Expansiunea Universului a fost descoperită în anii 1920, când astronomii au observat că lumina galaxiilor îndepărtate este deplasată spre roșu, iar deplasarea crește odată cu distanța. Preotul și fizicianul belgian Georges Lemaître a explicat fenomenul în 1927 printr-un Univers în expansiune, iar astronomul american Edwin Hubble a publicat în 1929 relația dintre distanță și viteza de îndepărtare. Relația poartă astăzi numele de legea Hubble–Lemaître.
Ce înseamnă deplasarea spre roșu a luminii galaxiilor?
Deplasarea spre roșu înseamnă că liniile din spectrul unei galaxii apar la lungimi de undă mai mari decât în laborator, adică mutate spre capătul roșu al spectrului. Fiecare element chimic lasă în lumină un „cod de bare” de linii cu poziții precise, astfel că o deplasare a întregului set poate fi măsurată exact. Încă din anii 1910, astronomul american Vesto Slipher constatase că majoritatea „nebuloaselor spirale” au spectre deplasate spre roșu, deci se îndepărtează de noi.
Cum s-a aflat că galaxiile sunt atât de departe?
Distanța galaxiilor a fost aflată cu ajutorul stelelor variabile numite cefeide, a căror strălucire reală poate fi dedusă din perioada pulsației. Relația dintre perioadă și luminozitate a fost descoperită în 1912 de astronoma americană Henrietta Leavitt. În 1924, Hubble a identificat cefeide în nebuloasa Andromeda și a arătat că aceasta se află mult în afara Căii Lactee, deci este o galaxie separată. Combinând distanțele cu vitezele măsurate de Slipher și de alții, a obținut relația care îi poartă numele.
Ce spune legea Hubble–Lemaître?
Legea Hubble–Lemaître spune că viteza cu care o galaxie îndepărtată se depărtează de noi este proporțională cu distanța până la ea. Factorul de proporționalitate se numește constanta Hubble și se exprimă în kilometri pe secundă pe megaparsec, unde un megaparsec înseamnă aproximativ 3,26 milioane de ani-lumină.
- La o constantă de circa 70 km/s/Mpc, o galaxie aflată la 100 Mpc se îndepărtează cu aproximativ 7.000 km/s.
- O galaxie de două ori mai departe se îndepărtează de două ori mai repede.
- Legea descrie comportamentul mediu la scară mare; galaxiile apropiate, legate gravitațional, pot avea mișcări proprii diferite.
Uniunea Astronomică Internațională a recomandat în 2018 denumirea de legea Hubble–Lemaître, pentru a recunoaște contribuția lui Lemaître.
Se mișcă galaxiile prin spațiu sau se extinde spațiul?
În interpretarea modernă, spațiul dintre galaxii se extinde, iar galaxiile sunt purtate odată cu el, ca punctele desenate pe un balon care se umflă. Din orice galaxie, celelalte par să se îndepărteze, deci nu există un centru al expansiunii. Structurile legate gravitațional, cum sunt sistemul solar sau Calea Lactee, nu se dilată. Galaxia Andromeda chiar se apropie de noi, cu aproximativ 110 km/s.
De ce valoarea constantei Hubble este încă discutată?
Valoarea constantei Hubble este discutată pentru că două tipuri de măsurători dau rezultate ușor diferite, iar diferența depășește marjele de eroare. Valorile au evoluat mult de la prima estimare.
| Perioadă sau metodă | Valoare orientativă (km/s/Mpc) |
|---|---|
| Estimarea lui Hubble, 1929 | Aproximativ 500 |
| Dezbaterile din a doua jumătate a secolului XX | Între circa 50 și 100 |
| Radiația cosmică de fond | Aproximativ 67–68 |
| Cefeide și supernove apropiate | Aproximativ 73 |
Diferența dintre ultimele două valori, numită „tensiunea Hubble”, ar putea indica erori sistematice sau un fenomen fizic încă neînțeles. Din rata de expansiune și din alte observații, vârsta Universului este estimată la aproximativ 13,8 miliarde de ani.
Ce alte descoperiri au confirmat expansiunea?
Expansiunea a fost confirmată de radiația cosmică de fond, descoperită în 1965, care este lumina rămasă din Universul timpuriu, răcită până la aproximativ 2,7 K. Abundența heliului și a deuteriului din Univers se potrivește cu calculele pentru un Univers fierbinte și dens la început. În 1998, observațiile unor supernove îndepărtate au arătat că expansiunea se accelerează, rezultat răsplătit ulterior cu Premiul Nobel pentru Fizică.
Telescoapele spațiale au dus aceste măsurători la o precizie fără precedent, după cum se arată în articolul despre tehnologia spațială și frontierele explorării. Imaginile adânci ale cerului, cu mii de galaxii într-un singur cadru, merită un loc printre fotografiile care au schimbat lumea, iar ideile despre un Univers în schimbare au alimentat și literatura, așa cum arată textul despre tainele Universului în științifico-fantastic.
