Hubbles Entdeckung der Galaxienrezession. Hubble-Konstante und Entwicklung des stationären Universums

„Im Jahr 1744 formulierten der Schweizer Astronom de Chezo und unabhängig davon im Jahr 1826 Olbers das folgende Paradoxon“, schreibt T. Regge in seinem Buch, „das zu einer Krise der damals naiven kosmologischen Modelle führte.“ Stellen wir uns vor, dass der Raum um die Erde unendlich, ewig und unveränderlich ist und dass er gleichmäßig mit Sternen gefüllt ist und deren Dichte im Durchschnitt konstant ist. Mit einfachen Berechnungen zeigten Schezot und Olbers, dass die Gesamtmenge des von den Sternen zur Erde gesendeten Lichts unendlich sein sollte, weshalb der Nachthimmel nicht schwarz, sondern, gelinde gesagt, lichtdurchflutet sein wird. Um ihr Paradoxon zu beseitigen, schlugen sie die Existenz riesiger wandernder undurchsichtiger Nebel im Weltraum vor, die die entferntesten Sterne verdecken. Tatsächlich gibt es keinen Ausweg: Nachdem sie das Licht der Sterne absorbiert haben, würden sich die Nebel zwangsläufig erwärmen und selbst Licht aussenden, genau wie die Sterne.

Wenn also das kosmologische Prinzip wahr ist, können wir Aristoteles‘ Idee eines ewigen und unveränderlichen Universums nicht akzeptieren. Hier scheint die Natur, wie auch im Fall der Relativitätstheorie, die Symmetrie in ihrer Entwicklung der imaginären aristotelischen Perfektion vorzuziehen.

Den schwersten Schlag gegen die Unverletzlichkeit des Universums versetzte jedoch nicht die Theorie der Sternentwicklung, sondern die Ergebnisse der Messungen der Entfernungsraten von Galaxien, die der große amerikanische Astronom Edwin Hubble durchgeführt hatte.

Hubble (1889–1953) wurde in der Kleinstadt Marshfield, Missouri, in die Familie des Versicherungsvertreters John Powell Hubble und seiner Frau Virginia Lee James geboren. Edwin interessierte sich schon früh für Astronomie, wahrscheinlich unter dem Einfluss seines Großvaters mütterlicherseits, der sich ein kleines Teleskop baute.

Im Jahr 1906 schloss Edwin die Schule ab. Im Alter von sechzehn Jahren trat Hubble in die University of Chicago ein, die damals zu den zehn besten Bildungseinrichtungen der Vereinigten Staaten zählte. Dort arbeitete der Astronom F.R.. Multon, Autor der berühmten Theorie über den Ursprung des Sonnensystems. Er hatte großen Einfluss auf die spätere Wahl von Hubble.

Nach seinem Universitätsabschluss gelang es Hubble, ein Rhodes-Stipendium zu erhalten und für drei Jahre nach England zu gehen, um seine Ausbildung fortzusetzen. Allerdings musste er statt Naturwissenschaften in Cambridge Rechtswissenschaften studieren.

Im Sommer 1913 kehrte Edwin in seine Heimat zurück, wurde jedoch kein Anwalt. Hubble strebte nach Naturwissenschaften und kehrte an die University of Chicago zurück, wo er am Yerke Observatory unter der Leitung von Professor Frost seine Dissertation für den Grad eines Doktors der Philosophie vorbereitete. Seine Arbeit war eine statistische Untersuchung schwacher Spiralnebel in mehreren Bereichen des Himmels und war nicht besonders originell. Aber schon damals vertrat Hubble die Meinung, dass „Spiralen Sternsysteme sind, deren Entfernungen oft Millionen von Lichtjahren betragen.“

Zu dieser Zeit stand ein großes Ereignis in der Astronomie bevor – das Mount Wilson Observatory, das vom bemerkenswerten Wissenschaftsorganisator D.E. geleitet wurde. Hale bereitete die Inbetriebnahme des größten Teleskops vor – eines 100-Zoll-Reflektors (250 Zentimeter – Anmerkung des Autors). Hubble erhielt unter anderem eine Einladung, am Observatorium zu arbeiten. Doch im Frühjahr 1917, als er seine Dissertation fertigstellte, traten die Vereinigten Staaten in den Ersten Weltkrieg ein. Der junge Wissenschaftler lehnte die Einladung ab und meldete sich freiwillig zur Armee. Als Teil der American Expeditionary Force traf Major Hubble im Herbst 1918, kurz vor Kriegsende, in Europa ein und hatte keine Zeit, an Feindseligkeiten teilzunehmen. Im Sommer 1919 wurde Hubble entlassen und eilte nach Pasadena, um Hales Einladung anzunehmen.

Am Observatorium begann Hubble mit der Untersuchung von Nebeln und konzentrierte sich zunächst auf Objekte, die im Band der Milchstraße sichtbar sind.

Die Anthologie „The Book of Primary Sources on Astronomy and Astrophysics, 1900-1975“ von K. Lang und O. Gingerich (USA), die die herausragendsten Forschungsergebnisse für drei Viertel des 20. Jahrhunderts wiedergibt, enthält drei Werke von Hubble und Die erste davon ist eine Arbeit zur Klassifizierung extragalaktischer Nebel. Die anderen beiden beziehen sich auf die Aufklärung der Natur dieser Nebel und die Entdeckung des Gesetzes der Rotverschiebung.

Im Jahr 1923 begann Hubble mit der Beobachtung des Nebels im Sternbild Andromeda mit 60- und 100-Zoll-Reflektoren. Der Wissenschaftler kam zu dem Schluss, dass der große Andromedanebel tatsächlich ein weiteres Sternensystem ist. Hubble erzielte die gleichen Ergebnisse für den MOS 6822-Nebel und den Triangulum-Nebel.

Obwohl eine Reihe von Astronomen bald auf Hubbles Entdeckung aufmerksam wurden, erfolgte die offizielle Ankündigung erst am 1. Januar 1925, als G. Russell Hubbles Bericht auf dem Treffen der American Astronomical Society vorlas. Der berühmte Astronom D. Stebbins schrieb, dass Hubbles Bericht „das Volumen der materiellen Welt um das Hundertfache vergrößerte und den langen Streit über die Natur von Spiralen endgültig beilegte, indem er bewies, dass es sich um gigantische Ansammlungen von Sternen handelt, deren Größe fast mit unserer eigenen Galaxie vergleichbar ist.“ ” Jetzt erscheint das Universum den Astronomen als ein Raum voller Sterninseln – Galaxien.

Die bloße Feststellung der wahren Natur von Nebeln bestimmte Hubbles Platz in der Geschichte der Astronomie. Aber er hatte auch eine noch herausragendere Leistung – die Entdeckung des Gesetzes der Rotverschiebung.

Spektralstudien an spiralförmigen und elliptischen „Nebeln“ wurden 1912 auf der Grundlage solcher Überlegungen begonnen1. Wenn sie sich tatsächlich außerhalb unserer Galaxie befinden, nehmen sie nicht an deren Rotation teil und ihre Radialgeschwindigkeiten geben daher die Bewegung der Sonne an. Es wurde erwartet, dass diese Geschwindigkeiten in der Größenordnung von 200 bis 300 Kilometern pro Sekunde liegen würden, d. h. sie würden der Geschwindigkeit der Sonne um das Zentrum der Galaxie entsprechen.

Inzwischen erwiesen sich die Radialgeschwindigkeiten von Galaxien bis auf wenige Ausnahmen als viel größer: Sie wurden in Tausenden und Zehntausenden Kilometern pro Sekunde gemessen.

Mitte Januar 1929 präsentierte Hubble in den Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States eine kurze Notiz mit dem Titel „Über die Beziehung zwischen der Entfernung und der Radialgeschwindigkeit extragalaktischer Nebel“. Zu diesem Zeitpunkt konnte Hubble bereits für 36 Objekte die Geschwindigkeit einer Galaxie mit ihrer Entfernung vergleichen. Es stellte sich heraus, dass diese beiden Größen durch die Bedingung der direkten Proportionalität zusammenhängen: Die Geschwindigkeit ist gleich der Entfernung multipliziert mit der Hubble-Konstante.

Dieser Ausdruck wird Hubble-Gesetz genannt. Der Wissenschaftler ermittelte 1929 den Zahlenwert der Hubble-Konstante zu 500 km/(c x Mpc). Allerdings machte er einen Fehler bei der Bestimmung der Entfernungen zu den Galaxien. Nach mehreren Korrekturen und Verfeinerungen dieser Entfernungen wird der numerische Wert der Hubble-Konstante nun mit 50 km/(c x Mpc) angenommen.

Das Mount Wilson Observatory begann mit der Bestimmung der Radialgeschwindigkeiten immer weiter entfernter Galaxien. Bis 1936 veröffentlichte M. Humason Daten für einhundert Nebel. Eine Rekordgeschwindigkeit von 42.000 Kilometern pro Sekunde wurde von einem Mitglied des entfernten Galaxienhaufens Ursa Major gemessen. Dies war jedoch bereits die Grenze der Möglichkeiten eines 100-Zoll-Teleskops. Es wurden leistungsfähigere Werkzeuge benötigt.

„Wir können uns der Frage der Hubble-Weltraumerweiterung mit vertrauteren, intuitiveren Bildern nähern“, sagt T. Rege. - Stellen Sie sich zum Beispiel vor, dass Soldaten auf einem Platz im Abstand von 1 Meter aufgereiht sind. Anschließend wird der Befehl gegeben, die Reihen in einer Minute auseinander zu bewegen, so dass sich dieser Abstand auf 2 Meter vergrößert. Unabhängig davon, wie der Befehl ausgeführt wird, beträgt die relative Geschwindigkeit zweier nebeneinander stehender Soldaten 1 m/min und die relative Geschwindigkeit zweier Soldaten, die 100 m voneinander entfernt stehen, 100 m/min. min, vorausgesetzt, dass der Abstand zwischen ihnen von 100 auf 200 Meter zunimmt. Somit ist die Geschwindigkeit der gegenseitigen Entfernung proportional zum Abstand. Beachten Sie, dass nach der Erweiterung der Reihe das kosmologische Prinzip weiterhin gültig bleibt: Die „Soldatengalaxien“ sind immer noch gleichmäßig verteilt und die gleichen Proportionen zwischen verschiedenen gegenseitigen Abständen bleiben erhalten.

Der einzige Nachteil unseres Vergleichs besteht darin, dass in der Praxis immer einer der Soldaten regungslos in der Mitte des Quadrats steht, während die anderen mit zunehmender Geschwindigkeit auseinanderlaufen, je größer der Abstand von ihnen zur Mitte ist. Im Weltraum gibt es keine Meilensteine, anhand derer absolute Geschwindigkeitsmessungen durchgeführt werden könnten; Eine solche Möglichkeit wird uns durch die Relativitätstheorie vorenthalten: Jeder kann seine Bewegung nur mit der Bewegung derer vergleichen, die neben ihm gehen, und gleichzeitig wird es ihm so vorkommen, als würden sie vor ihm davonlaufen.

Wir sehen daher, dass Hubbles Gesetz die Unveränderlichkeit des kosmologischen Prinzips zu jeder Zeit gewährleistet, und dies bestätigt unsere Meinung, dass sowohl das Gesetz als auch das Prinzip selbst wirklich gültig sind.

Ein weiteres Beispiel für ein intuitives Bild wäre eine explodierende Bombe; In diesem Fall gilt: Je schneller das Fragment fliegt, desto weiter fliegt es. Einen Moment nach der eigentlichen Explosion sehen wir, dass die Fragmente gemäß dem Hubble-Gesetz verteilt sind, das heißt, ihre Geschwindigkeit ist proportional zu den Abständen zu ihnen. Hier wird jedoch das kosmologische Prinzip verletzt, denn wenn wir uns weit genug von der Explosionsstelle entfernen, werden wir keine Fragmente sehen. Dieses Bild erinnert an den berühmtesten Begriff der modernen Kosmologie: „Urknall“. Nach diesen Vorstellungen sammelte sich vor etwa 20 Milliarden Jahren die gesamte Materie des Universums an einem Punkt, von dem aus die schnelle Expansion des Universums zu seiner heutigen Größe begann.“

Das Hubble-Gesetz wurde fast sofort in der Wissenschaft anerkannt. Die Bedeutung von Hubbles Entdeckung wurde von Einstein sehr geschätzt. Im Januar 1931 schrieb er: „Die neuen Beobachtungen von Hubble und Humason bezüglich der Rotverschiebung … machen es wahrscheinlich, dass die allgemeine Struktur des Universums nicht stationär ist.“

Hubbles Entdeckung zerstörte endgültig die Idee eines statischen, unerschütterlichen Universums, die seit der Zeit des Aristoteles existierte. Derzeit wird das Hubble-Gesetz verwendet, um Entfernungen zu entfernten Galaxien und Quasaren zu bestimmen.

HUBBLE-KONSTANTE

UND DIE ENTWICKLUNG DES STATIONÄREN UNIVERSUMS

Berücksichtigt werden die physikalische Bedeutung des Hubble-Parameters und die daraus resultierenden Konsequenzen. Es wird gezeigt, dass die Entwicklung des Universums im Rahmen eines stationären Modells beschrieben werden kann, wenn der Hubble-Parameter in eine Beschleunigung der Expansionsrate des sichtbaren Teils des Universums umgewandelt wird und die Gravitationskonstante als Beschleunigung interpretiert wird der Wachstumsrate des spezifischen Raumvolumens des Universums ab dem Moment der Teilung der primären (und uns unbekannten) Existenzform der Materie in Materie und Raum. Dementsprechend bestimmt die Hubble-Formel nicht die Geschwindigkeit, mit der sich ein Objekt vom Beobachter entfernt, sondern den Unterschied in der Ausbreitungsgeschwindigkeit elektromagnetischer Wellen zwischen der Neuzeit und dem Zeitpunkt, als die von uns gemessene Strahlung dieses oder jenes Objekt verließ.

Im Jahr 1929 schlug der amerikanische Anwalt und bedeutende Astronom Edwin Hubble vor, dass sich Sterne außerhalb unserer Galaxie mit enormer Geschwindigkeit von uns entfernen. Diese Annahme basierte auf zahlreichen Messungen von Rotverschiebungswerten in den Spektren von Cepheiden weit entfernt von unserer Galaxie und Christian Dopplers Vorstellungen über den direkten Zusammenhang zwischen Änderungen der Lichtwellenlängen und der Geschwindigkeit und dem Bewegungsvektor der Strahlungsquelle. Nachdem Hubble herausgefunden hatte, dass die Rotverschiebung der Spektrallinien derselben Elemente in den Spektren extragalaktischer Objekte proportional zur Entfernung zu diesen Objekten ist, kam er zu dem Schluss, dass je weiter die Strahlungsquelle entfernt ist, desto schneller entfernt sie sich auch als die Geschwindigkeit, mit der sich die Erde von dem Objekt entfernt, das wir beobachten. So entstand die Idee eines expandierenden Universums, nach der vor mehreren Milliarden Jahren als Folge des sogenannten Urknalls (nach der bildlichen Definition der Expansionsursache durch einen der Kritiker dieser Hypothese). , Fred Hoyle, und der Autor dieses primitiven Modells der Struktur des Universums, ein amerikanischer Staatsbürger russischer Herkunft, George Gamow) in einigen Sekundenbruchteilen an einem unbekannten Punkt im Weltraum, der noch nicht existierte und existiert unbekannt, woraus die gesamte Materie des Universums entstanden ist. Eine Schätzung der Expansionsrate des Universums ist die Hubble-Konstante, die den Grad der Zunahme der Geschwindigkeit bestimmt, mit der sich kosmische Objekte voneinander entfernen, wenn der Abstand zwischen ihnen zunimmt.

Diese Arbeit zeigt, dass die Hubble-Konstante, wenn man ihr die übliche Dimension für physikalische Größen gibt, nicht nur außerhalb unserer Galaxie funktioniert, sondern auch innerhalb davon. Allerdings findet in diesem Fall keine Expansion des Universums statt.

Hubbles Formel für das expandierende Universum ist einfach:

Wo V– die Geschwindigkeit der Entfernung eines bestimmten Weltraumobjekts vom Beobachter (sowie des Beobachters vom selben Objekt) in km/s, R – Die Entfernung zum Objekt, gemessen in Megaparsec, ist die Hubble-Konstante mit der Dimension ( km/Mit)/Mpc. Es wird angenommen, dass ein Megaparsec 3,26 Millionen Lichtjahren entspricht und ein Lichtjahr 3,1536 · 107 Sekunden beträgt und der Entfernung entspricht, die das Licht in einem Jahr zurücklegt. Der genaue numerische Wert der Hubble-Konstante ist aufgrund der fehlenden Möglichkeit, Abstände zwischen Weltraumobjekten direkt zu messen, schwer zu berechnen und wird ständig verfeinert. Nach den neuesten Daten des Hubble-Orbitalteleskops beträgt der Zahlenwert dieses Parameters etwa 70 ( km/Mit)/Mpc, obwohl verschiedene Quellen unterschiedliche Werte für diesen Parameter angeben – von 50 bis 100 ( km/Mit)/Mpc. Im Jahr 2007 ist der Start des Planck-Weltraumteleskops der neuen Generation geplant, das es ermöglichen wird, den Hubble-Parameter nach den Plänen der Autoren dieses Projekts mit einer Genauigkeit von etwa ± 5 zu messen ( km/s)/Mpc.

Die physikalische Bedeutung der Hubble-Konstante kann auf unterschiedliche Weise interpretiert werden. Wenn ein Megaparsec in der Dimension dieses Parameters in Kilometer der vom Licht zurückgelegten Strecke umgerechnet wird, wie es in allen Lehrbüchern und in der Fachliteratur praktiziert wird, ergibt sich daraus das Alter des Universums. Wenn das Megaparsec in Sekunden dargestellt wird, was der ihm innewohnenden Dimension der Zeitberechnung nicht widerspricht, dann erhalten wir die Beschleunigung:

mit dem sich unser Universum ausdehnen soll. Aus irgendeinem Grund blieb die neueste Version der Interpretation der physikalischen Bedeutung der Hubble-Konstante in der Literatur viele Jahre lang still – seit dem Erscheinen dieses Konzepts. Es wurde angenommen, dass die Expansion des Universums mit einer konstanten Geschwindigkeit erfolgt. Und erst 1998, als neue Daten über einige der am weitesten von uns entfernten Quasare gewonnen wurden, erkannte die wissenschaftliche Gemeinschaft, dass das Universum bestimmte Anzeichen einer beschleunigten Ausdehnung des Weltraums aufweist.

Nehmen wir an, dass sich unser Universum tatsächlich mit einer gewissen Beschleunigung ausdehnt. Wenn wir dann die gegenwärtige Expansionsrate des Weltraums kennen, können wir das Alter des Universums abschätzen. Wenn wir berücksichtigen, dass der Raum die Eigenschaft eines elektromagnetischen Feldes hat, dessen radiale Ausbreitungsgeschwindigkeit derzeit gleich der Lichtgeschwindigkeit ist, dann beträgt das Alter des Universums:

Dies ist identisch mit dem Kehrwert des Hubble-Parameters, wenn man die Megaparsec Zeit in Kilometer des Weges umrechnet, den das Licht mit seiner aktuellen Geschwindigkeit zurücklegt. Dieses Paradoxon erklärt sich auf den ersten Blick dadurch, dass im letzteren Fall der Radius des sichtbaren Teils des Universums R, ausgedrückt in absoluten Werten, erweist sich als doppelt so groß wie die Rechnung, die den beschleunigten Durchgang des Lichtsignals annimmt:

a) mit beschleunigtem Durchgang des Lichtsignals R=½g( H) · T 2 = 6,5999 1022 km;

b) bei konstanter Lichtgeschwindigkeit R = V C T= 13.1989 1022 km.

Daher kommen wir unwillkürlich zu dem Schluss, dass die Lichtgeschwindigkeit nicht die endgültige Ausbreitungsgeschwindigkeit elektromagnetischer Wellen ist, sondern mit der Beschleunigung ständig zunimmt G(H) = 6,80885 · 10–8 cm/s 2. Mit jedem Jahrhundert nimmt die Lichtgeschwindigkeit also um 2,147 zu M/Mit und in 9 Jahren wird es den Wert erreichen km/s, was für die UNESCO ein überzeugendes Argument sein könnte, dieses Jahr zum „Jahr des Lichts“ zu erklären.

Als nächstes sollten wir das Konzept der „Expansion des Universums“ definieren, da es in der modernen Literatur keine eindeutige Definition für Letzteres gibt. Aus Sicht der Urknallhypothese wird darunter die Ausbreitung von Materie bzw. die Streuung von Galaxien (gemäß der bildlichen Beschreibung dieses Vorgangs durch Kosmologen) mit einer bestimmten Geschwindigkeit auf einer im Durchmesser zunehmenden Raumsphäre interpretiert in dessen Zentrum sich der Urknall ereignete. Daher können wir bei jeder Verwendung dieses Begriffs nur raten, von welcher Expansionsgeschwindigkeit des Universums wir sprechen – der Geschwindigkeit der Expansion der Materie in der expandierenden Sphäre des Weltraums nach der Explosion, in der sich die gesamte Materie des Universums befindet angeblich konzentriert, oder die Geschwindigkeit der Vergrößerung des Radius dieser Kugel von einem unbekannten Ort der Explosion aus, der von der modernen Theorie als Schwerpunkt des Universums angesehen wird?

Offensichtlich funktioniert die Hubble-Formel im dreidimensionalen Raum, da die Wirkung des Rotverschiebungsphänomens in allen Richtungen des Sternenhimmels gleich ist. Die Interpretation des Gesetzes in der modernen Literatur stellt sich jedoch als völlig anders heraus – eine Zunahme der Bewegungsgeschwindigkeit der Materie im Verhältnis zur Zunahme des Abstands zwischen Objekten wird nur als Folge der Erweiterung der imaginären Sphäre betrachtet Raum, der unsere Vorstellungen von der umgebenden Welt auf zweidimensionale Weise einschränkt. Gleichzeitig hat noch nie jemand erklärt, was dieser Theorie zufolge außerhalb und innerhalb dieser Kugel sein sollte und welchen Radius diese Kugel hat. Die unglücklichste Konsequenz der Urknallhypothese ist die Notwendigkeit, die Existenz eines Schwerpunkts im Universum anzuerkennen, von dem unsere Zukunft abhängt: Wenn die Dichte des Universums eine bestimmte kritische Grenze überschreitet (etwa 10–29 g/cm 3), dann sollte die Expansion des Raums durch seine Kompression ersetzt werden, aber wenn diese Grenze nicht erreicht wird, wird die Expansion auf unbestimmte Zeit fortgesetzt. Es gibt ein offensichtliches Paradoxon: Das Hubble-Gesetz gilt für jeden willkürlich gewählten Punkt im Raum, und das Ausdehnungszentrum dieses Raums (zumindest der Teil davon, der der Beobachtung zugänglich ist) ist ein einzelner und unbekannter Ort des Punktes erste Explosion.

Ich bin mehr beeindruckt von der Idee der unendlichen Struktur des Universums und der relativ gleichmäßigen (oder nicht sehr gleichmäßigen) Verteilung der Materie im Raum, wenn dieser Raum nirgendwo expandieren kann und keine Notwendigkeit besteht, sich auszudehnen. Es ist klar, dass es in diesem Modell keinen Schwerpunkt des Universums gibt. Im gleichen Modell gilt das Hubble-Gesetz in jede Richtung, wenn man unter der Hubble-Konstante die Beschleunigung der Lichtgeschwindigkeit oder die radiale Expansionsgeschwindigkeit versteht sichtbarer Teil des Universums, d. h. der Radius des Teils des Universums, der für die Betrachtung zugänglich ist, relativ zu einem willkürlich gewählten Punkt im Raum.

Infolgedessen markiert das oben berechnete Alter des Universums nicht die Entstehung von Materie aus dem Nichts mit der anschließenden Expansion dieser Materie auf einer expandierenden sphärischen Sphäre des Raums relativ zu einem unbekannten Ort des Urknallpunkts, sondern den Akt der Teilung der primären (prähistorischen und für die Betrachtung unzugänglichen) Materie in Materie und Raum bei gleichzeitiger Übernahme der Eigenschaften der Schwerkraft durch die Materie und durch den Raum - der Eigenschaften des elektromagnetischen Feldes. Das Alter des Universums ist der Radius des Raumvolumens, der von überall im Universum aus beobachtet werden kann. Aber jenseits von 14 Milliarden Lichtjahren werden wir nichts sehen: Jenseits dieses Horizonts liegt unsere unzugängliche Vergangenheit – Primärmaterie. Dies bedeutet jedoch keineswegs, dass diese Angelegenheit derzeit dort vorhanden ist. Derzeit sieht die Welt jenseits dieses Horizonts genauso aus wie um uns herum, aber davon werden wir erst in einigen Milliarden Jahren erfahren, wenn sich der Horizont des sichtbaren Teils des Universums ausdehnt und Licht aus seinen Außenbezirken die Erde erreicht.

Es ist offensichtlich, dass mit der beschleunigten Ausbreitung elektromagnetischer Wellen im Weltraum die Geschwindigkeit der Trennung von Lichtsignalen von den von uns beobachteten Weltraumobjekten proportional zum Grad der Entfernung dieser Objekte von der Erde abnehmen sollte. Dementsprechend wird die Zeit, die ein Lichtsignal benötigt, um von dem von uns beobachteten Weltraumobjekt zur Erde zu gelangen, durch den Ausdruck bestimmt:

indem wir nicht die Geschwindigkeit bestimmen, mit der sich ein Objekt vom Beobachter entfernt, sondern den Unterschied in der Ausbreitungsgeschwindigkeit elektromagnetischer Wellen zwischen der Neuzeit und dem Zeitpunkt, als die von uns gemessene Strahlung dieses oder jenes Objekt verließ. Mit dieser Interpretation des Gesetzes wird die Hubble-Konstante (mit der ursprünglich akzeptierten Dimension) zu einem Indikator für den Grad der Zunahme der Ausbreitungsgeschwindigkeit elektromagnetischer Wellen im Weltraum relativ zu einem bestimmten kosmischen Objekt, das sich weit außerhalb der Grenzen unserer Galaxie befindet.

Als nächstes wenden wir uns der Gravitationskonstante zu G= 6,6726·10–8 cm 3/ (G· Mit 2). Die Vergleichbarkeit seines Zahlenwertes mit der Hubble-Konstante (in Form der Beschleunigung der Lichtgeschwindigkeit) führt zu ganz bestimmten Gedanken. Wenn dieser Zufall nicht zufällig ist, dann sind beide Parameter von gleicher Natur. Die physikalische Bedeutung der Hubble-Konstante ist klar. Was die Gravitationskonstante betrifft, so wird sie üblicherweise zunächst als ein bestimmter Proportionalitätskoeffizient in einem empirisch festgestellten Naturgesetz betrachtet und nicht mehr. Versuchen wir, diesem Koeffizienten eine spezifische physikalische Bedeutung zu geben. In Fortsetzung der obigen Annahme über die Aufteilung der Primärmaterie in Materie und Raum vor mehreren Milliarden Jahren gehen wir davon aus, dass die Gravitationskonstante unter Berücksichtigung ihrer Dimension einerseits der Beschleunigung der Wachstumsgeschwindigkeit entspricht im spezifischen Raumvolumen im Prozess der Entwicklung des Universums, und andererseits auf die Beschleunigung der Verringerungsrate des spezifischen Volumens der in diesem Raum befindlichen Substanz. Es ist klar, dass wir unter „Materie“ nicht die uns umgebenden Objekte oder Raumobjekte als solche verstehen sollten, sondern jene Elementarteilchen, aus denen sie zusammengesetzt sind, also Atome. Der letzte Aspekt des Problems ist Gegenstand spezieller Forschung und wird hier nicht berücksichtigt.

Historisch gesehen wird das Newtonsche Gesetz für einen einzelnen Körper als ein Gesetz interpretiert, das nur das Verhalten eines materiellen Punktes außerhalb dieses Körpers bestimmt – es bestimmt die Größe der Erdbeschleunigung an einem bestimmten Punkt in Abhängigkeit von der Masse des Körpers M und Entfernungen R zu seinem Schwerpunkt. In dieser Lesart des Gesetzes besteht die physikalische Bedeutung der Gravitationskonstante darin, dass sie eine Beschleunigung der Kontraktionsrate des spezifischen Raumvolumens (innerhalb der durch einen bestimmten Punkt beschriebenen Kugel) unter Berücksichtigung der Masse der dort befindlichen Substanz darstellt in diesem Band. Beschleunigungswert G, abhängig vom Verhältnis M/R 2, nimmt in diesem Fall proportional zur Abnahme des Radius der imaginären Kugel zu, da die Masse des Systems unverändert bleibt.

Unter Weltraumbedingungen (Vakuum) gibt es keinen Schwerpunkt. Um das Newtonsche Gesetz in Bezug auf das Vakuum zu lesen, können Sie daher einen beliebigen Punkt im Raum als Bezugspunkt wählen und sich vorstellen, dass er eine Quelle elektromagnetischer Strahlung ist. Von ihm in Form imaginärer Kugeln divergierende elektromagnetische Wellen vergrößern den Radius des sichtbaren Raumvolumens. Um die Beschleunigung der radialen Ausdehnungsgeschwindigkeit des sichtbaren Teils des Raums zu bestimmen, ist es natürlich notwendig, den Zahlenwert des Verhältnisses von Masse zum Quadrat des Radius dieses Volumens zu kennen, der während des gesamten Prozesses konstant bleiben muss , also der Zahlenwert des Verhältnisses M/R 2 in Newtons Formel. Es ist klar, dass nur wann M/R 2 = const Die Beschleunigung der radialen Zuwachsrate des Raumvolumens auf der imaginären Oberfläche seiner Kugel bleibt immer konstant. In diesem Fall gilt: Je weiter sich das Lichtsignal vom Ort seiner Emission entfernt, desto mehr nimmt das spezifische Raumvolumen (vom Anfangswert) innerhalb der imaginären Kugel zu. Somit wird die Beschleunigung der Lichtgeschwindigkeit nur durch eine Eigenschaft des Raumes bestimmt – die Konstante M/R 2. Der Hubble-Parameter gibt den folgenden Wert für diese Konstante an:

Nun entsteht ein verlockender Vorschlag: Warum nicht davon ausgehen, dass es sich um den Raum unseres Universums handelt? M/R 2 = 1 g/cm 2, wenn der genaue Wert des Hubble-Parameters unbekannt ist? In diesem Fall die Beschleunigung der Lichtgeschwindigkeit G= 6,6726·10–8 cm/s 2 und der numerische Wert der Hubble-Konstante H 0 = 68,599 (km/s)/Mpc, was mit den neuesten Schätzungen dieses Parameters vergleichbar ist. Dementsprechend wird das Alter des Universums Jahre betragen.

Wenn die „Ausdehnung“ des Universums durch eine Vergrößerung des Radius seines sichtbaren Teils und des spezifischen Raumvolumens realisiert wird, was mit einer Verringerung seiner Dichte identisch ist, dann findet keine Ausdehnung der Materie in diesem Raum statt und es besteht keine Notwendigkeit um die Hypothese einer Explosion zu berücksichtigen, die einmal stattgefunden hat – sie existierte einfach nicht. Andernfalls hätten wir ein so weit verbreitetes Phänomen im Weltraum wie die Kollision (oder Verschmelzung) von Galaxien nicht beobachtet. Darüber hinaus setzt die Beteiligung von Materie am Expansionsprozess (vorausgesetzt, diese Expansion erfolgt als Folge der anfänglichen Explosion) die Erkenntnis voraus, dass sich Galaxien am Rande des sichtbaren Teils des Universums von uns entfernen die Lichtgeschwindigkeit, was dem gesunden Menschenverstand widerspricht. Meiner Meinung nach sollte anerkannt werden, dass sich das von uns beobachtete Universum, einschließlich Materie und Raum, überhaupt nicht ausdehnt – nur das spezifische Raumvolumen und der Radius des sichtbaren Teils des Universums nehmen zu, und die Dichte des Raums nimmt zu abnehmend. In diesem Fall bleibt die Energiedichte des Vakuums (Weltraums) konstant und hängt weder vom Alter des Universums noch von der Lichtgeschwindigkeit ab:

Derzeit beträgt der Radius des sichtbaren Teils des Universums von jedem Punkt aus (bei M/R 2 = 1 G/cm 2):

oder 4370.216 Mpc in seiner Neuberechnung, also unter Berücksichtigung der Beschleunigung der Lichtgeschwindigkeit und des spezifischen Vakuumvolumens:

Dementsprechend ist die Vakuumdichte gleich dem Kehrwert des spezifischen Volumens – und die Energiedichte des Vakuums – Wenn es jemals möglich wird, die Dichte des kosmischen Vakuums direkt instrumentell zu bestimmen, wird es im Prinzip möglich sein, die Hubble-Konstante und die Konstante genau zu bestimmen M/R 2 für den Raum unseres Universums.

Wenn unsere Annahmen über die Ausbreitung von Licht mit einer gewissen Beschleunigung der Realität entsprechen, werden die realen Parameter des Lichtjahres als Maßeinheit für Entfernungen (in den üblichen Dimensionen für physikalische Größen) zu den von uns beobachteten kosmischen Objekten abnehmen Verhältnis zum Grad der Entfernung des Letzteren vom Beobachter. Daher erweist sich der oben berechnete Radius des sichtbaren Teils des Universums als doppelt so klein wie unter der Bedingung, dass die Lichtgeschwindigkeit einen konstanten Wert hat. Infolgedessen sollte man sich darüber im Klaren sein, dass wir ein viel kleineres Volumen des uns umgebenden Raums wahrnehmen als bisher angenommen. Darüber hinaus kennen wir den Wert des anfänglichen spezifischen Raumvolumens, von dem aus der Prozess seiner Vergrößerung begann, und dementsprechend die anfängliche Ausbreitungsgeschwindigkeit elektromagnetischer Wellen noch nicht. Folglich erweist sich das Universum, das wir beobachten, räumlich noch begrenzter. Vielleicht sind unsere Instrumente deshalb in der Lage, Objekte zu registrieren, die sich am Rande des sichtbaren Teils des Universums befinden?

Kehren wir nun zum Phänomen der Rotverschiebung der Spektrallinien aller Elemente in den Spektren entfernter Sterne zurück, das Edwin Hubble als Folge der Expansion des Universums wahrnahm.

Tatsächlich ist es innerhalb unserer Galaxie möglich, anhand der Größe und Richtung der Verschiebung der Spektrallinien einzelner Elemente in den Spektren verschiedener Objekte deren relative Bewegungsgeschwindigkeit zu bestimmen und die Struktur der gesamten Galaxie als Ganzes zu modellieren. Darüber hinaus ermöglicht uns der Doppler-Effekt, die Rotationsgeschwindigkeiten der Sonne, der uns nächsten Sterne und ganzer Galaxien ziemlich zuverlässig abzuschätzen. Bei sehr großen Entfernungen wird die Verschiebung der Spektrallinien jedoch von der zweiten Komponente dieses Effekts dominiert – einer Zunahme der Wellenlängen entfernter Strahlungsquellen, wenn sich diese Strahlung der Erde aufgrund der allgemeinen Beschleunigung der Lichtgeschwindigkeit nähert. Dementsprechend sollte anerkannt werden, dass die Frequenzen der uns erreichenden elektromagnetischen Wellen, die durch Laboranaloge, also moderne Analoga, identifiziert werden, niedriger sind als die Frequenzen der letzteren, und dieser Unterschied ist umso größer, je weiter die Strahlungsquelle von uns entfernt ist . Mit anderen Worten: Die Schwingungsfrequenzen aller Elemente in der fernen Vergangenheit waren niedriger als die Schwingungsfrequenzen derselben Elemente in der Gegenwart. Folglich sind die Frequenz elektromagnetischer Strahlung sowie die Geschwindigkeit ihrer Ausbreitung eine Funktion der Zeit und des Zeitalters des Weltraums.

Beziehungen zwischen den Frequenzen und Ausbreitungsgeschwindigkeiten elektromagnetischer Wellen in verschiedenen historischen Epochen der Existenz des Universums, abhängig von der absoluten ( ∆λ ) oder relativ ( z = ∆λ/λ ) Rotverschiebungswerte können basierend auf den folgenden Überlegungen erhalten werden.

Elektromagnetische Strahlung von einem entfernten Weltraumobjekt mit einer Frequenz

Ein modernes Analogon der Strahlungsquelle hat eine Schwingungsfrequenz von:

und wenn wir die Ausdrücke (5) und (6) kombinieren, erhalten wir die Frequenz dieser Strahlung:

So können Sie die Entfernung berechnen R(V Mpc) zum Objekt, das wir hinsichtlich des Rotverschiebungswerts beobachten ∆λ oder z:

Zum Beispiel die von uns am weitesten entfernten Rotverschiebungsquasare z= 6,56 muss einen Abstand von 3792,146 haben Mpc von der Erde entfernt, und die Anfangsgeschwindigkeit des von ihnen ausgehenden Lichts sollte 39655,047 betragen km/s.

Vor diesem Hintergrund kann es sich um Reliktstrahlung handeln, deren Intensität in allen Richtungen des Sternenhimmels gleich ist und deren Entdeckung als Hauptargument für die Hypothese eines einmal vorkommenden Urknalls gilt wird als der resultierende Effekt der Strahlung einer gasförmigen Hülle aus primitiver Materie, offenbar dem gleichen Wasserstoff, am Rande des sichtbaren Teils des Universums betrachtet, wo die Lichtgeschwindigkeit etwa 97 beträgt km/s, und das Alter des Universums beträgt etwa 4,6 Millionen Jahre. Diese Werte entsprechen 2 mm Wellenlängen der Hintergrundstrahlung, sofern die Quelle dieser Strahlung Wasserstoff ist. Es ist offensichtlich, dass die Wellenlänge der Hintergrundstrahlung im Laufe der Zeit proportional zur Zunahme der Lichtgeschwindigkeit und des Radius des sichtbaren Teils des Universums zunimmt. Somit spiegelt das „Rascheln“ der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung nach der sehr erfolgreichen Definition dieses Phänomens durch den amerikanischen Astronomen Stephen Maran das Endstadium der Materiebildung am Rande des expandierenden Volumens des sichtbaren Teils wider das Universum, wo diese Materie aus uns unbekannten Gründen beginnt, mit dem Weltraum zu interagieren, und das Ergebnis dieser Interaktion ist, was wir derzeit entdecken.

Abschließend noch ein paar Worte zu den Aussichten des Planck-Projekts hinsichtlich einer genaueren Bestimmung des Wertes der Hubble-Konstante mithilfe instrumenteller Methoden. Wenn der Doppler-Effekt auf zwei Gründe zurückzuführen ist – die relative Bewegungsgeschwindigkeit und die von uns angenommene beschleunigte Ausbreitung elektromagnetischer Wellen in der Zeit –, dann können diese Hoffnungen offenbar nicht vollständig verwirklicht werden, da die relativen Geschwindigkeiten und Richtungen der Bewegungsvektoren davon Bei solchen Experimenten werden üblicherweise Strahlungsquellen verwendet (in der Astrophysik werden sie Entfernungsindikatoren genannt).

Daher bei geringen Abständen zwischen Strahlungsquelle und Beobachter, wenn V 0 ≈ V c, Spektrallinienverschiebungswert ∆λ 1 von einem sich bewegenden Objekt wird durch die Geschwindigkeit seiner Bewegung bestimmt Vob:

Bei größeren Entfernungen kommt zu diesem Wert eine zweite Komponente gemäß (7) hinzu:

die durch den Grad der Entfernung dieses Objekts vom Beobachter bestimmt wird. Offensichtlich ist der Beitrag umso bedeutender, je weiter die Strahlungsquelle vom Beobachter entfernt ist ∆λ 2 zum Endwert der Rotverschiebung der Spektrallinien:

Daraus folgt, dass die Entfernungsgeschwindigkeit des beobachteten Objekts, die üblicherweise über den gesamten Rotverschiebungswert berechnet wird, eine komplexere Abhängigkeit hat:

und es kann nur bestimmt werden, wenn man die Entfernung zu diesem Objekt kennt.

Wenn beispielsweise die Strahlungsquelle relativ zum Beobachter stationär ist, ist die Rotverschiebung der grünen Linie von Wasserstoff ( λ = 4861 Å = 4,861 · 10–5 cm) bei 100 Å bedeutet, dass die Anfangsgeschwindigkeit des von ihm wegbrechenden Lichts 0,97984 beträgt Vc und die Signallaufzeit beträgt 88,091 Mpc. Wenn wir sicher sind, dass sich dieses Objekt näher befindet, beispielsweise in einer Entfernung von 80 Mpc, dann sollten 90,64 Å in der Rotverschiebung derselben Wasserstofflinie der Zeit entsprechen, in der das Lichtsignal zur Erde gelangt, und 9,36 Å – der Entfernung des beobachteten Objekts von uns bei einer Geschwindigkeit von 565,62 km/s. Befindet sich das gleiche Objekt weiter entfernt, beispielsweise in einer Entfernung von 90 Mpc, dann beträgt die dieser Entfernung entsprechende Lichtgeschwindigkeit 0,9794 Vc, die Rotverschiebung sollte 102,21 Å betragen. Daher nähert sich dieses Objekt uns mit einer Geschwindigkeit von 133,49 km/s, was sich in einer Abnahme der erwarteten Rotverschiebung der grünen Wasserstofflinie um 2,21 Å äußert.

Was die Größe des anfänglichen spezifischen Raumvolumens (sowie die Dichte des Vakuums), von dem aus der Prozess seiner Expansion begann, und den Mechanismus der Materiebildung betrifft, sollten offenbar Antworten auf diese Fragen gesucht werden in Gravitationslinsen und den am weitesten von uns entfernten Quasaren – mit maximalen Rotverschiebungswerten. Es ist möglich, dass das anfängliche spezifische Raumvolumen mit kosmischer Mikrowellen-Hintergrundstrahlung zusammenhängt, deren Wellenlänge, wenn man sie als Rotverschiebung der charakteristischen Linien von Wasserstoff betrachtet, die anfängliche Lichtgeschwindigkeit und damit die anfängliche Vakuumdichte bestimmt . Unter diesem Gesichtspunkt ist das kürzlich festgestellte Phänomen der Anisotropie der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung von besonderem Interesse, das offenbar auf die Existenz einer unendlichen Anzahl von Domänen im „prähistorischen“ Zeitalter des Universums hinweist, die Erweiterung des spezifischen Raumvolumens in dem mit unterschiedlichen Ausbreitungsgeschwindigkeiten elektromagnetischer Wellen begonnen wurde.

Es ist ganz offensichtlich, dass die oben genannten Vorstellungen über die Natur der Welt um uns herum eine Hypothese sind, die auf der Annahme der beschleunigten Natur der Ausbreitung elektromagnetischer Strahlung im Weltraum basiert. Diese Ideen beseitigen jedoch die bekannten Schwierigkeiten, die mit der Interpretation der Rotverschiebungswerte der Spektrallinien einzelner Elemente in den Spektren von Objekten verbunden sind, die sehr weit von uns entfernt sind und die Wellenlängen ihrer modernen Analoga überschreiten, und erfordern keine die Verwendung eines ziemlich umständlichen mathematischen Apparats zur Erklärung der Natur dieses Phänomens, bei dem nicht viel verloren geht. nicht nur physikalisch, sondern auch gesunder Menschenverstand. Nach den gleichen Ideen werden wir von der Tatsache der Existenz im flachen Raum befreit, die für das menschliche Denken unverständlich ist, und vor allem von dem nicht sehr angenehmen Gefühl, dass unser Universum wie eine dünne Hülle eines Ballons ist, der sich ständig ausdehnt wenn der Druck im umgebenden Raum abnimmt und wir alle ab dem Zeitpunkt der ersten Explosion mit enormer Geschwindigkeit dorthin fliegen, wo Gott weiß, wohin.

Das Hubble-Gesetz revolutionierte einst die professionelle Astronomie. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts bewies der amerikanische Astronom Edwin Hubble, dass unser Universum nicht statisch ist, wie es früher schien, sondern sich ständig ausdehnt.

Hubble-Konstante: Daten verschiedener Raumfahrzeuge

Das Hubble-Gesetz ist eine physikalische und mathematische Formel, die beweist, dass unser Universum konstant ist. Darüber hinaus ist die Ausdehnung des Weltraums, in dem sich unsere Milchstraße befindet, durch Homogenität und Isotropie gekennzeichnet. Das heißt, unser Universum dehnt sich in alle Richtungen gleichmäßig aus. Die Formulierung des Hubble-Gesetzes beweist und beschreibt nicht nur die Theorie der Expansion des Universums, sondern auch die Hauptidee seines Ursprungs – die Theorie.

In der wissenschaftlichen Literatur findet sich das Hubble-Gesetz am häufigsten in der folgenden Formulierung: v=H0*r. In dieser Formel bedeutet v die Geschwindigkeit der Galaxie, H0 ist der Proportionalitätskoeffizient, der die Entfernung von der Erde zum Weltraumobjekt mit der Geschwindigkeit seiner Entfernung in Beziehung setzt (dieser Koeffizient wird auch „Hubble-Konstante“ genannt), r ist die Entfernung zur Galaxie.

Einige Quellen enthalten eine andere Formulierung des Hubble-Gesetzes: cz=H0*r. Hier fungiert c als Lichtgeschwindigkeit und z symbolisiert die Rotverschiebung – die Verschiebung der Spektrallinien chemischer Elemente zur langwelligen roten Seite des Spektrums, wenn sie sich entfernen. In der physikalischen und theoretischen Literatur finden sich weitere Formulierungen dieses Gesetzes. Der Unterschied in den Formulierungen ändert jedoch nichts am Wesen des Hubble-Gesetzes, und sein Wesen liegt darin, die Tatsache zu beschreiben, dass sich unser Gesetz kontinuierlich in alle Richtungen ausdehnt.

Entdeckung des Gesetzes

Das Alter und die Zukunft des Universums können durch Messung der Hubble-Konstante bestimmt werden

Voraussetzung für die Entdeckung des Hubble-Gesetzes waren zahlreiche astronomische Beobachtungen. So entdeckte der amerikanische Astrophysiker Weil Slider 1913, dass sich mehrere andere riesige Weltraumobjekte relativ zum Sonnensystem mit hoher Geschwindigkeit bewegten. Dies gab dem Wissenschaftler Anlass zu der Annahme, dass es sich bei dem Nebel nicht um Planetensysteme handelt, die sich in unserer Galaxie bilden, sondern um entstehende Sterne, die sich außerhalb unserer Galaxie befinden. Weitere Beobachtungen der Nebel zeigten, dass es sich nicht nur um andere galaktische Welten handelt, sondern sich auch ständig von uns entfernt. Diese Tatsache hat die astronomische Gemeinschaft zu der Annahme veranlasst, dass sich das Universum ständig ausdehnt.

Im Jahr 1927 stellte der belgische Astronom Georges Lemaitre experimentell fest, dass sich Galaxien im Universum im Weltraum voneinander entfernen. Im Jahr 1929 entdeckte der amerikanische Wissenschaftler Edwin Hubble mit einem 254-Zentimeter-Teleskop, dass sich das Universum ausdehnt und Galaxien im Weltraum sich voneinander entfernen. Anhand seiner Beobachtungen formulierte Edwin Hubble eine mathematische Formel, die bis heute das Expansionsprinzip des Universums genau beschreibt und sowohl für die theoretische als auch für die praktische Astronomie von großer Bedeutung ist.

Hubbles Gesetz: Anwendungen und Implikationen für die Astronomie

Das Hubble-Gesetz ist für die Astronomie von großer Bedeutung. Es wird von modernen Wissenschaftlern häufig bei der Erstellung verschiedener wissenschaftlicher Theorien sowie bei der Beobachtung von Weltraumobjekten verwendet.

Die Hauptbedeutung des Hubble-Gesetzes für die Astronomie besteht darin, dass es das Postulat bestätigt: Das Universum dehnt sich ständig aus. Gleichzeitig dient das Hubble-Gesetz als zusätzliche Bestätigung der Urknalltheorie, denn nach Ansicht moderner Wissenschaftler war es der Urknall, der als Anstoß für die Expansion der „Materie“ des Universums diente.

Das Hubble-Gesetz ermöglichte es auch herauszufinden, dass sich das Universum in alle Richtungen gleichmäßig ausdehnt. Egal an welchem ​​Punkt im Weltraum sich der Beobachter befindet, wenn er sich umschaut, wird er bemerken, dass sich alle Objekte um ihn herum gleichermaßen von ihm entfernen. Diese Tatsache lässt sich am besten durch ein Zitat des Philosophen Nikolaus von Kues ausdrücken, der bereits im 15. Jahrhundert sagte: „Jeder Punkt ist der Mittelpunkt des grenzenlosen Universums.“

Mithilfe des Hubble-Gesetzes können moderne Astronomen mit hoher Wahrscheinlichkeit die Position von Galaxien und Galaxienhaufen in der Zukunft berechnen. Auf die gleiche Weise kann damit die geschätzte Position eines beliebigen Objekts im Weltraum nach einer bestimmten Zeitspanne berechnet werden.

1. Der Kehrwert der Hubble-Konstante beträgt etwa 13,78 Milliarden Jahre. Dieser Wert gibt an, wie viel Zeit seit Beginn der Expansion des Universums vergangen ist, und weist daher höchstwahrscheinlich auf dessen Alter hin.
2. Am häufigsten wird das Hubble-Gesetz verwendet, um die genauen Entfernungen zu Objekten im Weltraum zu bestimmen.

3. Das Hubble-Gesetz bestimmt die Entfernung entfernter Galaxien von uns. Was die Galaxien betrifft, die uns am nächsten sind, ist der Effekt hier nicht so ausgeprägt. Dies liegt daran, dass diese Galaxien neben der mit der Expansion des Universums verbundenen Geschwindigkeit auch eine eigene Geschwindigkeit haben. In dieser Hinsicht können sie sich sowohl von uns entfernen als auch auf uns zukommen. Aber im Allgemeinen gilt das Hubble-Gesetz für alle Weltraumobjekte im Universum.

Er bekam einen Job am Mount Wilson High-Altitude Astronomical Observatory in Südkalifornien, das zu dieser Zeit das am besten ausgestattete der Welt war. Mit seinem neuesten Spiegelteleskop mit einem Primärspiegeldurchmesser von 2,5 m führte er eine Reihe merkwürdiger Messungen durch, die unser Verständnis des Universums für immer veränderten.

Tatsächlich wollte Hubble ein seit langem bestehendes astronomisches Problem untersuchen – die Natur von Nebeln. Diese mysteriösen Objekte beunruhigten die Wissenschaftler seit dem 18. Jahrhundert mit dem Geheimnis ihrer Herkunft. Bis zum 20. Jahrhundert brachten einige dieser Nebel Sterne hervor und lösten sich auf, aber die meisten Wolken blieben nebulös – und zwar aufgrund ihrer Natur. Hier stellten sich Wissenschaftler die Frage: Wo genau befinden sich diese Nebelformationen – in unserer Galaxie? Oder stellen einige von ihnen andere „Inseln des Universums“ dar, um die anspruchsvolle Sprache dieser Zeit zu verwenden? Vor der Inbetriebnahme des Teleskops auf dem Mount Wilson im Jahr 1917 war diese Frage rein theoretisch, da es keine technischen Mittel gab, um die Entfernungen zu diesen Nebeln zu messen.

Hubble begann seine Forschung mit dem Andromeda-Nebel, dem vielleicht beliebtesten seit jeher. Im Jahr 1923 konnte er erkennen, dass es sich am Rande dieses Nebels um Ansammlungen einzelner Sterne handelte, von denen einige zur Klasse der Cepheiden-Variablen (gemäß der astronomischen Klassifikation) gehörten. Indem sie eine Cepheid-Variable über einen längeren Zeitraum beobachten, messen Astronomen die Periode der Änderung ihrer Leuchtkraft und bestimmen dann mithilfe der Beziehung zwischen Periode und Leuchtkraft die von ihr emittierte Lichtmenge.

Um besser zu verstehen, was der nächste Schritt ist, geben wir diese Analogie. Stellen Sie sich vor, Sie stehen in einer stockfinsteren Nacht und in der Ferne schaltet jemand eine elektrische Lampe ein. Da Sie um sich herum nichts außer dieser entfernten Glühbirne sehen, ist es für Sie fast unmöglich, die Entfernung zu ihr zu bestimmen. Vielleicht ist es sehr hell und leuchtet in der Ferne, vielleicht ist es aber auch schwach und leuchtet in der Nähe. Wie kann man das feststellen? Stellen Sie sich nun vor, Sie hätten es irgendwie geschafft, die Leistung der Lampe herauszufinden – sagen wir 60, 100 oder 150 Watt. Die Aufgabe wird sofort vereinfacht, da man aus der sichtbaren Leuchtkraft bereits die geometrische Entfernung dazu ungefähr abschätzen kann. Wenn Sie also den Zeitraum der Änderung der Leuchtkraft eines Cepheiden messen, befindet sich der Astronom in etwa in der gleichen Situation wie Sie: Er berechnet die Entfernung zu einer entfernten Lampe und kennt deren Leuchtkraft (Strahlungsleistung).

Als erstes berechnete Hubble die Entfernung zu den Cepheiden am Rande des Andromeda-Nebels und damit zum Nebel selbst: 900.000 Lichtjahre (die genauer berechnete Entfernung zur Andromeda-Galaxie, wie sie heute genannt wird, beträgt 2,3 Millionen). Lichtjahre - Anmerkung des Autors) - das heißt, der Nebel liegt weit jenseits der Milchstraße - unserer Galaxie. Nach der Beobachtung dieses und anderer Nebel kam Hubble zu einer grundlegenden Schlussfolgerung über die Struktur des Universums: Es besteht aus einer Ansammlung riesiger Sternhaufen – Galaxien. Sie erscheinen uns als ferne neblige „Wolken“ am Himmel, da wir einzelne Sterne in so großer Entfernung einfach nicht sehen können. Diese Entdeckung allein hätte Hubble tatsächlich ausgereicht, um weltweite Anerkennung für seine Verdienste um die Wissenschaft zu erlangen.

Der Wissenschaftler hörte jedoch nicht damit auf und bemerkte in den gewonnenen Daten einen weiteren wichtigen Aspekt, den Astronomen zuvor beobachtet hatten, dessen Interpretation jedoch schwierig war. Nämlich: Die beobachtete Länge der spektralen Lichtwellen, die von Atomen entfernter Galaxien emittiert werden, ist etwas geringer als die Länge der spektralen Wellen, die von denselben Atomen in terrestrischen Labors emittiert werden. Das heißt, im Strahlungsspektrum benachbarter Galaxien ist die Frequenz des Lichtquants, das von einem Atom emittiert wird, wenn ein Elektron von Umlaufbahn zu Umlaufbahn springt, im Vergleich zu einem ähnlichen Quantum, das von demselben Atom auf der Erde emittiert wird, in Richtung des roten Teils des Spektrums verschoben . Hubble erlaubte sich, diese Beobachtung als Manifestation des Doppler-Effekts zu interpretieren, was bedeutet, dass sich alle beobachteten Nachbargalaxien von der Erde entfernen, da fast alle galaktischen Objekte außerhalb der Milchstraße eine spektrale Rotverschiebung proportional zu ihrer Geschwindigkeit aufweisen Entfernung.

Am wichtigsten ist, dass Hubble die Ergebnisse seiner Entfernungsmessungen zu benachbarten Galaxien (basierend auf Beobachtungen von Cepheid-Variablen) mit Messungen ihrer Rezessionsraten (basierend auf Rotverschiebung) vergleichen konnte. Und Hubble stellte fest, dass sich eine Galaxie umso schneller entfernt, je weiter sie von uns entfernt ist. Genau dieses Phänomen der zentripetalen „Streuung“ des sichtbaren Universums mit zunehmender Geschwindigkeit, je weiter es sich vom lokalen Beobachtungspunkt entfernt, wird Hubbles Gesetz genannt. Mathematisch ist es ganz einfach formuliert:

v = Std

Dabei ist v die Geschwindigkeit, mit der sich die Galaxie von uns wegbewegt, r die Entfernung zu ihr und H die sogenannte Hubble-Konstante. Letztere wird experimentell bestimmt und wird derzeit auf etwa 70 km/(s Mpc) geschätzt (Kilometer pro Sekunde pro Megaparsec; 1 Mpc entspricht etwa 3,3 Millionen Lichtjahren). Das bedeutet, dass eine Galaxie in einer Entfernung von 10 Megaparsec von uns mit einer Geschwindigkeit von 700 km/s von uns wegfliegt, eine Galaxie in einer Entfernung von 100 Mpc mit einer Geschwindigkeit von 7000 km/s usw. Und das, obwohl ursprünglich Hubble kam Dieses Gesetz gilt als Ergebnis der Beobachtung nur einiger Galaxien, die uns am nächsten sind; keine der vielen neuen Galaxien des sichtbaren Universums, die seitdem entdeckt wurden und immer weiter von der Milchstraße entfernt sind, fällt nicht aus dem Geltungsbereich dieses Gesetzes.

Die wichtigste und scheinbar unglaubliche Konsequenz des Hubble-Gesetzes: Das Universum dehnt sich aus! Dieses Bild erscheint mir am deutlichsten so: Galaxien sind Rosinen in einem schnell aufgehenden Hefeteig. Stellen Sie sich vor, Sie seien ein mikroskopisch kleines Wesen auf einer der Rosinen, für die der Teig durchsichtig erscheint: Was werden Sie sehen? Wenn der Teig aufgeht, entfernen sich alle anderen Rosinen von Ihnen, und je weiter eine Rosine entfernt ist, desto schneller entfernt sie sich von Ihnen (da sich zwischen Ihnen und entfernten Rosinen mehr Teig ausdehnt als zwischen Ihnen und nahegelegenen Rosinen). Gleichzeitig wird es Ihnen so vorkommen, als stünden Sie im Mittelpunkt der sich ausdehnenden universellen Prüfung, und daran ist nichts Seltsames – wenn Sie auf einer anderen Rosine stünden, würde Ihnen alles genau gleich erscheinen. Galaxien zerstreuen sich also aus einem einfachen Grund: Das Gefüge des Weltraums dehnt sich aus. Alle Beobachter (und Sie und ich sind keine Ausnahme) betrachten sich als Mittelpunkt des Universums. Dies wurde am besten vom Denker Nikolaus von Kues aus dem 15. Jahrhundert formuliert: „Jeder Punkt ist der Mittelpunkt des grenzenlosen Universums.“

Das Hubble-Gesetz sagt uns jedoch noch etwas anderes über die Natur des Universums – und dieses „Etwas“ ist einfach außergewöhnlich. Das Universum hatte einen Anfang in der Zeit. Und das ist eine sehr einfache Schlussfolgerung: Es reicht aus, das herkömmliche Filmbild der Expansion des Universums, das wir beobachten, aufzunehmen und im Geiste „zurückzuspulen“ – und wir werden den Punkt erreichen, an dem die gesamte Materie des Universums zu einer dichten Masse komprimiert wurde Klumpen aus Proto-Materie, eingeschlossen in einem sehr kleinen Volumen im Vergleich zur aktuellen Größe des Universums. Die Idee des Universums, das aus einem superdichten Klumpen superheißer Materie entsteht und sich seitdem ausdehnt und abkühlt, wird Urknalltheorie genannt, und heute gibt es kein erfolgreicheres kosmologisches Modell für den Ursprung und die Entwicklung des Universums Universum. Das Hubble-Gesetz hilft übrigens auch dabei, das Alter des Universums abzuschätzen (natürlich sehr vereinfacht und ungefähr). Nehmen wir an, dass sich alle Galaxien von Anfang an mit der gleichen Geschwindigkeit v von uns entfernt haben, die wir heute beobachten. Sei t die Zeit, die seit Beginn ihres Fluges vergangen ist. Dies wird das Alter des Universums sein und es wird durch die folgenden Beziehungen bestimmt:

v x t = r, oder t = r/V

Aber aus dem Hubble-Gesetz folgt das

r/v = 1/H

Wobei H die Hubble-Konstante ist. Das bedeutet, dass wir durch die Messung der Rückzugsgeschwindigkeit externer Galaxien und die experimentelle Bestimmung von H eine Schätzung der Zeit erhalten, in der sich die Galaxien zerstreuen. Dies ist die geschätzte Lebensdauer des Universums. Denken Sie daran: Die jüngsten Schätzungen gehen davon aus, dass unser Universum etwa 15 Milliarden Jahre alt ist, plus oder minus ein paar Milliarden Jahre. (Zum Vergleich: Die Erde ist schätzungsweise 4,5 Milliarden Jahre alt und das Leben begann auf ihr vor etwa 4 Milliarden Jahren.)

Dmitry Vibe

Der Anblick des mit Sternen übersäten Nachthimmels hat der menschlichen Seele schon lange Ehrfurcht und Freude eingeflößt. Selbst bei einem leichten Rückgang des allgemeinen Interesses an der Wissenschaft dringen daher manchmal astronomische Nachrichten in die Medien ein, um die Fantasie des Lesers (oder Zuhörers) mit einer Nachricht über einen mysteriösen Quasar am äußersten Rand des Universums oder über einen explodierten Quasar anzuregen Stern oder über ein schwarzes Loch, das in den Tiefen einer fernen Galaxie verborgen ist. Es ist ganz natürlich, dass ein Interessent früher oder später eine berechtigte Frage hat: „Komm schon, führen sie mich nicht an der Nase herum?“ Tatsächlich wurden viele Bücher über Astronomie geschrieben, populärwissenschaftliche Filme gedreht, Konferenzen abgehalten, die Auflage und der Umfang professioneller astronomischer Zeitschriften nehmen ständig zu, und das alles ist ein Produkt des bloßen Blicks in den Himmel?

Phil Plate

Das Universum ist etwas älter als wir dachten. Darüber hinaus unterscheidet sich die Zusammensetzung seiner Bestandteile geringfügig von unseren Erwartungen. Und darüber hinaus unterscheidet sich auch die Art und Weise, wie sie gemischt werden, geringfügig von unserem Verständnis. Und darüber hinaus gibt es Hinweise, Gerüchte und Gerüchte, dass es dort noch etwas anderes gibt, von dem wir vorher nichts wussten.

National Geographic

Drei theoretische Physiker aus Ontario veröffentlichten einen Artikel im Scientific American, in dem sie erklärten, dass unsere Welt durchaus die Oberfläche eines vierdimensionalen Schwarzen Lochs sein könnte. Wir hielten es für notwendig, entsprechende Klarstellungen zu veröffentlichen.

Wer denkt, dass das Wort „weglaufen“ einen rein sportlichen oder allenfalls „antiehelichen“ Charakter hat, der irrt. Es gibt viel interessantere Interpretationen. Das kosmologische Hubble-Gesetz besagt beispielsweise, dass... Galaxien streuen!

Drei Arten von Nebeln

Stellen Sie sich vor: In einem schwarzen, riesigen, luftleeren Raum entfernen sie sich leise und langsam voneinander: „Lebe wohl! Auf Wiedersehen! Auf Wiedersehen!". Vielleicht lassen wir die „lyrischen Exkurse“ beiseite und wenden uns wissenschaftlichen Informationen zu. Im Jahr 1929 kam der einflussreichste Astronom des 20. Jahrhunderts, der amerikanische Wissenschaftler Edwin Powell Hubble (1889-1953), zu dem Schluss, dass sich das Universum stetig ausdehnt.

In Marshfield wurde ein Mann geboren, der sein gesamtes Erwachsenenleben der Aufklärung der Struktur des Weltraums widmete. Schon in jungen Jahren interessierte er sich für Astronomie, wurde jedoch schließlich zugelassener Anwalt. Nach seinem Abschluss an der Universität Cambridge arbeitete Edwin in Chicago am York Observatory. Er kämpfte im Ersten Weltkrieg (1914–1918). Die Jahre an der Front haben die Entdeckung nur verzögert. Heute weiß die gesamte wissenschaftliche Welt, was die Hubble-Konstante ist.

Auf dem Weg zur Entdeckung

Als der Wissenschaftler von der Front zurückkehrte, richtete er seine Aufmerksamkeit auf das hochgelegene Mount Wilson Observatory (Kalifornien). Dort wurde er angestellt. Der junge Mann, der sich für die Astronomie interessierte, verbrachte viel Zeit damit, durch die Linsen riesiger Teleskope mit einer Größe von 60 und 100 Zoll zu schauen. Für die damalige Zeit – das Größte, fast Fantastische! Die Erfinder arbeiteten fast ein Jahrzehnt lang an den Geräten und erreichten die größtmögliche Vergrößerung und Klarheit des Bildes.

Erinnern wir uns daran, dass die sichtbare Grenze des Universums Metagalaxie genannt wird. Es erreicht den Zustand zum Zeitpunkt des Urknalls (kosmologische Singularität). Moderne Bestimmungen besagen, dass die Werte physikalischer Konstanten homogen sind (also Lichtgeschwindigkeit, Elementarladung usw.). Es wird angenommen, dass die Metagalaxie 80 Milliarden Galaxien enthält (eine erstaunliche Zahl klingt auch so: 10 Sextillionen und 1 Septillion Sterne). Form, Masse und Größe – für das Universum sind das völlig andere Konzepte als auf der Erde.

Geheimnisvolle Cepheiden

Um die Theorie zu untermauern, die die Expansion des Universums erklärt, waren langjährige, gründliche Forschung, komplexe Vergleiche und Berechnungen erforderlich. In den frühen zwanziger Jahren des 20. Jahrhunderts gelang es dem Soldaten von gestern endlich, beobachtete Nebel getrennt von der Milchstraße zu klassifizieren. Seiner Entdeckung zufolge sind sie spiralförmig, elliptisch und unregelmäßig (drei Arten).

Im uns am nächsten gelegenen Sternensystem, aber nicht im nächstgelegenen Spiralnebel von Andromeda, entdeckte Edwin Cepheiden (eine Klasse pulsierender Sterne). Das Hubble-Gesetz ist seiner endgültigen Formierung näher als je zuvor. Der Astronom berechnete die Entfernung zu diesen Leuchtfeuern und die Größe der größten. Seinen Schlussfolgerungen zufolge enthält Andromeda etwa eine Billion Sterne (2,5- bis 5-mal größer als die Milchstraße).

Konstante

Einige Wissenschaftler vergleichen die Natur der Cepheiden mit aufblasbaren Gummibällen. Sie nehmen entweder zu oder ab, manchmal kommen sie näher, manchmal entfernen sie sich. Die Radialgeschwindigkeit schwankt dabei. Beim Komprimieren erhöht sich die Temperatur der „Reisenden“ (obwohl die Oberfläche abnimmt). Pulsierende Sterne sind ungewöhnliche Pendel, die früher oder später zum Stillstand kommen.

Wie andere Nebel wird Andromeda von Wissenschaftlern als eine Insel im Weltraum beschrieben, die an unsere Galaxie erinnert. Im Jahr 1929 entdeckte Edwin: Die Radialgeschwindigkeiten von Galaxien und ihre Entfernungen hängen miteinander zusammen und sind linear abhängig. Es wurde ein Koeffizient bestimmt, ausgedrückt in km/s pro Megaparsec, die sogenannte Hubble-Konstante. Wenn sich das Universum ausdehnt, ändert sich die Konstante. Aber zu einem bestimmten Zeitpunkt, an allen Punkten im System des Universums, ist es dasselbe. Im Jahr 2016 - 66,93 ± 0,62 (km/s)/Mpc.

Vorstellungen darüber, dass sich das System des Universums weiter entwickelt und ausdehnt, erhielten dann eine Beobachtungsbasis. Der Prozess wurde von Astronomen bis zum Beginn des Zweiten Weltkriegs aktiv untersucht. 1942 leitete er die Abteilung für Außenballistik am Aberdeen Proving Ground (USA). Hat ein Anhänger der vielleicht geheimnisvollsten Wissenschaft der Welt davon geträumt? Nein, er wollte die Gesetze der verborgenen Ecken ferner Galaxien „entschlüsseln“! Was seine politischen Ansichten betrifft, verurteilte der Astronom offen den Führer des Dritten Reiches, Adolf Hitler. Am Ende seines Lebens wurde Hubble als starker Gegner des Einsatzes von Massenvernichtungswaffen bekannt. Aber kehren wir zu den Nebeln zurück.

Großartiger Edwin

Viele astronomische Konstanten werden im Laufe der Zeit angepasst und es tauchen neue Entdeckungen auf. Aber sie alle können nicht mit dem Gesetz der Expansion des Universums verglichen werden. Der berühmte Astronom des 20. Jahrhunderts, Hubble (seit Kopernikus seinesgleichen!), wird mit dem Begründer der Experimentalphysik, Galileo Galilei, und dem Autor der innovativen Schlussfolgerung über die Existenz von Sternsystemen gleichgesetzt , William Herschel.

Noch bevor das Hubble-Gesetz entdeckt wurde, wurde sein Autor Mitglied der Nationalen Akademie der Wissenschaften der Vereinigten Staaten von Amerika, später von Akademien in verschiedenen Ländern, und erhielt zahlreiche Auszeichnungen. Viele Menschen haben wahrscheinlich gehört, dass das Hubble-Weltraumteleskop vor über zehn Jahren in die Umlaufbahn gebracht wurde und erfolgreich in Betrieb ist. Dieser Name wird einem der kleinen Planeten gegeben, die zwischen den Umlaufbahnen von Mars und Jupiter (Asteroid) rotieren.

Es wäre nicht ganz fair zu sagen, dass der Astronom nur davon geträumt hat, seinen Namen zu verewigen, aber es gibt indirekte Beweise dafür, dass Edwin es liebte, Aufmerksamkeit zu erregen. Es gibt Fotos von ihm, wie er fröhlich neben Filmstars posiert. Im Folgenden werden wir über seine Versuche sprechen, seine Leistung auf Preisträgerebene zu „fixieren“ und so in die Geschichte der Kosmologie einzutreten.

Henrietta-Leavitt-Methode

Der berühmte britische Astrophysiker schrieb in seinem Buch A Brief History of Time: „Die Entdeckung, dass sich das Universum ausdehnt, war die größte intellektuelle Revolution des 20. Jahrhunderts.“ Hubble hatte das Glück, zur richtigen Zeit am richtigen Ort zu sein. Das Mount Wilson Observatory war das Zentrum der Beobachtungsarbeit, die der neuen Astrophysik (später Kosmologie genannt) zugrunde lag. Das leistungsstärkste Teleskop der Erde, das Hooker-Teleskop, war gerade in Betrieb genommen worden.

Aber die Hubble-Konstante wurde kaum allein durch Glück entdeckt. Gefragt waren Geduld, Ausdauer und die Fähigkeit, wissenschaftliche Rivalen zu besiegen. So schlug der amerikanische Astronom Harlow Shapley sein Modell der Galaxie vor. Er war bereits als der Wissenschaftler bekannt, der die Größe der Milchstraße bestimmte. Er nutzte in großem Umfang die Technik zur Bestimmung von Entfernungen zu Cepheiden, wobei er eine Technik verwendete, die 1908 von Henrietta Swan Leavitt zusammengestellt wurde. Es ermittelte die Entfernung zu einem Objekt auf der Grundlage von Standardschwankungen des Lichts heller Sterne (Cepheid-Variablen).

Nicht Staub und Gas, sondern andere Galaxien

Harlow Shapley glaubte, dass die Galaxie 300.000 Lichtjahre breit sei (etwa zehnmal breiter als normal). Allerdings war sich Shapley, wie die meisten Astronomen dieser Zeit, sicher: Die Milchstraße ist das gesamte Universum. Trotz der Annahme, die erstmals im 18. Jahrhundert von William Herschel aufgestellt wurde, teilte er die allgemeine Überzeugung, dass alle Nebel relativ naher Objekte nur Staub- und Gasflecken am Himmel seien.

Wie viele bittere, kalte Nächte verbrachte Hubble am leistungsstarken Hooker-Teleskop, bevor er Shapley das Gegenteil beweisen konnte. Im Oktober 1923 bemerkte Edwin ein „ausgestelltes“ Objekt im M31-Nebel (Sternbild Andromeda) und vermutete, dass es nicht zur Milchstraße gehörte. Nach sorgfältiger Untersuchung von Fotoplatten, die dasselbe Gebiet zeigten, das zuvor von anderen Astronomen, darunter Shapley, untersucht worden war, erkannte Edwin, dass es sich um eine Cepheide handelte.

Weltraum entdeckt

Hubble verwendete die Shapley-Methode, um die Entfernung zum veränderlichen Stern zu messen. Es stellte sich heraus, dass es Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt ist, also weit jenseits der Milchstraße. Die Galaxie selbst enthält Millionen von Sternen. Das bekannte Universum dehnte sich am selben Tag dramatisch aus und – gewissermaßen – wurde der Kosmos selbst entdeckt!

Die New York Times schrieb: „Die entdeckten Spiralnebel sind Sternensysteme. Dr. Hubbel (sic) bestätigt die Ansicht, dass es sich um ‚Inseluniversen‘ handelt, die unserem eigenen ähneln.“ Die Entdeckung war für die astronomische Welt bedeutsam, aber Hubbles größter Moment stand noch bevor.

Keine statische Aufladung

Wie bereits erwähnt, siegte Kopernikus Nr. 2 im Jahr 1929, als er alle bekannten Nebel klassifizierte und ihre Geschwindigkeiten anhand der Spektren des emittierten Lichts maß. Seine erstaunliche Entdeckung, dass sich alle Galaxien mit einer Geschwindigkeit von uns entfernen, die proportional zu ihrer Entfernung von der Milchstraße zunimmt, schockierte die Welt. Das Hubble-Gesetz hat die traditionelle Vorstellung eines statischen Universums abgeschafft und gezeigt, dass es selbst voller Dynamik ist. Einstein selbst neigte vor solch erstaunlichen Beobachtungsgaben den Kopf.

Der Autor der Relativitätstheorie korrigierte seine eigenen Gleichungen, mit denen er die Expansion des Universums rechtfertigte. Jetzt hat Hubble gezeigt, dass Einstein Recht hatte. Die Hubble-Zeit ist der Kehrwert der Hubble-Konstante (t H = 1/H). Dies ist derzeit die charakteristische Zeit der Expansion des Universums.

Explodiert und zerstreut

Liegt die Konstante im Jahr 2016 bei 66,93 ± 0,62 (km/s)/Mpc, dann ist die Expansion derzeit durch folgende Werte gekennzeichnet: (4,61 ± 0,05) 10 17 s oder (14,610 ± 0,016) 10 9 Jahre alt. Und wieder ein bisschen Humor. Optimisten sagen: Es ist gut, dass Galaxien „streuen“. Wenn wir uns vorstellen, dass sie näherkommen, würde es früher oder später einen Urknall geben. Aber mit ihm begann die Geburt des Universums.

Die Galaxien „stürmten“ (begannen, sich zu bewegen) gleichzeitig in verschiedene Richtungen. Wenn die Entfernungsgeschwindigkeit nicht proportional zur Entfernung wäre, wäre die Explosionstheorie bedeutungslos. Eine weitere abgeleitete Konstante ist die Hubble-Distanz – das Produkt aus Zeit und Lichtgeschwindigkeit: D H = ct H = c/H. Im aktuellen Moment - (1,382 ± 0,015) 10 26 m oder (14,610 ± 0,016) 10 9 Lichtjahre.

Und noch einmal zum aufblasbaren Ball. Es besteht die Meinung, dass selbst Astronomen die Ausdehnung des Universums nicht immer richtig interpretieren. Einige Experten gehen davon aus, dass es wie ein Gummiball anschwillt, ohne dass körperliche Einschränkungen vorliegen. Gleichzeitig entfernen sich die Galaxien selbst nicht nur von uns, sondern „huschen“ auch chaotisch innerhalb stationärer Cluster umher. Andere behaupten, dass entfernte Galaxien als Fragmente des Urknalls „wegschweben“, tun dies jedoch ruhig.

Könnte Nobelpreisträger werden

Hubble versuchte, den Nobelpreis zu gewinnen. In den späten 1940er Jahren stellte er sogar einen Werbeagenten (heute würde man ihn PR-Manager nennen) ein, um für das Unternehmen zu werben. Doch die Bemühungen waren vergeblich: Es gab keine Kategorie für Astronomen. Edwin starb 1953 während der wissenschaftlichen Forschung. Mehrere Nächte lang beobachtete er extragalaktische Objekte.

Sein letzter ehrgeiziger Traum blieb unerfüllt. Aber der Wissenschaftler wäre wahrscheinlich froh, wenn ein Weltraumteleskop nach ihm benannt würde. Und Generationen von Brüdern im Hinterkopf erkunden weiterhin den riesigen und wunderbaren Raum. Es birgt noch immer viele Geheimnisse. Wie viele Entdeckungen liegen vor uns! Und die abgeleiteten Hubble-Konstanten werden sicherlich dazu beitragen, dass einer der jungen Wissenschaftler „Kopernikus Nr. 3“ wird.

Aristoteles herausfordern

Was wird bewiesen oder widerlegt, wenn beispielsweise die von Aristoteles selbst vertretene Theorie der Unendlichkeit, Ewigkeit und Unveränderlichkeit des Weltraums um die Erde scheiterte? Er schrieb dem Universum Symmetrie und Perfektion zu. Das kosmologische Prinzip bestätigt: Alles fließt, alles verändert sich.

Es wird angenommen, dass der Himmel in Milliarden von Jahren leer und dunkel sein wird. Die Expansion wird Galaxien über den kosmischen Horizont hinaus „mitreißen“, von wo aus das Licht uns nicht erreichen kann. Wird die Hubble-Konstante für ein leeres Universum relevant sein? Was wird mit der Wissenschaft der Kosmologie geschehen? Wird sie verschwinden? Das alles ist Spekulation.

Rotverschiebung

Mittlerweile hat das Hubble-Teleskop ein Bild gemacht, das zeigt, dass wir uns noch weit von der universellen Leere entfernt haben. In Fachkreisen herrscht die Meinung vor, dass Edwin Hubbles Entdeckung wertvoll sei, nicht aber sein Gesetz. Er war es jedoch, der in den damaligen wissenschaftlichen Kreisen fast sofort Anerkennung fand. Beobachtungen der „Rotverschiebung“ haben nicht nur ihre Daseinsberechtigung erlangt, sie sind auch im 21. Jahrhundert relevant.

Und heute verlassen sie sich bei der Bestimmung der Entfernung zu Galaxien auf die Superentdeckung der Wissenschaftler. Optimisten sagen: Auch wenn unsere Galaxie die einzige bleibt, werden wir uns nicht „langweilen“. Es wird Milliarden von Zwergsternen und -planeten geben. Das bedeutet, dass es neben uns noch „Parallelwelten“ geben wird, die es zu erforschen gilt.