Scientia

În a treia parte a seriei dedicate evoluţiei imaginii oamenilor de ştiinţă despre Univers în secolul al XX-lea vom studia în detaliu modul în care are loc expansiunea Universului. Aici este locul unde intervin atât constanta, cât şi legea care poartă numele lui Edwin Hubble.

Constanta Hubble. Evoluţia Universului (2)

La ora actuală, observaţiile de care dispunem ne arată că Universul se află într-adevăr într-un proces de expansiune. Problema care se pune în acest moment este aceea de a măsura această expansiune: cât de repede se produce ea? Care este evoluţia ei? Este ea constantă?

Diagrama originală a lui Edwin Hubble. Pe axa verticală se află vitezele cu care se deplasează de noi diferite galaxii. Pe axa orizontală se află distanţa acestora faţă de noi. Cum acestea se ordonează după o dreaptă, putem conchide că între viteza v si distanţa d există o constantă de proporţionalitate, care a fost denumită constanta lui Hubble şi notată cu H₀. Astfel, relaţia v=H₀d descrie evoluţia Universului.

Înainte de a încerca să răspundem la aceste întrebări, să facem întâi cunoştinţă cu legea lui Hubble. După cum am spus, Hubble a constatat că există o proporţionalitate între viteza aparentă cu care corpurile se îndepărtează (pe care o vom numi de aici înainte viteză de recesiune) şi distanţa până la ele. Această proporţionalitate directă se poate scrie foarte simplu ca v=H₀d, unde:

• v este viteza de recesiune, de regulă măsurată în km/s pentru comoditate. Aceasta este viteza aparentă a corpurilor. Spunem că ea este aparentă întrucât, aşa cum am amintit, ea nu este o mişcare prin spaţiu, ci o expansiune a spaţiului ca atare, care se adaugă mişcării reale a corpului prin spaţiu.

• D este distanţa dintre obiectul îndepărtat şi Pământ, măsurată -- tot pentru comoditate -- în megaparseci (Mpc). Această distanţă se numeşte distanţă proprie.

•   H₀ este constanta lui Hubble, despre care vom vorbi imediat. Din nou, trebuie să remarcăm faptul că, deşi numele pare a indica altceva, H₀ nu este constantă în timp. În schimb, pentru un moment oarecare, ea are aceeaşi valoare oriunde în Univers.

Dacă vom încerca să o exprimăm  în raport cu ceilalţi doi termeni, vom găsi că H₀=v/d, mărime ce are dimensiunile de km/s/Mpc (kilometru pe secundă per megaparsec), ceea ce ne furnizează destul de clar sensul constantei lui Hubble.  H₀ ne arată contribuţia fiecărui megaparsec de spaţiu real la viteza de recesiune a unui obiect. Intuitiv, constanta lui Hubble ne indică viteza de expansiune a Universului.

Complicaţie inutilă?

Aparent, aceasta pare o complicaţie inutilă: de ce să măsurăm o viteză într-un asemenea fel (H₀ nici măcar nu are dimensiunile unei viteze!), când am putea pur şi simplu să o măsurăm în kilometri pe secundă? Răspunsul include, de fapt, două motive, ambele însă prea complexe pentru a le expune detaliat aici.

Suficient să reţinem însă că, datorită formei Universului, a definiţiei noastre pentru spaţiu şi timp şi a faptului că mişcarea este una aparentă, datorată expansiunii spaţiului şi nu mişcării obiectelor, este imposibil să măsurăm expansiunea la o scară absolută. Altfel spus, nu putem afirma că, în fiecare secundă, Universul devine mai larg cu câţiva kilometri, ci în cel mai bun caz că, în fiecare secundă, fiecare megaparsec de spaţiu devine mai lung cu câţiva kilometri, în orice direcţie.

Constanta Hubble. Evoluţia Universului (4)