Итак, откуда мы знаем, что беспорядочные галактики на снимках телескопа Хаббла находятся от нас за миллиарды световых лет? Все они красного цвета. Почему так? Ответить на этот вопрос правильно поможет астроном Эдвин Хаббл.
Читайте также: Космический R&D центр FireFly Aerospace в Днепре отметит свою первую годовщину https://fakty.com.ua/ua/ukraine/20190528-kosmichnyj-r-d-tsentr-firefly-aerospace-v-dnipri-vidznachyt-svoyu-pershu-richnytsyu/
В 1920-е годы Эдвин Хаббл использовал самый мощный из существовавших тогда телескоп в обсерватории Маунт-Вилсон в Пасадене (штат Калифорния) для наблюдения звезд, называемых цефеиды. Эти цефеиды — переменные звезды, яркость которых меняется регулярно в течение нескольких дней или месяцев, и они удивительно полезны для астрономов, поскольку период их яркости и затемнения напрямую связан с их собственной яркостью. Другими словами, это простое дело: наблюдать за тем, как именно яркая переменная звезда цефеида на самом деле становится ярче и тусклее в течение нескольких месяцев. Если вы знаете, насколько ярок тот или иной объект в действительности, то по тому, насколько ярким он выглядит, вы сможете определить, как далеко он находится от вас. Исследовательский проект Эдвина Хаббла был организован для поиска цефеид в небе и измерения их расстояния от Земли. Во время своих наблюдений он обнаружил две замечательные вещи. Во-первых, он быстро установил, что цефеиды, которые он нашел в так называемых спиральных туманностях, считавшихся в то время облаками светящегося газа на Млечном Пути, на самом деле расположены далеко за пределами нашей галактики. Впервые Хаббл доказал, что во Вселенной есть другие галактики, которые находятся за миллионы световых лет от Земли.
Второе наблюдение Хаббла имело еще большее научное значение. Хотя он вместе с другими учеными был занят изучением спектра света, исходящего от звезд в спиральных туманностях, которые, благодаря Хабблу, сегодня понимаются как другие галактики за пределами Млечного Пути, он быстро заметил, что многие галактики, как оказалось, излучают более красный свет, чем должны были бы. Хаббл посчитал количество «покраснений» в каждой галактике и назвал полученное число красным смещением. Красный свет имеет длину волны больше, чем синий свет, так что видимый свет красного смещения означает лишь то, что длина волны больше, чем ожидалось. Хаббл сделал свое второе великое открытие, построив график красного смещения света от далеких.
Хотя красные смещения впервые были обнаружены в начале XX века, они в действительности были введены в космологический контекст благодаря работе Эдвина Хаббла. Он обнаружил, что существует очень простая связь между расстоянием и красным смещением галактики: чем дальше галактика, тем больше ее красное смещение. Это происходит потому, что свет, который должен передвигаться издалека, «путешествует» дольше, и за время «путешествия» его волна растягивается, потому что Вселенная расширяется.
Чем дальше галактика, тем больше ее красное смещение, то есть тем больше ее свет растягивается. За сотни миллионов лет, в течение которых свет летел к нам, сам Космос растягивался с относительно постоянной скоростью, и он растянул длину волны света прямо пропорционально расстоянию, которое ему пришлось преодолеть. Открытие Хабблом этого так называемого «космологического красного смещения» свидетельствует о том, что мы живем в расширяющейся Вселенной.
Отношение красного смещения к расстоянию до галактики называется постоянной Хаббла. Ее значение на сегодняшний день составляет 68 километров в секунду на мегапарсек. Мегапарсек — это мера расстояния, часто используемая астрономами; 1 мегапарсек составляет 3,3 миллиона световых лет. Что ж, вот еще один повод подумать о законе Хаббла: галактика, расположенная в 3,3 миллиона световых лет от Земли, будет удаляться от нас со скоростью около 70 километров в секунду. Это очень медленно! Галактика, расположенная 6,6 миллионах световых лет от Земли, будет удаляться со скоростью примерно 140 километров в секунду. И далее, если вы просто инвертируете постоянную Хаббла, то вы получите число с единицами времени. Постоянной Хаббла 70 километров в секунду на мегапарсек соответствуют 14,3 миллиарда лет, что можно интерпретировать как возраст Вселенной! Если вы имеете склонность к математике, вы легко сможете вывести это число путем преобразования мегапарсеков в километры.
