哈勃定律:星系的退行速度與它離我們的距離成正比

2020-12-08 騰訊網

1842年,奧地利物理學家都卜勒指出,如果光源和觀察者之間有相對運動,會使觀察者接收到的光源波長發生變化。如果光源離我們而去,我們接收到的波長變長,如果光源朝我們而來,我們接收到的波長變短,這種現象稱為都卜勒效應。對於可見光來說,波長變長,就是往紅光方向移動,所以光源離我們而去時叫做紅移。反之,光源朝我們而來波長往藍光方向移動,就叫藍移。

從1912 年開始,美國天文學家斯裡弗開始觀察星雲的光譜,經過幾年的觀察,他發現絕大多數星雲的光譜線與正常元素的光譜線相比,整體向長波一端移動了一段距離,也就是發生了紅移。根據波長紅移的移動量,就可以計算出星系與我們的距離,也可以計算星系的退行速度。

後來美國天文學家哈勃開始進行這方面研究。哈勃首先確認了星雲是和銀河系一樣的另外的星系,然後對星系光譜紅移的規律進行研究。1929 年,他總結出一個規律:星系的退行速度與它離我們的距離成正比,後來被稱為哈勃定律。

——《從量子到宇宙》

作者:高鵬

圖片來源:網絡

編輯:茶水

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  • 如何從星系的退行速度推斷出星系距離?
    這個答案在一段時期被眾人所熟知,即星系距離和它的退行速度是成比例的,被稱作哈勃定律,哈勃於20世紀20年代後半期對此進行了觀察演示。原理在於,如果你假設宇宙是均勻的,各向同性的,那麼哈勃定律也可以通過理論預測出來。星系的退行速度與星系距離之間的比例常數即稱之為哈勃常數。
  • 星系退行速度的大小和星系距離之間的關係
    6頁,但這篇文章在觀測宇宙學裡面起了開創性的貢獻,論文所展示的最重大的成果就在一張圖上面,圖的橫坐是星系的距離,圖的縱坐標是星系遠離退行的速度,根據這些觀測的數據點哈勃發現它們兩者之間的遵循一個正比例的關係,於是就用了一個公式「V=HD」,速度等於常數乘以距離,這個常數用H來表示也就是哈勃名字的首字母稱為叫「哈勃常數」,其實哈勃最初得到哈勃定律的時候,他所估計的哈勃常數大小遠遠超過我們今天現代精確測量的值
  • 物理定律:哈勃定律
    哈勃定律原來由對正常星系觀測而得,現已應用到類星體或其他特殊星繫上。哈勃定律通常被用來推算遙遠星系的距離。1929年,E.P.哈勃發現河外星系視向退行速度v與距離d成正比,即距離越遠,視向速度越大。哈勃定律是物理宇宙論的陳述:來自遙遠星系光線的紅移與他們的距離成正比。這條定律是哈勃和米爾頓·修默生在接近十年的觀測之後,於1929年首先公式化的。
  • 探求宇宙奧秘,了解宇宙星系之間的距離與其退行速度
    當然,視光度不僅取決於絕對光度,也取決於距離;因此,在已知天文物體絕對光度和視光度的前提下,就能推斷出它的距離。哈勃在觀測到仙女座星雲中的造父變星的視光度,並根據其周期預測出它們的絕對光度後,立即計算出它們的距離,由於視光度與絕對光度成正比,與距離的平方成反比,通過這個簡單的計算方式,也可得出仙女座星雲的距離。
  • 哈勃定律的來源和研究
    大家好,歡迎收看我的百家號萌萌說說說,今天小編要給大家介紹的是哈勃定律的來源和研究。哈勃定律經過多年的星系觀測,埃德溫·哈勃和米爾頓·赫馬森推斷遙遠的星系正在遠離地球,且退行速度隨距離增加而變快。該發現叫做哈勃定律,它的核心含義是宇宙在膨脹,這一突破為現代宇宙學奠定了基礎。1917年,當阿爾伯特·愛因斯坦將廣義相對論應用到宇宙之後,他大失所望。他本以為宇宙是靜止不變的,但他的方程預測星系應該在彼此遠離。相對論告訴愛因斯坦宇宙在膨脹。而20世紀初的天文學家認為,整個宇宙都是固定不變的,按照這種宇宙觀,愛因斯坦的預測太離譜了。這回愛因斯坦一反常態,順從了主流觀點,認為肯定是自己的理論出了問題。
  • 星系的紅移和距離之間的關係
    6頁,但這篇文章在觀測宇宙學裡面起了開創性的貢獻,論文所展示的最重大的成果就在一張圖上面,圖的橫坐是星系的距離,圖的縱坐標是星系遠離退行的速度,根據這些觀測的數據點哈勃發現它們兩者之間的遵循一個正比例的關係,於是就用了一個公式「V=HD」,速度等於常數乘以距離,這個常數用H來表示也就是哈勃名字的首字母稱為叫「哈勃常數」,其實哈勃最初得到哈勃定律的時候,他所估計的哈勃常數大小遠遠超過我們今天現代精確測量的值
  • 宇宙中超光速的困惑:宇宙膨脹與退行速度!
    哈勃定律中的退行速度與距離成正比,如果宇宙是無限的,當距離大到一定的時候,速度必定要超過光速。事實上,並不需要假設宇宙無限,在現今可觀測的距離範圍,退行速度已經超過光速。光速不變和光速不可超越,是狹義相對論的假設條件。其中涉及的距離及時間概念都需要在平坦的閔可夫斯基時空中來理解。
  • 如何測量星系間的距離?物理學教授:哈勃定律是一個強大工具
    有人問過一個問題:如何確定宇宙的年齡,又如何確定宇宙到遙遠星系的光年(或公裡)距離呢?對此我也有些疑惑。我知道紅移決定了衰退速度,但我不明白它與距離的關係有一個簡單的答案和一個複雜的答案。簡單的答案是:人們已經知道,到一個星系的距離與它的後退速度成正比。
  • 星系距離和空間膨脹的解讀
    如果文獻上說,一個遙遠星系離我們的距離是110億光年遠,要知道作者想要表達的是什麼:這個星系的光需要110億年的時間才能到達我們地球,那是通過測量星系的紅移效應唯一能確定的事情。在光發射出來的時候,是在110億年前,這個星系那時非常靠近我們,也許只有幾十億光年。而當該星系的光最終到達地球的時候,它與我們之間的距離可能已經大於200億光年。
  • 最古老和最遙遠的星系的距離被算出,它處於可觀測宇宙的邊緣
    或者星系是在何時產生的?對於普通人來說,我們除了想之外也沒啥辦法。但是,天文學家非常認真對待這些問題,並用出色的工具完成技術突破,來試著解答這些問題。一組天文學家使用望遠鏡觀測古代星系。通過分析數據,他們發現,目標星系GN-z11不僅是最古老的星系,同時也是最遙遠的星系。它是如此遙遠,以至於它定義了可觀測宇宙的邊界。
  • 哈勃定律立功了
    上個世紀20年代,美國天文學家哈勃通過長時間的天文觀測,發現距離地球遠越遠的星系,其天體發出電磁輻射的可見光譜線,向紅端移動的幅度就會越大,由此提出了星系距離與紅移成正比的哈勃定律,從而證實了宇宙在逐漸膨脹的事實。
  • 宇宙有多大哈勃定律是否能告訴我們答案
    接下來,他按照我前文闡述過的方法,計算出了兩個星雲離我們的距離都是約93萬光年(現在我們知道他還是大大低估了距離),這個距離比沙普利和柯蒂斯的銀河系直徑都大了不是一點點。因此,當哈勃的研究成果在國際天文界一公布,立即引起了巨大的反響。哈勃的工作讓天文學家至少達成了一個共識,那就是星雲不可能是銀河系中的發光氣體「雲」或者某一個單獨的天體,而是與銀河系一樣的由千億星辰構成的真正的「星系」。
  • 宇宙最快星系,速度可達2.3倍光速,為什麼沒有打破相對論?
    最近的河外星系離銀河系只有幾萬光年,最遠的河外星系位於上百億光年之外。在這些星系中 ,它們的光譜大都顯示出紅移,而且距離越遠紅移值越大。這意味著河外星系都在遠去,而且距離越遠,遠離速度越快。 如果河外星系離銀河系足夠遠,它們的退行速度甚至可以超過光速。然而,愛因斯坦的相對論又指出,任何速度都不可能超過光速。那麼,星系的退行速度是如何超光速的呢?
  • 宇宙星系離你有多遠?量它!
    我們都知道宇宙之中除了我們銀河系之外還有很多個星系,那麼那些星系離我們有多遠呢?既然想知道,那麼量它就是了。當然,測量星系之間的距離,可不能用尺子,因為就沒法造出那麼長的尺子。於是天文學家們想出了很多方法來測量天體或者星系和我們之間的距離。
  • 恆星距離我們如此遙遠,科學家是如何測量恆星到地球的距離
    我們都知道恆星和恆星之間的距離是非常遙遠的,單位長度都以光年進行計算,比如離我們最近的比鄰星也相距我們4.22光年之遙,那麼問題來了,天文學上是用什麼方法測量出恆星之間的距離的呢?分光視差法但是使用三角視差法測量恆星的距離也有缺陷,因為恆星距離我們越遠,π的值就越小,以至於無法準確地測量出距離,所以在此基礎上衍生出了分光視差法,該方法是利用恆星的譜線強度去確定星體的光度,由觀此得出的視星等可以利用m - M= -5 + 5logD公式得出恆星到地球的距離。
  • 9%的哈勃常數差異,時間相差10億年!我們對宇宙的認識錯了嗎
    事實上,自從哈勃常數提出90年來,天文學家一直在爭論這個常數的數值,而且理由很充分。 上個世紀20年代末,天文學家埃德溫·哈勃研究宇宙中的星系光譜時發現,除了少數鄰近星系之外,其他星系的退行速度(v)與距離(D)成正比,其比例常數後來被稱為哈勃常數(H0),這個定律就是著名的哈勃定律:v=H0·D。
  • 不同方法測量得到的哈勃常數各異的本質因素分析
    >,進而將天體紅移量直接轉換成天體退行速度並推導出哈勃定律,其中的係數被稱作哈勃常數。但時至今日,用不同方法測量得到的哈勃常數值並不完全一致。這種現象的出現可能預示著哈勃定律存在根本性的錯誤:天體紅移量與距離成正比部分不是天體退行導致的都卜勒效應,而是星際物質作用的結果。本文就此提出一些分析與探討,供有興趣的朋友們參考。
  • 康普頓效應是否定哈勃定律的有力武器
    宇宙空間中分布著的帶電粒子可能是導致紅移量與星光的傳遞距離成正比的原兇。本文就此方面的問題作些初淺的探討。 本人在2016年01月15日的一篇名為《哈勃定律不能揭示宇宙成因的探討》(http://blog.163.com/pxt1961@126/blog/static/298431792016015111823109/?
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    同樣,由於固有光度是已知的,測量表觀光度可以計算到超新星的近似距離。由於超新星驚人的明亮,可以在很遠的距離內被觀測到,對於測量比仙女座星系更遠的天體(數十億光年)是非常理想的。到仙女座星系的距離最早是由埃德溫·哈勃在20世紀20年代末確定的(但不準確)。哈勃使用了由亨利埃塔·勒維特在1911年左右首次發現的周期光度關係的校準形式。