Evrenin hızlanan genişlemesi Hubble yasasına aykırı mı?

Hubble yasası, bir galaksiye olan uzaklık ile durgun hız arasında doğrusal bir ilişki sağlar.

Uzak tip 1a süpernovaların gözlemleri, kırmızı kaymalarının (ve dolayısıyla durgun hızlarının) beklenenden daha düşük olduğunu gösterdi, bu da Evrenin genişleme oranının geçmişte daha düşük olduğunu ima etti.

Bununla birlikte, bu Hubble yasasının sadece kısa mesafeler için geçerli olduğu anlamına gelmez, çünkü büyük mesafelerde mesafeye karşı durgun hızların bir grafiği doğrusal olmayacaktır (aşağıdaki grafikte kabaca göstermeye çalıştığım gibi)?

Hubble yasası sandığınızdan biraz daha inceliklidir ve hızlanma ya da yavaşlama da onu geçersiz kılmaz.

Kullanılması gereken mesafe ve hız değerleri vardır şimdi . Bunlar sırasıyla uygun mesafe ve hız olarak bilinir . Bu formda Hubble yasası, evrenin her yerde homojen ve izotropik olduğu - kozmolojik prensibin karşılanması koşuluyla gayet iyi çalışır. Buradaki sorun, ölçtüğümüz durgunluk hızı veya mesafesinin bir galaksinin şu anda sahip olduğu değerler olmamasıdır .

Dolayısıyla, tahmini bir mesafeye karşı durgun bir hızın bir grafiği, ışığın bize seyahat etmek için evrenin ömrünün kayda değer bir kısmını alması için yeterince uzaklaştığımızdan, düz bir çizgi olmayacaktır. Çizginin eğriliği, kozmolojik parametreleri tahmin etmek için kullanılabilir ve bu aslında bahsettiğiniz Tip Ia süpernova verileri ile yapılan şeydir.

Hubble yasası şu anda uzak bir galaksinin hızını veriyor . Uzaktan bir galaksi$d$ hızla azalır $v = H_0\,d$ şimdi$^\dagger$.

Ancak, $d$ve gözlemlediğimiz miktar olan kırmızıya kayma , (ters) ölçek faktörünü zamanla entegre ederek elde edilen Evren'in genişleme tarihinin önemsiz olmayan bir fonksiyonudur, bu da maddenin yoğunluğuna, radyasyona, ve karanlık enerji.

analoji

Bir lastik bant üzerinde noktaları boyayın, bir ucunu tutun ve arkadaşınızın diğer ucuyla uzaklaşmasına izin verin. Arkadaşınızın temposunu değiştirmesi, belki de bir süre durup size doğru yürümesi, sonra sizden uzaklaşmaya başlaması önemli değildir. Herhangi bir zamanda, belirli bir noktanın size göre hızı, sizden olan mesafesiyle orantılıdır.

$^\dagger$_{Kesin olarak söylemek gerekirse, bu sadece Evren'in genişleme oranının Kozmolojik İlke'nin bir sonucu olan her yerde aynı olduğu (yani Evrenin homojen ve izotropik olduğu) varsayımımız doğruysa doğrudur.}