Hubble-Konstante

Hubble's Gesetz oder Hubble-Lemaître's Gesetz ist die Bezeichnung für die Beobachtung, dass:

Alle im tiefen Weltraum beobachteten Objekte haben eine Dopplerverschiebung - gemessene Geschwindigkeit relativ zur Erde und zueinander;
Die durch Doppler-Verschiebung gemessene Geschwindigkeit von Galaxien, die sich von der Erde entfernen, ist proportional zu ihrer Entfernung von der Erde und allen anderen interstellaren Körpern.

Tatsächlich dehnt sich das Raum-Zeit-Volumen des beobachtbaren Universums aus, und das Hubble'sche Gesetz ist die direkte physikalische Beobachtung dessen. Es ist die Grundlage für den Glauben an die Expansion des Universums und ein oft zitierter Beweis zur Unterstützung des Urknallmodells.

Obwohl das Gesetz weitgehend Edwin Hubble zugeschrieben wird, wurde es von Georges Lemaître in einem Artikel von 1927 erstmals aus den Gleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie abgeleitet. Dort schlug er vor, dass das Universum expandiert, und schlug einen Wert für die Expansionsrate vor, der jetzt als Hubble-Konstante bezeichnet wird. Zwei Jahre später bestätigte Edwin Hubble die Existenz dieses Gesetzes und bestimmte einen genaueren Wert für die Konstante, die jetzt seinen Namen trägt. Die Rückzugsgeschwindigkeit der Objekte wurde aus ihren Rotverschiebungen abgeleitet, von denen viele bereits 1917 von Vesto Slipher gemessen und von ihm mit der Geschwindigkeit in Beziehung gesetzt wurden.

Das Gesetz wird oft durch die Gleichung v = H0D ausgedrückt, wobei H0 die Proportionalitätskonstante (die Hubble-Konstante) zwischen der "richtigen Entfernung" D zu einer Galaxie und ihrer Geschwindigkeit v ist (siehe Verwendung der richtigen Entfernung). H0 wird normalerweise in (km/s)/Mpc angegeben, was die Geschwindigkeit einer 1 Megaparsec (3,09×1019 km) entfernten Galaxie in km/s angibt. Der Kehrwert von H0 ist die Hubble-Zeit.

Eine aktuelle Schätzung der Hubble-Konstante aus dem Jahr 2011, bei der eine neue Infrarotkamera des Hubble-Weltraumteleskops (HST) verwendet wurde, um die Entfernung und Rotverschiebung für eine Sammlung astronomischer Objekte zu messen, ergibt einen Wert von H0 = 73,8 ± 2,4 (km/s)/Mpc. Ein alternativer Ansatz unter Verwendung von Daten aus galaktischen Haufen ergab einen Wert von H0 = 67,0 ± 3,2 (km/s)/Mpc.

Es wurde eine Reihe anderer Methoden verwendet, die Zahlen zwischen 70 und 72 (km/s)/Mpc ergaben. Eine neuere Methode (2016), die das älteste Licht im Universum verwendet, legt nahe, dass der Wert der Hubble-Konstante kurz nach Beginn der Expansion 66,53 km/s pro Megaparsec betrug. Dies impliziert, dass die Expansionsrate zugenommen hat.

Absorptionslinien im sichtbaren Spektrum eines Superhaufens entfernter Galaxien (rechts) im Vergleich zu Absorptionslinien im optischen Spektrum der Sonne (links). Pfeile zeigen die Rotverschiebung an. Die Wellenlänge nimmt zum Rot hin und darüber hinaus zu (die Frequenz nimmt ab).

Fragen und Antworten

F: Was ist das Hubble'sche Gesetz?

A: Das Hubble-Gesetz oder Hubble-Lemaître-Gesetz ist eine astronomische Beobachtung, die besagt, dass alle Objekte, die in der Tiefe des Weltraums beobachtet werden, eine Doppler-Verschiebung aufweisen - eine gemessene Geschwindigkeit relativ zur Erde und zu anderen interstellaren Körpern, die proportional zu ihrer Entfernung von ihnen ist. Es besagt auch, dass das Raum-Zeit-Volumen des beobachtbaren Universums expandiert.

F: Wer hat dieses Gesetz zuerst abgeleitet?

A: Das Gesetz wurde erstmals von Georges Lemaître in einem Artikel von 1927 aus den Gleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie abgeleitet.

F: Wer hat seine Existenz bestätigt?

A: Edwin Hubble bestätigte die Existenz des Gesetzes zwei Jahre später und ermittelte einen genaueren Wert für die Konstante, die nun seinen Namen trägt.

F: Wie wurde die Rezessionsgeschwindigkeit gemessen?

A: Die Rezessionsgeschwindigkeit wurde aus der Rotverschiebung abgeleitet, die bereits 1917 von Vesto Slipher gemessen und von ihm mit der Geschwindigkeit in Beziehung gesetzt wurde.

F: Welche Gleichung drückt dieses Gesetz aus?

A: Das Gesetz wird häufig durch die Gleichung v = H0D ausgedrückt, wobei H0 die Proportionalitätskonstante (die Hubble-Konstante) zwischen dem Eigenabstand D zu einer Galaxie und ihrer Geschwindigkeit v ist.

F: In welcher Einheit wird H0 normalerweise angegeben?

A: H0 wird in der Regel in (km/s)/Mpc angegeben, was die Geschwindigkeit einer Galaxie in 1 Megaparsec (3,09×1019 km) Entfernung in km/s angibt.

F: Was wurde über die jüngsten Schätzungen von H0 gesagt? A Eine neuere Schätzung aus dem Jahr 2011 legt nahe, dass H0 = 73,8 ± 2,4 (km/s)/Mpc ist, während ein alternativer Ansatz, der Daten aus Galaxienhaufen verwendet, einen Wert von 67 ± 3,2 (km/s)/Mpc ergibt, während andere Methoden Werte zwischen 70 und 72 (km/s)/Mpc ergeben. Eine neuere Methode aus dem Jahr 2016 deutet darauf hin, dass er kurz nach Beginn der Expansion 66,53 km/s pro Megaparsec betragen haben könnte, was auf eine zunehmende Expansionsrate im Laufe der Zeit hindeutet