Astronomie

Intuition sur la loi de Hubble

Intuition sur la loi de Hubble

J'ai récemment appris la loi de Hubble et voici ma compréhension :

Les galaxies s'éloignent de nous à un rythme proportionnel à leur distance par rapport à nous. Ainsi, en considérant une unité arbitraire de distance d, si une galaxie à une distance d de nous s'éloigne de nous avec une vitesse v, alors une galaxie à une distance 2d s'éloigne de nous avec une vitesse 2v. Cela prouve que l'univers est en expansion.

Mais la partie que je ne peux pas tout à fait visualiser est le fait que peu importe où vous êtes dans l'univers. Peu importe à quel point dans l'espace nous nous trouvons, il semblera que les galaxies s'éloignent de nous. Comment est-ce possible? Les galaxies bougent-elles vers l'extérieur? Dois-je visualiser cela comme les galaxies étant à la surface d'une sphère dont le rayon augmente ?

Comment puis-je avoir une intuition à ce sujet et mieux le visualiser ?


Pensez-y comme si vous faisiez du pain (ou un gâteau, ce que vous préférez). Lorsque vous faites cuire un pain aux raisins secs, il monte dans tous les sens (à cause de la levure). Chaque raisin sec dans une miche de pain aux raisins qui monte verra tous les autres raisins secs s'en éloigner. Supposons maintenant les raisins secs comme galaxies et la levure comme constante de Hubble.

Une illustration de Hyperphysics (Georgia State University) pour illustrer cela davantage :

Lorsque vous supposez maintenant que vous êtes le raisin sec au bord, de votre point de vue, vous êtes immobile et les autres raisins secs s'éloignent. Il s'agit de la perspective, du corps que vous prenez comme référence (comme avec la relativité).


une autre façon de penser à cela est d'imaginer ce que verrait un observateur magique en expansion avec l'univers

ils voient les galaxies comme (principalement) fixes - avec quelques petits mouvements aléatoires individuels - mais ces galaxies, et tout ce qu'elles contiennent, semblent devenir plus petites

ce cadre de référence est ce que nous appelons le cadre mobile et nous l'utilisons beaucoup dans les mathématiques d'un univers en expansion - comme un cadre en rotation, il est sans doute aphysique (il introduit des forces supplémentaires pour expliquer la transformation, et aucun être suivant les lois de la physique ne pourrait l'habiter) et donc nous parlons rarement sur les observateurs qui s'y trouvent

mais, si nous le faisions, nous aurions un observateur qui verrait un univers principalement stationnaire dans lequel les constantes physiques changent de manière à réduire chaque système lié - en changeant effectivement les unités de mesure

si notre observateur magique mobile regardait dans une galaxie et voyait un observateur physique diminuer rapidement, ils seraient d'accord pour dire que la distance mesurée entre les galaxies augmente, mais pas parce qu'elles s'éloignent - parce que le bâton d'un mètre de long utilisé pour mesurer la distance constante continue contraction


Voici quelques galaxies (dans la première ligne), et les mêmes galaxies un peu plus tard (dans la deuxième ligne)

Si vous êtes dans la galaxie rouge (celle du milieu), les galaxies qui étaient auparavant à un espace sont maintenant à deux espaces, elles s'éloignent donc à une vitesse d'un espace par unité de temps. Les galaxies qui étaient auparavant distantes de deux cases sont maintenant distantes de quatre cases, elles s'éloignent donc à une vitesse de deux cases par unité de temps. Toutes les galaxies semblent s'éloigner, et plus elles sont éloignées, plus elles vont vite.

Si vous êtes dans la galaxie violette (deuxième en partant de la gauche), la galaxie rouge (au milieu) s'éloigne avec une vitesse d'un espace par unité de temps. La galaxie turquoise (quatrième en partant de la gauche) s'éloigne à une vitesse de deux espaces par unité de temps. Donc vous voyez aussi toutes les galaxies s'éloigner de vous, et plus elles sont loin, plus elles vont vite.

Quelle que soit la galaxie dans laquelle vous vous trouvez, vous voyez toutes les autres galaxies s'éloigner de plus en plus.


Je ne sais pas à quel point ce dessin est daltonien. Si vous avez du mal à distinguer deux couleurs, dites-le dans les commentaires, j'essaierai de faire mieux.


54 Loi de Hubble

Deux ans plus tard, en 1929, Hubble a confirmé que l'Univers est en expansion. Hubble a également pu déduire les vitesses de récession d'un certain nombre d'objets à partir des redshifts spectraux qu'il a observés.

La loi de Hubble stipule que la vitesse de récession d'un objet est proportionnelle à la distance de l'observateur. Sous forme d'équation, la loi de Hubble est décrite par :

v &égale H o

  • v est la vitesse de l'objet, en km/s
  • est la distance à l'objet, en mégaparsecs, Mpc, où 1 Mpc & est égal à 1 million de parsecs et
  • H o , la constante de Hubble ou paramètre de Hubble, une proportionnalité entre et v également connu sous le nom de taux d'expansion, en (km/s)/Mpc ou simplement km/s/Mpc.

Différents télescopes spatiaux ont été utilisés pour déterminer la constante de Hubble, H o . Chacun de ces télescopes spatiaux – Hubble, Spitzer – WMAP et Planck – observe l'univers dans différentes parties du spectre électromagnétique. Même si le H o les plages pour chaque télescope spatial varient, les données sont plus concordantes qu'elles ne l'étaient il y a 10 ans. Les valeurs constantes récentes de Hubble de Primefac sont sous licence CC BY-SA 3.0

Que signifie l'unité km/s/Mpc ? Le km/s est une vitesse, en kilomètres par seconde. La plupart d'entre nous sont habitués aux vitesses en miles par heure, ou en mi/h. La vitesse d'un km/s est beaucoup plus rapide que celle à laquelle nous sommes habitués. 1 km/s est d'environ 2 237 mi/h. Un mégaparsec, Mpc, est une distance spécifique, environ 3,26 millions d'années-lumière, 30,86 × 10 18 kilomètres, ou 1,92 × 10 19 miles. Le km/s/Mpc est une unité de vitesse par distance, vitesse par mégaparsec ou environ 3,26 millions d'années-lumière.

L'équation de la loi de Hubble peut être réarrangée pour résoudre la distance d'un objet :

v &égale H o

d &equals v/H o

Avec la loi de Hubble disposée sous cette forme, on peut déterminer la distance à un objet comme une galaxie lointaine ou un quasar en déterminant la vitesse de récession de l'objet à partir du décalage spectral vers le rouge de l'objet et en connaissant le paramètre de Hubble.

Un spectre de raie d'absorption décalée vers le rouge, indiquant que l'objet s'éloigne de l'observateur (nous ici sur Terre) Redshift horizontal de Georg Wiora est sous licence CC BY 2.5 / Un dérivé de l'œuvre originale

Avec une compréhension de la relation entre le décalage vers le rouge d'un objet, sa vitesse de recul et la distance, le travail s'est tourné vers la détermination de la valeur du paramètre Hubble, H o . Un paramètre de Hubble correct, ou du moins proche, conduirait les astronomes et les cosmologistes à déterminer non seulement les distances de ces galaxies, mais l'âge de l'Univers observable lui-même. La loi de Hubble s'applique aux galaxies et aux objets extrêmement éloignés en particulier, à plus de 10 mégaparsecs de l'observateur.


La loi de Hubble-Lemaître

Lemaître n'a eu aucune difficulté à voir comment la foi - la création divine à partir de rien - et le Big Bang, qui semble ressembler à ça, étaient compatibles.

Monseigneur Georges Lemaïtre
& Albert Einstein, 1933

Grâce au télescope Hubble, même ceux qui ne connaissent pas l'astronomie ont entendu le nom d'Edwin Hubble. Ceux qui connaissent mieux le sujet connaîtront la loi de Hubble, qui est sur le point d'être rebaptisée "loi de Hubble-Lemaître", une reconnaissance tardive pour l'astronome et prêtre belge, Monseigneur Georges Lemaître, le père de la théorie du Big Bang.

La reconnaissance du Père Lemaître est une bonne occasion de se rappeler de ne pas confondre l'astronomie avec la philosophie, la physique avec la métaphysique. Lorsque la philosophie grecque élémentaire était enseignée au lycée, comme à l'époque de Hubble et Lemaître il y a un siècle, les différentes disciplines étaient rarement confondues ou confondues. Aujourd'hui, c'est exactement ce que font de nombreux scientifiques et auraient du mal à comprendre un personnage comme le père Lemaître, prêtre catholique et l'un des plus grands astronomes du siècle.

Le vote de l'Union astronomique internationale pour renommer la loi a été annoncé cette semaine après une consultation mondiale avec ses membres. La loi de "Hubble-Lemaître" décrit la vitesse à laquelle les objets se déplacent dans un univers en expansion. Les détails vont au-delà d'une chronique de journal – et de ce chroniqueur. Mais les principes généraux sont accessibles à l'intérêt profane.

Dans les années 1920, l'astronomie était parvenue à un large consensus selon lequel l'univers était dans un « état stable » perpétuel, qu'il avait toujours existé. Ce consensus de travail a évité d'avoir à évoquer avec la physique comment quelque chose d'aussi énorme pourrait être assemblé, pour ainsi dire, et d'où il viendrait.

Lemaître, un mathématicien qui a lu l'astronomie après ses études théologiques, a soutenu que l'univers a commencé à un moment distinct, avec toute sa masse dans un quantum incroyablement dense. Il a ensuite comparé ce premier instant à un feu d'artifice, avec les galaxies résultantes comme des traînées de braises brûlantes qui sont lancées loin de l'éclatement central.

L'univers a donc eu un commencement, après quoi le temps et l'espace ont eu un sens, car il y avait maintenant changement et mouvement. Quand l'univers a-t-il commencé ? Lemaître, qui avait une facilité d'expression, l'appelait « un jour sans hier ».

La guilde d'astronomie n'a pas apprécié que son consensus soit troublé, et ce que nous appelons maintenant la théorie du "Big Bang" a été inventé par un critique et se veut péjoratif. Oui, tout s'est juste "bangé" au début, et s'est déroulé à partir de là ! Ridicule.

Malgré des désaccords ultérieurs, Albert Einstein admirait beaucoup le travail de Lemaître, les deux se rendant en Californie en 1933 pour une série de séminaires sur leurs travaux respectifs.

"C'est la plus belle et la plus satisfaisante explication de la création que j'aie jamais écoutée", a déclaré Einstein à propos des théories de Lemaître lors de leur voyage commun.

Einstein n'entendait pas par "création" le récit biblique d'un Dieu personnel qui crée par amour, mais Lemaître n'a eu aucun mal à voir comment la foi - la création divine à partir de rien - et le Big Bang, qui semble ressembler à ça , étaient compatibles.

La théorie du Big Bang, qui est maintenant largement acceptée, exige qu'il y ait quelque chose qui fasse "bang" en premier lieu. Et d'où ça vient ? Qu'y avait-il avant qu'il y ait quelque chose à faire exploser ? Rien?

Le consensus antérieur sur le cosmos était réticent à accepter l'idée d'un « commencement ». Cela ressemblait un peu trop aux premiers mots de la bible hébraïque : « Au commencement, Dieu créa ».

Et si rien, comment quelque chose pourrait-il en venir ? C'est de la métaphysique maintenant, dont l'astronomie ne peut rien nous dire. L'astronomie, comme toutes les branches de la physique, exige qu'il y ait quelque chose à observer avant de pouvoir faire son travail.

Le Big Bang, bien qu'il soit utilisé par des scientifiques faibles en métaphysique pour "expliquer" que les origines de l'univers excluent la création divine, pointe en réalité - de manière suggestive, mais pas définitivement - une complémentarité entre l'astronomie et la révélation biblique, bien comprise.

Le consensus antérieur sur le cosmos était réticent à accepter l'idée d'un « commencement ». Cela ressemblait un peu trop aux premiers mots de la bible hébraïque : « Au commencement, Dieu créa… »

Ainsi, un "état stable" alternatif a été proposé, dans lequel les émissions du Big Bang s'accéléraient en s'éloignant du sursaut central, mais à un taux d'accélération décroissant dû à la force gravitationnelle. Finalement, la force de gravité surmonterait l'élan initial du Big Bang, et l'univers ralentirait jusqu'à ce que l'expansion soit inversée, et la gravité a ramené la masse de l'univers vers le centre, entraînant la disparition de tout dans un "gros craquement". " Après quoi suivrait un autre Big Bang et ainsi de suite, l'univers se créant et se détruisant constamment, s'étendant et se contractant, frappant et craquant.

Lemaître n'a pas suivi cette ligne, probablement influencée par l'idée biblique de la création étant un événement singulier, pas un processus infiniment itératif. Mais d'où que vienne l'intuition de Lemaître, ce serait l'évidence qui déterminerait la vérité. En 1998, des astronomes observant des supernovas - des étoiles en explosion - ont découvert que le taux d'accélération augmentait, et non pas. Bang mais pas de craquement.

Le travail de Lemaître, maintenant justifié, a longtemps été négligé au profit d'autres astronomes auxquels il était égal ou supérieur. Cela était dû, en partie, à des préjugés anti-religieux. Les scientifiques se considèrent comme étant sans préjugés, une autre proposition largement répandue pour laquelle il y a un manque de preuves.

Père Raymond J. de Souza, "La loi Hubble-Lemaître". Poste nationale, (Canada) 3 novembre 2018.

Réimprimé avec la permission du Poste nationale et Fr. de Souza.


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Edwin Hubble

Edwin Powell Hubble (1889 - 1953)

Edwin était un astronome américain, inspiré par les livres de science-fiction qu'il lisait enfant. Il est diplômé de l'Université d'Oxford avec un diplôme en philosophie du droit, avant de retourner à l'université (cette fois l'Université de Chicago) pour étudier l'astronomie. Peu de temps après, il a été recruté par l'observatoire californien du mont Wilson pour aider à la construction de leur nouveau télescope. Cependant, avant d'accepter le poste, il a obtenu un doctorat en astronomie, s'est enrôlé dans l'armée américaine et a effectué une période de service pendant la Première Guerre mondiale.

Alors qu'il travaillait au mont Wilson, Edwin a utilisé le télescope de l'observatoire pour prouver que d'autres galaxies existaient en dehors de la Voie lactée. Pour ce faire, il a comparé les différents degrés de luminosité parmi les étoiles variables céphéides. Il a pu estimer que la « nébuleuse » d'Andromède était à près de 900 000 années-lumière de la Voie lactée, et donc il doit s'agir de sa propre galaxie. Rebaptisée galaxie d'Andromède, elle s'est ensuite révélée beaucoup plus éloignée, à près de 2,48 millions d'années-lumière.

Au début des années 1920, Edwin a commencé à étudier les raies spectrales des galaxies, et en particulier leurs déplacements spectraux. Travaillant aux côtés de l'astronome Milton Humason, ils ont publié leurs travaux ensemble en 1929. Les travaux ont théorisé que le décalage vers le rouge de l'émission d'une galaxie (qui a montré que toutes les galaxies s'éloignent les unes des autres et que l'Univers est en expansion) est directement lié à la distance de la galaxie à la Terre. En d'autres termes, la vitesse de récession d'une galaxie augmente avec sa distance de la Terre. Cette relation simple est devenue connue sous le nom de loi de Hubble.


12.3 : La loi de Hubble

Deux ans plus tard, en 1929, Hubble a confirmé que l'Univers est en expansion. Hubble a également pu déduire les vitesses de récession d'un certain nombre d'objets à partir des redshifts spectraux qu'il a observés.

La loi de Hubble stipule que la vitesse de récession d'un objet est proportionnelle à la distance de l'observateur. Sous forme d'équation, la loi de Hubble est décrite par :

v &égale H o

  • v est la vitesse de l'objet, en km/s
  • est la distance à l'objet, en mégaparsecs, Mpc, où 1 Mpc & est égal à 1 million de parsecs et
  • H o , la constante de Hubble ou paramètre de Hubble, une proportionnalité entre et v également connu sous le nom de taux d'expansion, en (km/s)/Mpc ou simplement km/s/Mpc.

Que signifie l'unité km/s/Mpc ? Le km/s est une vitesse, en kilomètres par seconde. La plupart d'entre nous sont habitués aux vitesses en miles par heure, ou en mi/h. La vitesse d'un km/s est beaucoup plus rapide que celle à laquelle nous sommes habitués. 1 km/s est d'environ 2 237 mi/h. Un mégaparsec, Mpc, est une distance spécifique, environ 3,26 millions d'années-lumière, 30,86 × 10 18 kilomètres, ou 1,92 × 10 19 miles. Le km/s/Mpc est une unité de vitesse par distance, vitesse par mégaparsec ou environ 3,26 millions d'années-lumière.

L'équation de la loi de Hubble peut être réorganisée pour résoudre pour une distance d'objet :

v &égale H o

d &equals v/H o

Avec la loi de Hubble disposée sous cette forme, on peut déterminer la distance à un objet comme une galaxie lointaine ou un quasar en déterminant la vitesse de récession de l'objet à partir du décalage spectral vers le rouge de l'objet et en connaissant le paramètre de Hubble.

Avec une compréhension de la relation entre un redshift d'un objet, sa vitesse de recul et sa distance, le travail a consisté à déterminer la valeur du paramètre Hubble, H o . Un paramètre de Hubble correct, ou du moins proche, conduirait les astronomes et les cosmologistes à déterminer non seulement les distances de ces galaxies, mais l'âge de l'Univers observable lui-même. La loi de Hubble s'applique aux galaxies et aux objets extrêmement éloignés en particulier, à plus de 10 mégaparsecs de l'observateur.


Contenu

Une décennie avant que Hubble ne fasse ses observations, un certain nombre de physiciens et de mathématiciens avaient établi une théorie cohérente d'un univers en expansion en utilisant les équations de champ d'Einstein de la relativité générale. L'application des principes les plus généraux à la nature de l'univers a donné une solution dynamique qui était en conflit avec la notion alors répandue d'un univers statique.

Les observations de Slipher Modifier

En 1912, Vesto Slipher mesura le premier décalage Doppler d'une « nébuleuse spirale » (le terme obsolète désignant les galaxies spirales) et découvrit bientôt que presque toutes ces nébuleuses s'éloignaient de la Terre. Il n'a pas saisi les implications cosmologiques de ce fait, et en effet, à l'époque, il était très controversé de savoir si ces nébuleuses étaient ou non des « univers insulaires » en dehors de notre Voie lactée. [19] [20]

Équations FLRW Modifier

En 1922, Alexander Friedmann a dérivé ses équations de Friedmann des équations de champ d'Einstein, montrant que l'univers pourrait s'étendre à un taux calculable par les équations. [21] Le paramètre utilisé par Friedmann est connu aujourd'hui sous le nom de facteur d'échelle et peut être considéré comme une forme invariante d'échelle de la constante de proportionnalité de la loi de Hubble. Georges Lemaître a trouvé indépendamment une solution similaire dans son article de 1927 discuté dans la section suivante. Les équations de Friedmann sont dérivées en insérant la métrique d'un univers homogène et isotrope dans les équations de champ d'Einstein pour un fluide avec une densité et une pression données. Cette idée d'un espace-temps en expansion conduirait finalement aux théories de la cosmologie Big Bang et Steady State.

L'équation de Lemaître Modifier

En 1927, deux ans avant que Hubble ne publie son propre article, le prêtre et astronome belge Georges Lemaître a été le premier à publier des recherches dérivant de ce qui est maintenant connu sous le nom de loi de Hubble. Selon l'astronome canadien Sidney van den Bergh, « la découverte de 1927 de l'expansion de l'univers par Lemaître a été publiée en français dans une revue à faible impact. Dans la traduction anglaise à fort impact de 1931 de cet article, une équation critique a été modifiée. en omettant la référence à ce qui est maintenant connu sous le nom de constante de Hubble." [22] On sait maintenant que les modifications apportées à l'article traduit ont été effectuées par Lemaître lui-même. [10] [23]

Forme de l'univers Modifier

Avant l'avènement de la cosmologie moderne, on parlait beaucoup de la taille et de la forme de l'univers. En 1920, le débat Shapley-Curtis a eu lieu entre Harlow Shapley et Heber D. Curtis sur cette question. Shapley a plaidé pour un petit univers de la taille de la galaxie de la Voie lactée, et Curtis a soutenu que l'univers était beaucoup plus grand. Le problème a été résolu au cours de la décennie à venir grâce aux observations améliorées de Hubble.

Étoiles variables céphéides en dehors de la Voie lactée Modifier

Edwin Hubble a fait la plupart de son travail d'observation astronomique professionnel à l'Observatoire du Mont Wilson, [24] qui abrite le télescope le plus puissant du monde à l'époque. Ses observations d'étoiles variables céphéides dans des « nébuleuses spirales » lui ont permis de calculer les distances à ces objets. Étonnamment, ces objets ont été découverts à des distances qui les placent bien en dehors de la Voie lactée. Ils ont continué à s'appeler nébuleuses, et ce n'est que progressivement que le terme galaxies l'a remplacé.

Combinaison de redshifts avec des mesures de distance Modifier

Les paramètres qui apparaissent dans la loi de Hubble, vitesses et distances, ne sont pas directement mesurés. En réalité, nous déterminons, disons, une luminosité de supernova, qui fournit des informations sur sa distance, et le décalage vers le rouge z = ∆λ/λ de son spectre de rayonnement. Luminosité et paramètre corrélés par Hubble z.

En combinant ses mesures des distances des galaxies avec les mesures de Vesto Slipher et Milton Humason des décalages vers le rouge associés aux galaxies, Hubble a découvert une proportionnalité approximative entre le décalage vers le rouge d'un objet et sa distance. Bien qu'il y ait eu une dispersion considérable (maintenant connue pour être causée par des vitesses particulières - le "flux de Hubble" est utilisé pour désigner la région de l'espace suffisamment loin pour que la vitesse de récession soit plus grande que les vitesses particulières locales), Hubble a pu tracer un ligne de tendance des 46 galaxies qu'il a étudiées et obtenir une valeur pour la constante de Hubble de 500 km/s/Mpc (beaucoup plus élevée que la valeur actuellement acceptée en raison d'erreurs dans ses étalonnages de distance, voir échelle de distance cosmique pour plus de détails).

Au moment de la découverte et du développement de la loi de Hubble, il était acceptable d'expliquer le phénomène de décalage vers le rouge comme un décalage Doppler dans le contexte de la relativité restreinte, et d'utiliser la formule Doppler pour associer le décalage vers le rouge z avec vitesse. Aujourd'hui, dans le contexte de la relativité générale, la vitesse entre objets distants dépend du choix des coordonnées utilisées, et par conséquent, le décalage vers le rouge peut être également décrit comme un décalage Doppler ou un décalage cosmologique (ou gravitationnel) dû à l'expansion de l'espace, ou quelque combinaison des deux. [28]

Diagramme de Hubble Modifier

La loi de Hubble peut être facilement représentée dans un "diagramme de Hubble" dans lequel la vitesse (supposée approximativement proportionnelle au décalage vers le rouge) d'un objet est tracée par rapport à sa distance par rapport à l'observateur. [29] Une ligne droite de pente positive sur ce diagramme est la représentation visuelle de la loi de Hubble.

Constante cosmologique abandonnée Modifier

Après la publication de la découverte de Hubble, Albert Einstein a abandonné son travail sur la constante cosmologique, qu'il avait conçu pour modifier ses équations de la relativité générale afin de leur permettre de produire une solution statique, qu'il pensait être l'état correct de l'univers. Les équations d'Einstein dans leur modèle de forme la plus simple ont généré un univers en expansion ou en contraction. La constante cosmologique d'Einstein a donc été créée artificiellement pour contrer l'expansion ou la contraction afin d'obtenir un univers statique et plat parfait. [30] Après la découverte de Hubble que l'univers était, en fait, en expansion, Einstein a appelé sa supposition erronée que l'univers est statique sa « plus grande erreur ». [30] À elle seule, la relativité générale pourrait prédire l'expansion de l'univers, qui (à travers des observations telles que la courbure de la lumière par de grandes masses, ou la précession de l'orbite de Mercure) pourrait être observée expérimentalement et comparée à ses calculs théoriques en utilisant des solutions particulières des équations qu'il avait formulées à l'origine.

En 1931, Einstein s'est rendu à l'observatoire du mont Wilson pour remercier Hubble d'avoir fourni la base d'observation de la cosmologie moderne. [31]

La constante cosmologique a regagné l'attention au cours des dernières décennies en tant qu'hypothèse de l'énergie noire. [32]

La découverte de la relation linéaire entre le décalage vers le rouge et la distance, associée à une relation linéaire supposée entre la vitesse de récession et le décalage vers le rouge, donne une expression mathématique simple pour la loi de Hubble comme suit :

  • v est la vitesse de récession, généralement exprimée en km/s.
  • H0 est la constante de Hubble et correspond à la valeur de H (souvent appelé le Paramètre Hubble qui est une valeur qui dépend du temps et qui peut être exprimée en termes de facteur d'échelle) dans les équations de Friedmann prises au moment de l'observation désigné par l'indice 0. Cette valeur est la même dans tout l'univers pour un temps comoving donné.
  • D est la distance appropriée (qui peut changer avec le temps, contrairement à la distance comoving, qui est constante) de la galaxie à l'observateur, mesurée en mégaparsecs (Mpc), dans l'espace 3-défini par le temps cosmologique donné . (La vitesse de récession est juste v = dD/dt).

La loi de Hubble est considérée comme une relation fondamentale entre la vitesse de récession et la distance. Cependant, la relation entre vitesse de récession et redshift dépend du modèle cosmologique adopté et n'est établie que pour de petits redshifts.

Pour les distances plus grand que le rayon de la sphère de Hubble rSH , les objets reculent à un rythme plus rapide que la vitesse de la lumière (Voir Utilisations de la distance appropriée pour une discussion sur la signification de ceci):

Étant donné que la "constante" de Hubble n'est une constante que dans l'espace, pas dans le temps, le rayon de la sphère de Hubble peut augmenter ou diminuer sur divers intervalles de temps. L'indice '0' indique la valeur de la constante de Hubble aujourd'hui. [25] Les preuves actuelles suggèrent que l'expansion de l'univers s'accélère (voir Accélération de l'univers), ce qui signifie que pour une galaxie donnée, la vitesse de récession dD/dt augmente au fil du temps à mesure que la galaxie se déplace vers des distances de plus en plus grandes, cependant, le paramètre de Hubble est en fait considéré comme diminuant avec le temps, ce qui signifie que si nous devions regarde quelques fixé distance D et regarder une série de galaxies différentes passer cette distance, les galaxies ultérieures passeraient cette distance à une vitesse plus faible que les précédentes. [34]

Vitesse de redshift et vitesse de récession Modifier

Le décalage vers le rouge peut être mesuré en déterminant la longueur d'onde d'une transition connue, telle que les raies de l'hydrogène pour les quasars distants, et en trouvant le décalage fractionnaire par rapport à une référence stationnaire. Ainsi, le décalage vers le rouge est une quantité non ambiguë pour l'observation expérimentale. La relation entre le redshift et la vitesse de récession est une autre affaire. Pour une discussion approfondie, voir Harrison. [35]

Vitesse de redshift Modifier

Le décalage vers le rouge z est souvent décrit comme un vitesse de décalage vers le rouge, qui est la vitesse de récession qui produirait le même redshift si il a été causé par un effet Doppler linéaire (ce qui n'est cependant pas le cas, car le décalage est causé en partie par une expansion cosmologique de l'espace, et parce que les vitesses impliquées sont trop grandes pour utiliser une formule non relativiste pour le décalage Doppler ). Cette vitesse de redshift peut facilement dépasser la vitesse de la lumière. [36] En d'autres termes, pour déterminer la vitesse de redshift vrs, la relation:

est utilisé. [37] [38] C'est-à-dire qu'il y a pas de différence fondamentale entre la vitesse de redshift et le redshift : ils sont rigidement proportionnels, et ne sont liés par aucun raisonnement théorique. La motivation derrière la terminologie de « vitesse de redshift » est que la vitesse de redshift est en accord avec la vitesse d'une simplification à faible vitesse de la formule dite de Fizeau-Doppler. [39]

Ici, λo, λe sont respectivement les longueurs d'onde observées et émises. La "vitesse de décalage vers le rouge" vrs n'est pas si simplement liée à la vitesse réelle à des vitesses plus élevées, cependant, et cette terminologie prête à confusion si elle est interprétée comme une vitesse réelle. Ensuite, la connexion entre la vitesse de redshift ou de redshift et la vitesse de récession est discutée. Cette discussion est basée sur Sartori. [40]

Vitesse de récession Modifier

Supposer R(t) est appelé le facteur d'échelle de l'univers, et augmente à mesure que l'univers s'étend d'une manière qui dépend du modèle cosmologique choisi. Sa signification est que toutes les distances correctes mesurées D(t) entre les points de co-mouvement augmente proportionnellement à R. (Les points co-mobiles ne se déplacent pas les uns par rapport aux autres, sauf en raison de l'expansion de l'espace.) En d'autres termes :

t0 est un temps de référence. Si la lumière est émise d'une galaxie à un moment donné te et reçu par nous à t0, il est décalé vers le rouge en raison de l'expansion de l'espace, et ce décalage vers le rouge z est simplement:

Supposons qu'une galaxie soit à distance , et cette distance change avec le temps à une vitesse t. Nous appelons ce taux de récession la "vitesse de récession" vr:

Nous définissons maintenant la constante de Hubble comme

et découvrez la loi de Hubble :

De ce point de vue, la loi de Hubble est une relation fondamentale entre (i) la vitesse de récession apportée par l'expansion de l'espace et (ii) la distance à un objet la connexion entre redshift et distance est une béquille utilisée pour relier la loi de Hubble aux observations. Cette loi peut être liée au redshift z approximativement en faisant un développement en série de Taylor :

Si la distance n'est pas trop grande, toutes les autres complications du modèle deviennent de petites corrections, et l'intervalle de temps est simplement la distance divisée par la vitesse de la lumière :

Selon cette approche, la relation cz = vr est une approximation valable aux faibles redshifts, à remplacer par une relation aux grands redshifts qui dépend du modèle. Voir la figure vitesse-redshift.

Observabilité des paramètres Modifier

A proprement parler, ni v ni dans la formule sont directement observables, car ce sont des propriétés à présent d'une galaxie, alors que nos observations se réfèrent à la galaxie du passé, au moment où la lumière que nous voyons actuellement l'a quittée.

Pour les galaxies relativement proches (décalage vers le rouge z beaucoup moins que l'unité), v et n'aura pas beaucoup changé, et v peut être estimé à l'aide de la formule v = z c c est la vitesse de la lumière. Cela donne la relation empirique trouvée par Hubble.

Pour les galaxies lointaines, v (ou alors ) ne peut pas être calculé à partir de z sans spécifier de modèle détaillé pour savoir comment H change avec le temps. Le décalage vers le rouge n'est même pas directement lié à la vitesse de récession au moment où la lumière s'est allumée, mais il a une interprétation simple : (1+z) est le facteur par lequel l'univers s'est agrandi pendant que le photon voyageait vers l'observateur.

Vitesse d'expansion vs vitesse relative Modifier

En utilisant la loi de Hubble pour déterminer les distances, seule la vitesse due à l'expansion de l'univers peut être utilisée. Puisque les galaxies en interaction gravitationnelle se déplacent les unes par rapport aux autres indépendamment de l'expansion de l'univers, [42] ces vitesses relatives, appelées vitesses particulières, doivent être prises en compte dans l'application de la loi de Hubble.

L'effet Doigt de Dieu est l'un des résultats de ce phénomène. Dans les systèmes liés gravitationnellement, comme les galaxies ou notre système planétaire, l'expansion de l'espace est un effet beaucoup plus faible que la force d'attraction de la gravité.

Dépendance temporelle du paramètre Hubble Modifier

Sur la définition du paramètre de décélération sans dimension

De là, on voit que le paramètre de Hubble diminue avec le temps, à moins que q < − 1 ce dernier ne puisse se produire que si l'univers contient de l'énergie fantôme, considérée comme théoriquement quelque peu improbable.

La loi de Hubble idéalisée Modifier

The mathematical derivation of an idealized Hubble's law for a uniformly expanding universe is a fairly elementary theorem of geometry in 3-dimensional Cartesian/Newtonian coordinate space, which, considered as a metric space, is entirely homogeneous and isotropic (properties do not vary with location or direction). Simply stated the theorem is this:

Any two points which are moving away from the origin, each along straight lines and with speed proportional to distance from the origin, will be moving away from each other with a speed proportional to their distance apart.

In fact this applies to non-Cartesian spaces as long as they are locally homogeneous and isotropic, specifically to the negatively and positively curved spaces frequently considered as cosmological models (see shape of the universe).

An observation stemming from this theorem is that seeing objects recede from us on Earth is not an indication that Earth is near to a center from which the expansion is occurring, but rather that tous observer in an expanding universe will see objects receding from them.

Ultimate fate and age of the universe Edit

The value of the Hubble parameter changes over time, either increasing or decreasing depending on the value of the so-called deceleration parameter q , which is defined by

In a universe with a deceleration parameter equal to zero, it follows that H = 1/t, où t is the time since the Big Bang. A non-zero, time-dependent value of q simply requires integration of the Friedmann equations backwards from the present time to the time when the comoving horizon size was zero.

It was long thought that q was positive, indicating that the expansion is slowing down due to gravitational attraction. This would imply an age of the universe less than 1/H (which is about 14 billion years). For instance, a value for q of 1/2 (once favoured by most theorists) would give the age of the universe as 2/(3H). The discovery in 1998 that q is apparently negative means that the universe could actually be older than 1/H. However, estimates of the age of the universe are very close to 1/H.

Olbers' paradox Edit

The expansion of space summarized by the Big Bang interpretation of Hubble's law is relevant to the old conundrum known as Olbers' paradox: If the universe were infinite in size, static, and filled with a uniform distribution of stars, then every line of sight in the sky would end on a star, and the sky would be as bright as the surface of a star. However, the night sky is largely dark. [43] [44]

Since the 17th century, astronomers and other thinkers have proposed many possible ways to resolve this paradox, but the currently accepted resolution depends in part on the Big Bang theory, and in part on the Hubble expansion: In a universe that exists for a finite amount of time, only the light of a finite number of stars has had enough time to reach us, and the paradox is resolved. Additionally, in an expanding universe, distant objects recede from us, which causes the light emanated from them to be redshifted and diminished in brightness by the time we see it. [43] [44]

Dimensionless Hubble constant Edit

Instead of working with Hubble's constant, a common practice is to introduce the dimensionless Hubble constant, usually denoted by h, and to write Hubble's constant H0 comme h × 100 km s −1 Mpc −1 , all the relative uncertainty of the true value of H0 being then relegated to h. [45] The dimensionless Hubble constant is often used when giving distances that are calculated from redshift z en utilisant la formule dc / H0 × z . Depuis H0 is not precisely known, the distance is expressed as:

In other words, one calculates 2998×z and one gives the units as Mpc h − 1 >h^<-1>> or h − 1 Mpc . < ext< Mpc>>.>

Occasionally a reference value other than 100 may be chosen, in which case a subscript is presented after h to avoid confusion e.g. h70 denotes H 0 = 70 h 70 =70,h_<70>> km s −1 Mpc −1 , which implies h 70 = h / 0.7 =h/0.7> .

This should not be confused with the dimensionless value of Hubble's constant, usually expressed in terms of Planck units, obtained by multiplying H0 by 1.75 × 10 −63 (from definitions of parsec and tP), for example for H0=70, a Planck unit version of 1.2 × 10 −61 is obtained.

The value of the Hubble constant is estimated by measuring the redshift of distant galaxies and then determining the distances to them by some other method than Hubble's law. This approach forms part of the cosmic distance ladder for measuring distances to extragalactic objects. Uncertainties in the physical assumptions used to determine these distances have caused varying estimates of the Hubble constant. [2]

The observations of astronomer Walter Baade led him to define distinct "populations" for stars (Population I and Population II). The same observations led him to discover that there are two types of Cepheid variable stars. Using this discovery he recalculated the size of the known universe, doubling the previous calculation made by Hubble in 1929. [47] [48] [49] He announced this finding to considerable astonishment at the 1952 meeting of the International Astronomical Union in Rome.

In October 2018, scientists presented a new third way (two earlier methods, one based on redshifts and another on the cosmic distance ladder, gave results that do not agree), using information from gravitational wave events (especially those involving the merger of neutron stars, like GW170817), of determining the Hubble constant. [50] [51]

In July 2019, astronomers reported that a new method to determine the Hubble constant, and resolve the discrepancy of earlier methods, has been proposed based on the mergers of pairs of neutron stars, following the detection of the neutron star merger of GW170817, an event known as a dark siren. [52] [53] Their measurement of the Hubble constant is 73.3 +5.3
−5.0 (km/s)/Mpc. [54]

Also in July 2019, astronomers reported another new method, using data from the Hubble Space Telescope and based on distances to red giant stars calculated using the tip of the red-giant branch (TRGB) distance indicator. Their measurement of the Hubble constant is 69.8 +1.9
−1.9 (km/s)/Mpc. [55] [56] [57]

Earlier measurement and discussion approaches Edit

For most of the second half of the 20th century, the value of H 0 > was estimated to be between 50 and 90 (km/s)/Mpc .

The value of the Hubble constant was the topic of a long and rather bitter controversy between Gérard de Vaucouleurs, who claimed the value was around 100, and Allan Sandage, who claimed the value was near 50. [58] In 1996, a debate moderated by John Bahcall between Sidney van den Bergh and Gustav Tammann was held in similar fashion to the earlier Shapley–Curtis debate over these two competing values.

This previously wide variance in estimates was partially resolved with the introduction of the ΛCDM model of the universe in the late 1990s. With the ΛCDM model observations of high-redshift clusters at X-ray and microwave wavelengths using the Sunyaev–Zel'dovich effect, measurements of anisotropies in the cosmic microwave background radiation, and optical surveys all gave a value of around 70 for the constant. [ citation requise ]

More recent measurements from the Planck mission published in 2018 indicate a lower value of 67.66 ± 0.42 , although, even more recently, in March 2019, a higher value of 74.03 ± 1.42 has been determined using an improved procedure involving the Hubble Space Telescope. [59] The two measurements disagree at the 4.4σ level, beyond a plausible level of chance. [60] The resolution to this disagreement is an ongoing area of research. [61]

See table of measurements below for many recent and older measurements.

Acceleration of the expansion Edit

A value for q measured from standard candle observations of Type Ia supernovae, which was determined in 1998 to be negative, surprised many astronomers with the implication that the expansion of the universe is currently "accelerating" [62] (although the Hubble factor is still decreasing with time, as mentioned above in the Interpretation section see the articles on dark energy and the ΛCDM model).

Matter-dominated universe (with a cosmological constant) Edit

Matter- and dark energy-dominated universe Edit

If the universe is both matter-dominated and dark energy-dominated, then the above equation for the Hubble parameter will also be a function of the equation of state of dark energy. So now:

Si w is constant, then

If dark energy does not have a constant equation-of-state w, then

Other ingredients have been formulated recently. [64] [65] [66]

Hubble time Edit

This is slightly different from the age of the universe which is approximately 13.8 billion years. The Hubble time is the age it would have had if the expansion had been linear, and it is different from the real age of the universe because the expansion is not linear they are related by a dimensionless factor which depends on the mass-energy content of the universe, which is around 0.96 in the standard ΛCDM model.

We currently appear to be approaching a period where the expansion of the universe is exponential due to the increasing dominance of vacuum energy. In this regime, the Hubble parameter is constant, and the universe grows by a factor e each Hubble time:

Likewise, the generally accepted value of 2.27 Es −1 means that (at the current rate) the universe would grow by a factor of e 2.27 > in one exasecond.

Over long periods of time, the dynamics are complicated by general relativity, dark energy, inflation, etc., as explained above.

Hubble length Edit

Hubble volume Edit

Multiple methods have been used to determine the Hubble constant. "Late universe" measurements using calibrated distance ladder techniques have converged on a value of approximately 73 km/s/Mpc . Since 2000, "early universe" techniques based on measurements of the cosmic microwave background have become available, and these agree on a value near 67.7 km/s/Mpc . (This is accounting for the change in the expansion rate since the early universe, so is comparable to the first number.) As techniques have improved, the estimated measurement uncertainties have shrunk, but the range of measured values has not, to the point that the disagreement is now statistically significant. This discrepancy is called the Hubble tension. [68] [69] [70]

As of 2020 [update] , the cause of the discrepancy is not understood. In April 2019, astronomers reported further substantial discrepancies across different measurement methods in Hubble constant values, possibly suggesting the existence of a new realm of physics not currently well understood. [60] [71] [72] [73] [74] By November 2019, this tension had grown so far that some physicists like Joseph Silk had come to refer to it as a "possible crisis for cosmology", as the observed properties of the universe appear to be mutually inconsistent. [75] In February 2020, the Megamaser Cosmology Project published independent results that confirmed the distance ladder results and differed from the early-universe results at a statistical significance level of 95%. [76] In July 2020, measurements of the cosmic background radiation by the Atacama Cosmology Telescope predict that the Universe should be expanding more slowly than is currently observed. [77]


Hubble’s Law

We need to be fair here: Edwin Hubble‘s discoveries were indipendently found by Georges Lemaître too. So the law should be called Hubble-Lemaître law. But still, in the scientific community, everybody recalls Hubble’s name only. That is why we wanted to put a feature image above that portraits both scientists. We ask forgiveness to Lemaître, but we shall follow the universal terminology.

Hubble’s law gave the birth to modern cosmology because it has found evidence of a striking fact about our observable universe: the universe is expanding.

This lecture will illustrate the path to the discovery of such an outstanding fact and will also give the mathematical rule of such discovery.

We have learnt from the Nature of Light lecture that light is an EM radiation, and we can obtain the spectrum of all EM radiations, practically the “fingerprint” of the examined EM radiation. So, as all the astronomers do, Edwing Hubble had a natural inclination to attach a spectrograph to his telescope for any observations. To his great astonishment, he found out that several nebulae appeared to be completely different objects, much farther than expected. They were entire galaxies, not nebulae, distant islands of stars, most of them presenting an overwhelming feature: a red shift of their spectra. In other words, given a single element in the spectrum, its absortion lines were shifted towards the longer wavelenghts. According to the Doppler Effect this could only mean that the objects observed were all moving away from the Earth.

By observing the apparent brightness and pulsation periods of Cepheid variables in several galaxies, he calculated the distance of those objects realizing that these objects were much farther away than expected, outside our own galaxy itself.

We will talk about Cepheid variables, but for now let’s say that those variable stars can be used as standard candles and by calculating their pulsating period and directly relate it to their luminosity, we obtain their distance.

Several galaxies were observed in the same fashion, and Hubble (and Lemaître, to be fair) obtained a direct relation between distance and Doppler Shift (in this case, a red shift). We have learnt this in the lecture about the Doppler effect:

So he managed to calculate the velocity at which the objects were moving away. Putting all things together, he issued this chart in 1929:

You can see that there is a direct relation between the recession velocity of a galaxy and its distance from the Earth. This relation Ho has been calculated as: 71 km/s/Mpc:

It is obviously noted from the chart above that this direct relation (Ho) is not really precise: the positions of the galaxies in the chart are almost consistent to a straight diagonal line, but there are few difficulties: the exact determination of their distance. As the observations become more precise, the Hubble constant Ho has been more and more refined, and the charts related to it appeared more and more precise:

However, observations of Hubble Space Telescope to Cepheid variables and galaxies as far away as 30 Mpc (100 million ly) have lead the value of Ho to 73/km/s/Mpc. So, because the value of Ho is still somewhat uncertain, astronomers often prefer to express the distance of remote galaxies in terms of red shift z (which can be measured very accurately), thus creating a Hubble law chart like this:

Where the value of z is on the x-axis against the value of Δm on the y-axis.

The cosmological implications of such a discovery is that, at very large scales, the universe is expanding, inflating. That concept has lead scientists to the idea of an inflationary universe which started its expansion immediately after the Big Bang. This was a revolution that lead Einstein himself to abandon the idea of a constante cosmologique, a factor in the equation to preserve a stationary idea of the universe.

Not all the galaxies show a red shift, though. There are many of them, in our Local Group, that show a blue shift (approaching). Cosmically speaking, these galaxies are part of a neighbourhood of galaxies (including M31 Andromeda Galaxy) who are moving towards us due to gravitational effects.

But what does an expanding universe exactly mean?

Well, there is no exact explanation for that, because we enter the realm of out-of-ordinary experience for us human beings. For a start, the universe is NOT expanding inside a container, because there is no container in the first place. Therefore, it is already quite difficult for our limited minds to understand in depth the concept of an expanding universe. However, we can describe the general characteristics of such an expansion. Comment? With a raisin bread inflating from the action of yeast!

It is important to point out that each of the raisin moves away from each other, but there is really no center of inflation: If we were onboard another raisin we would see all the other raisin moving away from us. Likewise, our Milky Way is not at the center of the universe, but every single galaxy is moving away from the other, except the ones who are moving towards another due to gravitational effects (Andromeda Galaxy towards the Milky Way).

How much the remote objects move away one another? We saw that it does depend on their distance. For example, quasar 3C273 in Virgo constellation, moves at 51,000 km/s away from us, as we see in this example. And the more it moves away, the more recession speed it will have.

Such a speed it is quite remarkable, but if we look back at the origins of our universe, something really astonishing comes up: the initial expansion of the universe, at the very early stages after the Big Bang, was faster than the speed of light itself!

Of course you know that nothing can be faster than the speed of light c. But this is true INSIDE our universe, in other words, inside the container of all the laws of physics that we know. However, the container itself expanded faster than c and this does not break any known law of physics.

As a matter of fact, there are objects that are so distant that their recession speeds go beyond the speed of light, but this cannot be assessed by the Doppler effect. We will talk about this when we will cover the concept of Cosmological Shift.


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He was born in La Crosse, Wisconsin to D. D. MacMillan, who was in the lumber business, and Mary Jane McCrea. His brother, John H. MacMillan, headed the Cargill Corporation from 1909 to 1936. MacMillan graduated from La Crosse High School in 1888. In 1889 he attended Lake Forest College, then entered the University of Virginia. Later in 1898 he earned an A.B. degree from Fort Worth University, which was then a Methodist university in Texas. He performed his graduate work at the University of Chicago, earning a master's degree in 1906 and a PhD in 1908. In 1907, prior to completing his PhD, he joined the staff of the University of Chicago as a research assistant in geology. In 1908 he became an associate in mathematics, then in 1909 he began instruction in astronomy at the same institution. His career as a professor began in 1912 when he became an assistant professor. In 1917 the U.S. declared war on Germany, and Dr. MacMillan served as a major in the U.S. army's ordnance department during World War I. Following the war he became associate professor in 1919, then full professor in 1924. MacMillan retired in 1936. [1] [3] [4]

In a 1958 paper about MacMillan's work on cosmology, Richard Schlegel introduced MacMillan as "best known to physicists for his three-volume Classical Mechanics" that remained in print for decades after MacMillan's 1936 retirement. [1] MacMillan published extensively on the mathematics of the orbits of planets and stars. In the 1920s, MacMillan developed a cosmology that presumed an unchanging, steady-state model of the universe. This was uncontroversial at the time, and indeed in 1918 Albert Einstein had also sought to adapt his relativity theories to the model using a cosmological constant. [5] MacMillan accepted that the radiance of stars came from then unknown processes that converted their mass into radiant energy. This perspective suggested that individual stars and the universe itself would ultimately go dark, which was called the "heat death" of the universe. MacMillan avoided the conclusion about the universe through a mechanism later known as the "tired-light hypothesis". He speculated that the light emitted by stars might re-create matter in its travels through space. [2]

MacMillan's work on cosmology lost influence in the 1930s after Hubble's Law became accepted. Edwin Hubble's 1929 publication, and earlier work by Georges Lemaître, reported on observations of entire galaxies far from the earth and its galaxy. The further away a galaxy is, the faster it is apparently moving un moyen from the earth. Hubble's Law strongly suggested that universe is expanding. In 1948, a new version of a steady-state cosmology was proposed by Bondi, Gold, and Hoyle that was consistent with the measurements on distant galaxies. While the authors were apparently not aware of MacMillan's earlier work, there were substantial similarities. [1] [2] With the observation of the cosmic microwave background (CMB) in 1965, steady-state models of the universe have been rejected by most astronomers and physicists. The CMB is a prediction of the Big Bang model of an expanding universe.

MacMillan also had a distaste for Einstein's relativity theories. In a published debate in 1927, Macmillan invoked "postulates of normal intuition" to argue against them. He objected to the theories' inconsistency with an absolute scale of time. Einstein's theories predict that an observer will see that rapidly moving clocks tick more slowly than the observer's own clock. Later experiments amply confirmed this "time dilation" prediction of relativity theory. [6]

In an Associated Press report Dr. MacMillan speculated on the nature of interstellar civilizations, believing that they would be vastly more advanced than our own. "Out in the heavens, perhaps, are civilizations as far above ours as we are above the single cell, since they are so much older than ours." [ citation requise ]


Hubble law

In 1929 Edwin Hubble published his landmark discovery that distant spiral "nebulae" are receding from us at speeds proportional to their distances, implying that the Universe is expanding at a constant rate.

The linear relationship between the distance of a galaxy (D) and its cosmological recessional velocity (V) V = HxD, where H is Hubble's constant.

Hubble law - the principle that a distant galaxy's recessional velocity is proportional to its distance from Earth .

Now let's return to the discussion of the astronomer Hubble. Hubble, you will recall, determined the distance to the Andromeda galaxy by finding a Cepheid variable star there. This settled the question as to whether or not the spiral nebula were galaxies.

Binney, J. and Tremaine, S. Galactic Dynamics. Princeton, NJ: Princeton University Press, 1987.

- (n.)
The linear relation between the velocity of recession of a distant object and its distance from us, v = H0d.
human genome project - (n.) .

27.1 Quasars, 29.1 The Age of the Universe
Hubble Space Telescope6.2 Telescopes Today, 6.5 Observations outside Earth's Atmosphere, 6.5 Observations outside Earth's Atmosphere, 27.1 Quasars, 27.2 Supermassive Black Holes: What Quasars Really Are
Hubble time29.1 The Age of the Universe .

Law proposed by Edwin hubble in his landmark paper of 1929 claiming a linear relation between the distance of galaxies from us and their velocity of recession, deduced from the redshift in their spectra. The law can be stated as:
v = H0d .

with time variable Hubble parameter is satisfied exactly at all times by the metric radial distance D(t) which is the spatial separation at the common time t, so
"velocity" = dD/dt = H(t)D(t).

such an important discovery?
What does the value of the Hubble Constant tell us?
What methods do astronomers use to determine the mass of galaxies, and what are the limitations of those methods?
What is the significance of the Mass-to-Luminosity ratio?

This relationship is known as the

and the constant of proportionality H is the Hubble Constant. (See Figure 1.)
Figure 1
The Hubble Relationship and Law (Hubble 1929).

Bulk motions of distant galaxies deviating from the Hubble flow. voir

HUBBLE CONSTANT: The constant of proportionality (designated H) between recession velocity and distance in the

. It is a constant of proportionality but not a constant in time, because it can change over the history of the universe.

Hubble constant The proportionality constant relating velocity and distance in the

the value, now around 75 km/s/Mpc, changes with time as the Universe expands. Hubble time Numerically the inverse of the Hubble constant it represents, in order of magnitude, the age of the universe.

According to this law, known as the

, the greater the distance of a galaxy, the faster it recedes. Derived from theoretical considerations and confirmed by observations, the velocity-distance law has made secure the concept of an expanding universe.

(with our adopted value of the Hubble constant H0 = 65 km/s/Mpc), we obtain distances of 660 Mpc for 3C 273 and 1340 Mpc for 3C 48. (More Precisely 25-1 discusses in more detail how these distances are determined and what they mean).

Hubble constant - the proportionality constant that arises from the

, the relationship between a galaxy's expansion velocity and the distance to that galaxy. An accurate value of the Hubble constant is required to know the critical density of the universe, as well as the age of the universe.

It should be noted that, on very large scales, Einstein's theory predicts departures from a strictly linear

. The amount of departure, and the type, depends on the value of the total mass of the universe. In this way a plot of recession velocity (or redshift) vs.

Not only does this background radiation demonstrate that such a big bang occurred, the speed of the galaxies increase with increasing distance from us (also called the

). With the age of the Universe at 13.7 billion years, we now have one variable solved when we run computer simulations of our Universe.

The premise of the method lies in the "

" which states that due to the general expansion of the universe, the velocity at which a galaxy is receding is proportional to the distance of that galaxy from us. Galaxies having the same redshift are thought to reside at the same distance from earth.

This motion can cause confusion when looking at a solar or galactic spectrum, because the expected redshift based on the simple

To do this, they must be moving very fast. This is exactly what the

shows! Furthermore, aliens living in other galaxies observed the exact same pattern from their galaxies. No matter where you stand, the rest of the Universe appears to be moving smoothly away from your position.

Q: Will the recommendation to rename the

to the Hubble-Lemaître law lead to other renamings?

In 1929, American astronomer Edwin Hubble matched up redshifts with distance estimates to the galaxies and uncovered something remarkable: the farther away a galaxy, the faster it's receding. This relation, the

, was renamed in 2018 by the International Astronomical Union to the Hubble-Lemaître law.


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