imported>Alex NB OT: унификация языковых шаблонов

2025-11-15T11:09:13Z

унификация языковых шаблонов

Новая страница

'''Зако́н Ха́ббла''' (или '''закон Хаббла — Леметра'''<ref>В 2018 году на Генеральной ассамблее [[Международный астрономический союз|Международного астрономического союза]] была принята резолюция, рекомендующая использовать название «закон Хаббла — Леметра». Однако эта рекомендация вызвала ряд протестов как «сомнительная с исторической, научной и философской точек зрения», см. ''Cormac O'Raifeartaigh, Michael O'Keeffe.'' [https://arxiv.org/abs/1909.07731 Redshifts versus paradigm shifts; against renaming Hubble's Law] {{Wayback|url=https://arxiv.org/abs/1909.07731 |date=20220208123838 }}</ref>, закон всеобщего разбегания галактик) — [[Космология|космологический]] закон, описывающий [[расширение Вселенной]]. В статьях и научной литературе в зависимости от её специализации и даты публикаций он формулируется по-разному<ref name="zasopostnov_rubakov_vainberg"/><ref>{{публикация |1=книга |часть=Хаббла закон |часть ответственный=[[Новиков, Игорь Дмитриевич|Новиков И. Д.]] |заглавие=Физика космоса: Маленькая энциклопедия |год=1986 |ответственный=Редкол.: [[Сюняев, Рашид Алиевич|Р. А. Сюняев]] (Гл. ред.) и др |издание=2-е изд |место=М. |издательство=[[Советская энциклопедия (издательство)|Советская энциклопедия]] |тираж=70000 |страницы=709 |страниц=783 |ссылка=http://www.astronet.ru/db/FK86/ |ссылка часть=http://www.astronet.ru/db/msg/1188287 |архив дата=2022-04-01 |архив=https://web.archive.org/web/20220401053637/http://www.astronet.ru/db/FK86/ }}</ref><ref>[dic.academic.ru/dic.nsf/enc_physics/5158/ХАББЛА Хаббла закон] // Физическая энциклопедия. В 5 томах.</ref>.

Классическое определение:
: <math>v = H_0 r,</math>
где <math>v</math> — скорость галактики, <math>r</math> — расстояние до неё, а <math>H_0</math> — коэффициент пропорциональности, сегодня называемый [[постоянная Хаббла|постоянной Хаббла]].

Однако в современных работах наблюдателей эта зависимость принимает вид
: <math>cz = H_0 r,</math>
где ''с'' — скорость света, а ''z'' — [[красное смещение]]. Также, последнее является стандартным обозначением расстояния во всех современных космологических работах.

Третий вид закона Хаббла можно встретить в теоретических публикациях:
: <math>H = \frac{\dot a(t_1)}{a(t_1)},</math>
где <math>a</math> — масштабный фактор, зависящий только от времени, <math>\dot a</math> — его производная по времени.

Закон Хаббла является одним из основных наблюдаемых фактов в [[Космология|космологии]]. С его помощью можно примерно оценить время расширения Вселенной (так называемый Хаббловский возраст [[Вселенная|Вселенной]]):
: <math>t_H = \frac{r}{V} = \frac{1}{H_0}.</math>
Эта величина с точностью до численного множителя порядка единицы соответствует возрасту Вселенной, рассчитываемому по [[Вселенная Фридмана|стандартной космологической модели Фридмана]].

== История открытия ==
[[Файл:Оригинальный график Хаббла.png|320px|thumb|left|График из оригинальной работы [[Хаббл, Эдвин|Хаббла]] [[1929 год]]а]]

В 1913—1914 годах американский астроном [[Слайфер, Весто Мелвин|Весто Слайфер]] установил, что [[Галактика Андромеды|Туманность Андромеды]] и ещё более десятка небесных объектов движутся относительно Солнечной системы с огромными скоростями (порядка 1000 км/с). Это означало, что все они находятся за пределами [[Галактика|Галактики]] (ранее многие астрономы полагали, что туманности представляют собой формирующиеся в нашей Галактике планетные системы). Другой важный результат: все исследованные Слайфером туманности, кроме трёх, удалялись от Солнечной системы. В 1917—1922 годах Слайфер получил дополнительные данные, подтвердившие, что скорость почти всех внегалактических туманностей направлена прочь от Солнца. [[Эддингтон, Артур|Артур Эддингтон]] на основе обсуждавшихся в те годы [[Космология|космологических]] моделей [[Общая теория относительности|Общей теории относительности]] предположил, что этот факт отражает общий природный закон: [[Расширение Вселенной|Вселенная расширяется]], и чем дальше от нас астрономический объект, тем больше его относительная скорость.

Вид закона для расширения Вселенной был установлен экспериментально для галактик бельгийским учёным [[Леметр, Жорж|Жоржем Леметром]] в [[1927 год]]у<ref>[http://www.nature.com/news/2011/110627/full/news.2011.385.html Edwin Hubble in translation trouble] {{Wayback|url=http://www.nature.com/news/2011/110627/full/news.2011.385.html |date=20170321202918 }}. Nature News.</ref>, а позже — знаменитым [[Хаббл, Эдвин|Эдвином Хабблом]] в [[1929 год]]у с помощью 100-дюймового (254 см) телескопа обсерватории [[Маунт-Вилсон]], который позволил разрешить ближайшие галактики на звезды. Среди них были [[цефеиды]], используя зависимость «период — светимость» которых, Хаббл измерил расстояние до них, а также [[красное смещение]] галактик, позволяющее определить их радиальную скорость.

Полученный Хабблом коэффициент пропорциональности составлял около 500 км/с на [[мегапарсек]]. Современное значение составляет по разным оценкам {{nobr|74,03 ± 1,42 (км/с)/Мпк}}<ref>{{Статья |автор=Dan Scolnic, Lucas M. Macri, Wenlong Yuan, Stefano Casertano, Adam G. Riess |год=2019-03-18 |arxiv=1903.07603 |bibcode=2019ApJ...876...85R |doi=10.3847/1538-4357/ab1422 |язык=en |заглавие=Large Magellanic Cloud Cepheid Standards Provide a 1 % Foundation for the Determination of the Hubble Constant and Stronger Evidence for Physics Beyond ΛCDM}}</ref> или {{nobr|67,4 ± 0,5 (км/с)/Мпк}}<ref>{{Статья |автор=M. Lilley, P. B. Lilje, M. Liguori, A. Lewis, F. Levrier |год=2018-07-17 |arxiv=1807.06209 |язык=en |заглавие=Planck 2018 results. VI. Cosmological parameters}}</ref>. Столь существенное отличие от результатов Эдвина Хаббла обеспечивают два фактора: отсутствие поправки нуль-пункта зависимости «период — светимость» на поглощение (которое тогда ещё не было открыто) и существенный вклад собственных скоростей в общую скорость для местной группы галактик<ref name="efremov">{{cite web |author=Ю. Н. Ефремов |url=http://www.astronet.ru/db/msg/1198709 |title=Постоянная Хаббла |publisher=[[Астронет]] |access-date=2009-10-29 |archive-date=2011-08-11 |archive-url=https://www.webcitation.org/60r7gd7of?url=http://www.astronet.ru/db/msg/1198709 |url-status=live }}</ref>.

== Теоретическая интерпретация наблюдений ==
{{main|Вселенная Фридмана}}
[[Файл:Hubble_invar.gif|right|thumb|450px|График, иллюстрирующий независимость закона Хаббла от положения галактики, из которой производится наблюдение. Слева: точка наблюдения — галактика А, справа: точка наблюдения — галактика В]]
Современное объяснение наблюдений даётся в рамках Вселенной Фридмана. Допустим есть источник, расположенный в сопутствующей системе на расстоянии {{math|''r''1}} от наблюдателя. Приёмная аппаратура наблюдателя регистрирует фазу приходящей волны. Рассмотрим два интервала между точками с одной и той же фазой<ref name="zasopostnov_rubakov_vainberg">
* {{книга
|автор = А. В. Засов., К. А. Постнов
|заглавие = Общая астрофизика
|ссылка = https://archive.org/details/isbn_5850991697
|место = Фрязино
|издательство = Век 2
|год = 2006
|страницы = [https://archive.org/details/isbn_5850991697/page/n419 421]—432
|страниц = 496
|isbn = 5-85099-169-7
}}
* {{книга
|автор = Д. С. Горбунов, В. А. Рубаков
|страницы = 45—80
|заглавие = Введение в теорию ранней Вселенной: Теория горячего Большого взрыва
|место = Москва
|издательство = ЛКИ
|год = 2008
|страниц = 552
|isbn = 978-5-382-00657-4
}}
* {{книга
|автор = Стивен Вайнберг
|страницы = [https://archive.org/details/isbn_9785453000401/page/n20 21]—81
|заглавие = Космология
|ссылка = https://archive.org/details/isbn_9785453000401
|место = Москва
|издательство = УРСС
|год = 2013
|страниц = 608
|isbn = 978-5-453-00040-1
}}
</ref>:
: <math>\frac{\delta t_1}{\delta t_0} = \frac{\nu_0}{\nu_1} \equiv 1 + z.</math>
С другой стороны, для световой волны в [[Вселенная Фридмана#Метрика Фридмана — Робертсона — Уокера|принятой метрике]] выполняется равенство
: <math>dt = \pm a(t) \frac{dr}{\sqrt{1 - kr^2}}.</math>

Проинтегрировав это уравнение, получим
: <math>\int\limits_{t_0}^{t_1} \frac{dt}{a(t)} = \int\limits_0^{r_c} \frac{dr}{\sqrt{1 - kr^2}}.</math>
Учитывая что в сопутствующих координатах {{mvar|r}} не зависит от времени, а также малость длины волны относительно радиуса кривизны Вселенной, получим соотношение
: <math>\frac{\delta t_1}{a(t_1)} = \frac{\delta t_0}{a(t_0)}.</math>
Если теперь его подставить в первоначальное соотношение, то
: <math>1 + z = \frac{a(t_0)}{a(t_1)}.</math>
Разложим {{math|''a''(''t'')}} в [[ряд Тейлора]] с центром в точке {{math|''a''(''t''{{sub|1}})}} и учтём члены только первого порядка:
: <math>a(t) = a(t_1) + \dot a(t_1) (t - t_1).</math>
После приведения членов и домножения на {{mvar|c}}:
: <math>cz = \frac{\dot a(t_1)}{a(t_1)} c(t - t_1) = HD.</math>
Соответственно, константа Хаббла
: <math>H = \frac{\dot a(t_1)}{a(t_1)}.</math>

== Оценка постоянной Хаббла и её физический смысл ==
{{main|Постоянная Хаббла|Шкала расстояний|}}
[[Файл:Hubbleconstants_color.png|Наиболее известные оценки и измерения постоянной Хаббла за последние 20 лет|мини|900px|центр]]
В процессе расширения, если оно происходит равномерно, постоянная Хаббла должна уменьшаться, и индекс «0» при её обозначении указывает на то, что величина {{math|''Н''0}} относится к современной эпохе. Величина, обратная постоянной Хаббла, должна быть в таком случае равна времени, прошедшему с момента начала расширения, то есть [[Вселенная|возрасту Вселенной]].

Значение {{math|''Н''0}} определяется по наблюдениям галактик, расстояния до которых измерены без помощи красного смещения (прежде всего, по ярчайшим [[Звезда|звёздам]] или [[Цефеиды|цефеидам]]). Большинство независимых оценок {{math|''Н''0}} дают для этого параметра значение {{nobr|66—78 км/с}} на [[мегапарсек]]. Это означает, что галактики, находящиеся на расстоянии {{nobr|100 [[мегапарсек]]}}, удаляются от нас со скоростью {{nobr|6600—7800 км/с}}. По состоянию на 2019 год значения, полученные путём вычисления расстояний до галактик по светимости наблюдающихся в них [[Цефеиды|цефеид]] на [[Хаббл (телескоп)|космическом телескопе «Хаббл»]], дают оценку 74,03 ± 1,42 (км/c)/Мпк<ref>{{Статья |автор=Dan Scolnic, Lucas M. Macri, Wenlong Yuan, Stefano Casertano, Adam G. Riess |год=2019-03-18 |doi=10.3847/1538-4357/ab1422 |язык=en |заглавие=Large Magellanic Cloud Cepheid Standards Provide a 1 % Foundation for the Determination of the Hubble Constant and Stronger Evidence for Physics Beyond ΛCDM |ссылка=https://arxiv.org/abs/1903.07603v2 |издание= |archive-date=2019-07-14 |archive-url=https://web.archive.org/web/20190714185332/https://arxiv.org/abs/1903.07603v2 }}</ref>, а значения, полученные с помощью измерения параметров реликтового излучения на [[Планк (космическая обсерватория)|космической обсерватории «Планк»]], показали значение 67,4 ± 0,5 (км/c)/Мпк<ref>{{Статья |автор=M. Lilley, P. B. Lilje, M. Liguori, A. Lewis, F. Levrier |год=2018-07-17 |язык=en |заглавие=Planck 2018 results. VI. Cosmological parameters |ссылка=https://arxiv.org/abs/1807.06209v1 |издание= |archive-date=2019-04-26 |archive-url=https://web.archive.org/web/20190426111023/https://arxiv.org/abs/1807.06209v1 }}</ref> по состоянию на 2018 год.

Проблема оценки {{math|''Н''0}} осложняется тем, что, помимо космологических скоростей, обусловленных расширением Вселенной, галактики ещё обладают собственными (пекулярными) скоростями, которые могут составлять несколько сотен км/с (для членов массивных [[скопление галактик|скоплений галактик]] — более {{nobr|1000 км/с}}). Это приводит к тому, что закон Хаббла плохо выполняется или совсем не выполняется для объектов, находящихся на расстоянии ближе 10—15 млн [[Световой год|световых лет]], то есть как раз для тех галактик, расстояния до которых наиболее надёжно определяются без красного смещения.

С другой стороны, если подставить в формулу красного смещения <math>z = H_0 t</math> время, равное одному [[Период колебаний|периоду колебания]] [[фотон]]а <math>T = 1/\nu,</math> то получим, что постоянная Хаббла — это величина, на которую уменьшается [[частота]] фотона за один период колебания вне зависимости от [[длина волны|длины волны]], и чтобы определить, насколько уменьшилась частота фотона, надо постоянную Хаббла умножить на число совершённых колебаний: <math>\nu_n = n H_0.</math>

== Аналоги закона Хаббла в других областях астрофизики ==
Линейный закон роста скорости расширения с расстоянием наблюдается также для многих [[Планетарная туманность|планетарных туманностей]] (так называемый Hubble-like flow)<ref>{{Cite web |url=http://adsabs.harvard.edu/full/2004ASPC..313..148C |title=Corradi, R. L. M., Multiple, Coeval and Hubble-Like Bipolar Outflows |access-date=2014-11-10 |archive-date=2019-12-24 |archive-url=https://web.archive.org/web/20191224095807/http://adsabs.harvard.edu/full/2004ASPC..313..148C |url-status=live }}</ref><ref>{{Cite web |url=https://paperity.org/p/39101458/the-expansion-proper-motions-of-the-planetary-nebula-ngc-6302-from-hubble-space-telescope |title=C. Szyszka et al., The expansion proper motions of the planetary nebula NGC 6302 from Hubble Space Telescope imaging |access-date=2020-06-23 |archive-date=2019-12-24 |archive-url=https://web.archive.org/web/20191224095821/https://paperity.org/p/39101458/the-expansion-proper-motions-of-the-planetary-nebula-ngc-6302-from-hubble-space-telescope |url-status=live }}</ref><ref>{{Cite web |url=https://books.google.ru/books?id=3dpaBzRbanMC&pg=PA196&lpg=PA196&dq=planetary+nebulae+hubble+like+law&source=bl&ots=rAInnC5bC0&sig=2kM7TjusU46W-XG-Uiozwb7ZA0s&hl=ru&sa=X&ei=L09gVNq3L4isOvyegZgJ&ved=0CF0Q6AEwCw#v=onepage&q=planetary%20nebulae%20hubble%20like%20law&f=false |title=Planetary Nebulae in Our Galaxy and Beyond |access-date=2017-10-04 |archive-date=2014-11-10 |archive-url=https://web.archive.org/web/20141110091746/http://books.google.ru/books?id=3dpaBzRbanMC&pg=PA196&lpg=PA196&dq=planetary+nebulae+hubble+like+law&source=bl&ots=rAInnC5bC0&sig=2kM7TjusU46W-XG-Uiozwb7ZA0s&hl=ru&sa=X&ei=L09gVNq3L4isOvyegZgJ&ved=0CF0Q6AEwCw#v=onepage&q=planetary%20nebulae%20hubble%20like%20law&f=false |url-status=live }}</ref>.

== См. также ==
* [[Объём Хаббла]]

== Примечания ==
{{примечания}}

== Ссылки ==

* {{статья
|автор = Edwin Hubble
|заглавие = [https://www.pnas.org/content/pnas/15/3/168.full.pdf A relation between distance and radial velocity among extra-galactic nebulae]
|издание = Proc. N. A. S.
|volume = 15
|год = 1929
|pages = 168—173
|язык = en
}}
* ''G.A. Tammann''. [https://arxiv.org/abs/astro-ph/0208176/ A Retro- and Pro-Spective Note]{{ref|en}}
* ''G.A. Tammann''. [https://arxiv.org/abs/astro-ph/0512584/ The Ups and Downs of the Hubble Constant]{{ref|en}}
* ''С. Б. Попов, А. В. Топоренский''. [http://www.astronet.ru/db/msg/1307314 Не боги расширение вселенной наблюдают]
* ''С. Б. Попов, А. В. Топоренский''. [http://www.modcos.com/articles.php?id=164&idcom=382 За горизонтом вселенских событий]
* {{cite web|author = Adam G. Riess и др.|title = A Redetermination of the Hubble Constant with the Hubble Space Telescope from a Differential Distance Ladder|url = http://arxiv.org/abs/0905.0695 }}

{{Внешние ссылки}}
{{Космология}}

[[Категория:Космология]]
[[Категория:Именные законы и правила|Хаббла]]

Закон Хаббла - История изменений

imported>Alex NB OT: унификация языковых шаблонов