niên đại của vũ trụ
Vũ trụ sơ khai Phình to · Tổng hợp hạt nhân Nền Sóng hấp dẫn (GWB) Vi sóng (CMB) · Neutrino (CNB)
Sự giãn nở · Tương lai Định luật Hubble · Dịch chuyển đỏ Mở rộng metric của không gian FLRW metric · Phương trình Friedmann Vũ trụ không đồng nhất Tương lai của một vũ trụ giãn nở Số phận sau cùng của vũ trụ Vụ Rách Lớn Vụ Co Lớn Vụ Nảy Lớn
Thành phần · Cấu trúc Thành phần Mô hình Lambda-CDM Năng lượng tối · Chất lỏng tối · Vật chất tối Cấu trúc Hình dạng vũ trụ Galaxy filament · Hình thành thiên hà Large quasar group Cấu trúc tầm mức lớn Tái ion hóa · Hình thành cấu trúc Khoảng trống vũ trụ
Thí nghiệm Black Hole Initiative (BHI) BOOMERanG Vệ tinh COBE Dark Energy Survey Illustris project Kính thiên văn không gian Planck Khảo sát Bầu trời Kỹ thuật số Sloan (SDSS) 2dF Tàu thăm dò Bất đẳng hướng Vi sóng Wilkinson (WMAP)
Nhà khoa học Aaronson Alfvén Alpher Bharadwaj Copernicus de Sitter Dicke Ehlers Einstein Ellis Friedman Galileo Gamow Guth Hawking Hubble Lemaître Mather Newton Penrose Penzias Rubin Schmidt Smoot Suntzeff Sunyaev Tolman Wilson Zel'dovich Danh sách nhà vũ trụ học
Lịch sử Sự khám phá bức xạ nền vi sóng vũ trụ Lịch sự của thuyết Vụ Nổ Lớn Các giải thích tôn giáo của thuyết Vụ Nổ Lớn Thời gian biểu các thuyết vũ trụ học
Thể loại Cổng thông tin Thiên nhiên Cổng thông tin Thiên văn học Cổng thông tin Vật lý
x t s

Định luật Hubble, còn được gọi là định luật Hubble-Lemaître,^[1] là việc quan sát trong vũ trụ học vật lý rằng:

1. Đối tượng quan sát được trong vũ trụ ngoài Ngân Hà - liên thiên hà, 10 mega parsec (Mpc) trở lên - có một dịch chuyển đỏ, hiểu như là một vận tốc tương đối di chuyển ra xa khỏi Trái Đất;
2. Sự dịch chuyển Doppler này - vận tốc được bảo đảm của các thiên hà khác nhau rút ra từ Trái Đất tỷ lệ thuận với khoảng cách của chúng so với Trái Đất đối với các thiên hà cách xa vài trăm megaparsec.^[2][3]

Định luật của Hubble được coi là cơ sở quan sát đầu tiên cho sự mở rộng của vũ trụ và ngày nay đóng vai trò là một trong những bằng chứng thường được trích dẫn nhất để hỗ trợ cho mô hình Big Bang.^[4][5] Chuyển động của các vật thể thiên văn chỉ do sự giãn nở này được gọi là dòng chảy Hubble.^[6]

Mặc dù quan sát này đa số được quy cho Edwin Hubble,^[7][8][9] khái niệm vũ trụ giãn nở với tốc độ có thể tính toán được xuất phát đầu tiên từ các phương trình tương đối tổng quát vào năm 1922 bởi Alexander Friedmann. Friedmann đã xuất bản một bộ phương trình, hiện được gọi là phương trình Friedmann, cho thấy vũ trụ có thể giãn nở và trình bày tốc độ mở rộng nếu đây là trường hợp.^[10] Sau đó, Georges Lemaître, trong một bài báo năm 1927, đã độc lập rằng vũ trụ có thể đang giãn nở, quan sát tỷ lệ giữa vận tốc hồi quy và khoảng cách với các vật thể ở xa, và đề xuất một giá trị ước tính của hằng số tỷ lệ, khi được sửa bởi Hubble được gọi là Hằng số Hubble.^{[4][11][12][13]} Mặc dù hằng số Hubble ${\displaystyle H_{0}}$ gần như không đổi trong không gian khoảng cách vận tốc tại bất kỳ thời điểm nào, thông số Hubble ${\displaystyle H}$, mà hằng số Hubble là giá trị hiện tại, thay đổi theo thời gian, do đó, thuật ngữ 'hằng số' đôi khi được coi là phần nào hiểu sai.^[14] Hơn nữa, hai năm sau, Edwin Hubble đã xác nhận sự tồn tại của sự giãn nở vũ trụ và xác định một giá trị chính xác hơn cho hằng số hiện mang tên ông.^[15] Hubble đã suy ra vận tốc suy thoái của các vật thể từ các dịch chuyển đỏ của chúng, nhiều trong số đó đã được đo trước đó và liên quan đến vận tốc của Vesto Slodes vào năm 1917.^{[16][17][18][19]}

Định luật này thường được diễn tả bằng phương trình v = H₀D với H₀ các hằng số tỉ lệ-Hubble không đổi giữa "khoảng cách thích hợp" D để một thiên hà, trong đó có thể thay đổi theo thời gian, không giống như các khoảng cách đồng chuyển động, và vận tốc của nó v, tức là đạo hàm của khoảng cách thích hợp đối với tọa độ thời gian vũ trụ. (Xem cách sử dụng khoảng cách thích hợp để biết một số thảo luận về sự tinh tế của định nghĩa 'vận tốc' này.) Ngoài ra, đơn vị SI của H₀ là s⁻¹, nhưng nó được trích dẫn thường xuyên nhất theo đơn vị (km/s)/Mpc, do đó cho tốc độ tính bằng km/s của thiên hà cách chúng ta 1 mêgaparsec (3,1×10¹⁹ km). Hằng số Hubble là khoảng 70 (km/s)/Mpc. Đối ứng của H₀ là thời gian Hubble.

Chú thích

1. “IAU members vote to recommend renaming the Hubble law as the Hubble–Lemaître law” (Thông cáo báo chí). International Astronomical Union. 29 tháng 10 năm 2018. Truy cập ngày 29 tháng 10 năm 2018.
2. Riess, A.; et al. (1998). "Observational Evidence from Supernovae for an Accelerating Universe and a Cosmological Constant". The Astronomical Journal. 116 (3): 1009–1038. arXiv:astro-ph/9805201. Bibcode:1998AJ....116.1009R. doi:10.1086/300499.
3. Perlmutter, S.; et al. (1999). "Measurements of Omega and Lambda from 42 High-Redshift Supernovae". The Astrophysical Journal. 517 (2): 565–586. arXiv:astro-ph/9812133. Bibcode:1999ApJ...517..565P. doi:10.1086/307221.
4. ^ Overbye, Dennis (20 tháng 2 năm 2017). “Cosmos Controversy: The Universe Is Expanding, but How Fast?”. New York Times. Truy cập ngày 21 tháng 2 năm 2017.
5. Coles, P. biên tập (2001). Routledge Critical Dictionary of the New Cosmology. Routledge. tr. 202. ISBN 978-0-203-16457-0.
6. “Hubble Flow”. The Swinburne Astronomy Online Encyclopedia of Astronomy. Swinburne University of Technology. Truy cập ngày 14 tháng 5 năm 2013.
7. van den Bergh, S. (2011). “The Curious Case of Lemaitre's Equation No. 24”. Journal of the Royal Astronomical Society of Canada. 105 (4): 151. arXiv:1106.1195. Bibcode:2011JRASC.105..151V.
8. Nussbaumer, H.; Bieri, L. (2011). “Who discovered the expanding universe?”. The Observatory. 131 (6): 394–398. arXiv:1107.2281. Bibcode:2011Obs...131..394N.
9. Way, M.J. (2013). “Dismantling Hubble's Legacy?”. ASP Conference Proceedings. 471: 97–132. arXiv:1301.7294. Bibcode:2013ASPC..471...97W.
10. Friedman, A. (tháng 12 năm 1922). “Über die Krümmung des Raumes”. Zeitschrift für Physik. 10 (1): 377–386. Bibcode:1922ZPhy...10..377F. doi:10.1007/BF01332580.. (English translation in Friedman, A. (tháng 12 năm 1999). “On the Curvature of Space”. General Relativity and Gravitation. 31 (12): 1991–2000. Bibcode:1999GReGr..31.1991F. doi:10.1023/A:1026751225741.)
11. Lemaître, G. (1927). “Un univers homogène de masse constante et de rayon croissant rendant compte de la vitesse radiale des nébuleuses extra-galactiques”. Annales de la Société Scientifique de Bruxelles A. 47: 49–59. Bibcode:1927ASSB...47...49L. Partially translated in Lemaître, G. (1931). “Expansion of the universe, A homogeneous universe of constant mass and increasing radius accounting for the radial velocity of extra-galactic nebulae”. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 91 (5): 483–490. Bibcode:1931MNRAS..91..483L. doi:10.1093/mnras/91.5.483.
12. Livio, M. (2011). “Lost in translation: Mystery of the missing text solved”. Nature. 479 (7372): 171–3. Bibcode:2011Natur.479..171L. doi:10.1038/479171a. PMID 22071745.
13. Livio, M.; Riess, A. (2013). “Measuring the Hubble constant”. Physics Today. 66 (10): 41. Bibcode:2013PhT....66j..41L. doi:10.1063/PT.3.2148.
14. Overbye, Dennis (25 tháng 2 năm 2019). “Have Dark Forces Been Messing With the Cosmos? - Axions? Phantom energy? Astrophysicists scramble to patch a hole in the universe, rewriting cosmic history in the process”. The New York Times. Truy cập ngày 26 tháng 2 năm 2019.
15. Hubble, E. (1929). “A relation between distance and radial velocity among extra-galactic nebulae”. Proceedings of the National Academy of Sciences. 15 (3): 168–73. Bibcode:1929PNAS...15..168H. doi:10.1073/pnas.15.3.168. PMC 522427. PMID 16577160. Bản gốc lưu trữ ngày 30 tháng 6 năm 2008. Truy cập ngày 17 tháng 6 năm 2019.
16. Slipher, V.M. (1917). “Radial velocity observations of spiral nebulae”. The Observatory. 40: 304–306. Bibcode:1917Obs....40..304S.
17. Longair, M. S. (2006). The Cosmic Century. Cambridge University Press. tr. 109. ISBN 978-0-521-47436-8.
18. Nussbaumer, Harry (2013). 'Slipher's redshifts as support for de Sitter's model and the discovery of the dynamic universe' In Origins of the Expanding Universe: 1912-1932. Astronomical Society of the Pacific. tr. 25–38.Physics ArXiv preprint
19. O'Raifeartaigh, Cormac (2013). The Contribution of V.M. Slipher to the discovery of the expanding universe in 'Origins of the Expanding Universe'. Astronomical Society of the Pacific. tr. 49–62.Physics ArXiv preprint

Tham khảo

• Kutner, Marc (2003), Astronomy: A Physical Perspective, New York: Cambridge University Press, ISBN 0521529271
• Hubble, E. P. (1937), The Observational Approach to Cosmology, Oxford: Clarendon Press
• Eng, A. E. (1985), A New Approach to Starlight Runs, Oswego
• Liddle, Andrew R. (2003), An Introduction to Modern Cosmology (ấn bản thứ 2), Chichester: Wiley, ISBN 0470848359

Liên kết ngoài

• Dự án Chìa khoá Hubble
• Dự án Sơ đồ Hubble