חוק האבל

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
Hubble constant.JPG

חוק האבל הוא חוק באסטרופיזיקה ובקוסמולוגיה הקשור לקצב ההתפשטות של היקום, בהתאם לתאורית המפץ הגדול. ערכו של קבוע האבל, כפי שנמדד על ידי מצפה החלל פלאנק של סוכנות החלל האירופית ופורסם ב-21 במרץ 2013 הוא 67.11 קילומטר בשנייה למיליון פרסק. על פי זה מחושב גיל היקום ל-13.819 מיליארד שנים.

החוק קרוי על-שמו של האסטרונום אדווין האבל שעל פי תצפיותיו בגלקסיות רחוקות בסוף שנות העשרים של המאה ה-20 התברר כי היקום מתפשט. האבל זיהה בספקטרום של גלקסיות רחוקות הסחה לאדום המלמדת על התרחקותן מאיתנו, אם נניח שהיא נובעת ממתיחת אורכי הגל של גלים אלקטרומגנטיים העושים את דרכם מהן אלינו במרחב מתפשט. האבל אסף נתונים המראים שזוהי תופעה כללית, שממנה נובע על פי הפרשנות המקובלת כי כמעט כל הגלקסיות הנצפות אכן מתרחקות מגלקסית שביל החלב. יתרה מזו, הוא גילה כי מהירות ההתרחקות עומדת ביחס ישר למרחקה של הגלקסיה מאיתנו. גלקסיה רחוקה פי שניים מתרחקת במהירות גדולה פי שניים; גלקסיה רחוקה פי עשרה מתרחקת במהירות גדולה פי עשרה.

היחס בין מהירות ההתרחקות לבין המרחק הוא קבוע האבל. לפי נתוני לוויין המחקר WMAP, ערכו של הקבוע המסומן באות \ H_0 הוא 0.8 ± 69.32 ק"מ לשנייה, למיליון פרסק[1]. דהיינו, גלקסיה המרוחקת מאתנו כמאה מיליון פארסק, או 326 מיליון שנות אור בקירוב, מתרחקת מאתנו במהירות של 6,932 ק"מ לשנייה. המרת הקבוע ליחידות זמן נותנת בקירוב טוב 1 חלקי 14 מיליארד שנה, קרוב לגיל היקום המוערך היום ב-13.82 מיליארד שנה.

הקושי בהערכת הקבוע נובע מהקושי להעריך את מרחקה האמיתי של גלקסיה מאיתנו. הערכות כאלה מבוססות על עוצמת הקרינה של הגלקסיה ושל עצמים בולטים בתוכה, כגון משתנים קפאידיים וסופרנובות. כמו כן קשה להעריך את חלקן היחסי של הסחות דופלר הנובעות מתנועות פקולריות (תנועות של גלקסיות בהשפעת כוחות כבידה מקומיים) בתוך ההסחה לאדום הנמדדת.

התלות של מהירות ההתרחקות במרחקה של הגלקסיה היא ראיה להתפשטות של המרחב עצמו וגילוי התופעה היה בבחינת הוכחה משמעותית ראשונה למודל של הולדת היקום באירוע מסוג המפץ הגדול.

השיטות להערכת גיל היקום מתבססות רובן ככולן על אומדנים של הקבוע של האבל, ומקנות משנה חשיבות להערכה מדויקת של קבוע יסודי זה. ניסיונות לשפר את ההערכות הנוכחיות היו בין הגורמים העיקריים לשיגור טלסקופ החלל על-שם האבל, שבהיותו חופשי מהפרעות אטמוספיריות אמור לאפשר תצפיות מדויקות יותר מאלו שמתבצעות מן הקרקע. עד ששוגר טלסקופ החלל, הוערך הקבוע של האבל בין 50 ל־100 קילומטר בשנייה למיליון פרסק, ורק נתונים עדכניים שסיפק טלסקופ זה, בשנים 1998-1999, אפשרו לשפר את ההערכה לתחום שבין 60 ל־80 ולהעמידו על 69.32 בסוף 2012.

מצפה החלל פלאנק מדד במשך 4 שנים בפרטי פרטים את הקרינה הקוסמית. הנתונים שפורסמו במרץ 2013 על ידי חוקרים של סוכנות החלל האירופית הראו כי ערכו של קבוע האבל הוא 67.11 קילומטר בשנייה למיליון פרסק.

על-פי המודל הסטנדרטי בפיזיקה, הגורם היחיד שיכול להאט את התרחקות הגלקסיות הוא כח הכבידה, המושך את הגלקסיות זו לזו וגורם לכך שהקבוע של האבל יורד בערכו עם הזמן. תצפיות מאוחרות, מסוף המאה ה־20, מצביעות לכאורה על כך שקצב ההתפשטות גדל. תופעה זו עדיין אינה מוסברת די הצורך, ויש הקושרים אותה באנרגיה אפלה.

השתנות בזמן[עריכת קוד מקור | עריכה]

קבוע האבל הוא קבוע במרחב (כלומר זהה בכל היקום) אך לא בזמן. את התלות שלו בזמן ניתן לחשב בצורה תאורטית ממשוואות פרידמן ובאמצעות השוואה לתצפיות לקבל את הזמן מאז המפץ הגדול.

החישוב נעשה באמצעות הנוסחה \ H(t) = \frac{\dot{R}(t)}{R(t)} כאשר \ R(t) הוא גודל הנקרא פרמטר הסקלה של היקום.

ראו גם[עריכת קוד מקור | עריכה]

הערות שוליים[עריכת קוד מקור | עריכה]