Параметр Хаббла - NiNa.Az

Постоя́нная Ха́ббла (пара́метр Ха́ббла) — коэффициент, входящий в закон Хаббла, который связывает расстояние до внегалактического объекта (галактики, квазара) со скоростью его удаления. Обычно обозначается буквой H. Имеет размерность, обратную времени (H ≈ 2,2⋅10⁻¹⁸ с⁻¹), но выражается обычно в км/с на мегапарсек, обозначая таким образом среднюю скорость разлёта в современную эпоху двух галактик, разделённых расстоянием в 1 Мпк. В моделях расширяющейся Вселенной постоянная Хаббла изменяется со временем, а смысл термина «постоянная» — в том, что в каждый данный момент времени во всех точках Вселенной величина H одинакова.

Измерения

Оценки постоянной Хаббла

Значение постоянной Хаббла, H₀, не может быть измерено напрямую, но выводится на основе комбинации астрономических наблюдений и предположений, зависящих от модели. Она может быть вычислена по данным наблюдения «стандартных свечей» — цефеид, сверхновых типа 1a, измерения реликтового излучения, задержке сигналов от квазаров, барионным акустическим колебаниям плотности в ранней Вселенной и даже гравитационных волн, излучаемых при слиянии двойных систем чёрных дыр.

Напряжение Хаббла

Все более точные наблюдения и новые модели на протяжении многих десятилетий привели к двум наборам значений постоянной, которые между собой в пределах погрешностей не согласуются. Это различие известно как «напряжение Хаббла».

Измерения использованием калиброванных методов определения расстояний сходятся на значении приблизительно 73 (км/с)/Мпк. Так, опубликованные в 2016 году измерения «местного» (в пределах до z < 0,15) значения постоянной Хаббла путём вычисления расстояний до галактик по светимости наблюдающихся в них цефеид на космическом телескопе «Хаббл» давали оценку в 73,24 ± 1,74 (км/с)/Мпк, дальнейшие наблюдения на этом же телескопе в статье 2019 года показали ещё немного большее значение — 74,03 ± 1,42 (км/с)/Мпк. Оценки, выполненные другими методами, также давали значения, большие 70.

В то же время постоянная Хаббла, определённая по реликтовому излучению с помощью космической обсерватории «Планк» даёт иные оценки: на 2013 год составляла 67,80 ± 0,77 (км/с)/Мпк, в 2016 году была уточнена до 66,93 ± 0,62 (км/с)/Мпк и 67,4 ± 0,5 (км/с)/Мпк, по состоянию на 2018 год. Независимо о реликтового излучения постоянную определили по барионным акустическим колебаниям равной 68,4+1,0
−0,8 (км/с)/Мпк.

Причины такого расхождения пока неизвестны, но по-видимому, всё указывает на то, что напряжение Хаббла связано не столько с погрешностями наблюдений на малых или больших красных смещениях, сколько с различной физикой ранней и поздней Вселенной: и реликтовое излучение, и барионные акустические колебания плотности относятся к очень молодой Вселенной, когда ей было не более 380 тысяч лет, тогда как измерения, показывающие большее значение постоянной относятся ко Вселенной возрастом в миллиард лет и позже.

Производные постоянные

Величина, обратная постоянной Хаббла (ха́ббловское вре́мя t_H = ${\displaystyle {\frac {1}{H}}}$), имеет смысл характерного времени расширения Вселенной на текущий момент. Для значения постоянной Хаббла, равного 66,93 ± 0,62 (км/с)/Мпк (или (2,169 ± 0,020)⋅10⁻¹⁸ c⁻¹), хаббловское время равно (4,61 ± 0,05)⋅10¹⁷ с (или (14,610 ± 0,016)⋅10⁹ лет). Часто используют также ещё одну производную константу, ха́ббловское расстоя́ние, равное произведению хаббловского времени на скорость света: D_H = ct_H = ${\displaystyle {\frac {c}{H}}}$. Для вышеуказанного значения постоянной Хаббла хаббловское расстояние равно (1,382 ± 0,015)⋅10²⁶ м или (14,610 ± 0,016)⋅10⁹световых лет.

Иногда в формулах используют безразмерную постоянную Хаббла, заменяя размерную константу её отношением к какой-либо величине, обычно к 70 (км/с)/Мпк или к 100 (км/с)/Мпк, и обозначая её соответственно h₇₀ или h₁₀₀.

Постоянную Хаббла, выраженную в виде функции времени H(t), называют параметром Хаббла.

Примечания

1. V. Bonvin, F. Courbin, S. H. Suyu, P. J. Marshall, C. E. Rusu, D. Sluse, M. Tewes, K. C. Wong, T. Collett, C. D. Fassnacht, T. Treu, M. W. Auger, S. Hilbert, L. V. E. Koopmans, G. Meylan, N. Rumbaugh, A. Sonnenfeld, C. Spiniello. H0LiCOW – V. New COSMOGRAIL time delays of HE 0435−1223: H₀ to 3.8 per cent precision from strong lensing in a flat ΛCDM model (англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. — 2017. — 11 March (vol. 465, iss. 4). — P. 4914–4930. — ISSN 0035-8711. — doi:10.1093/mnras/stw3006.
2. Трунин, Дмитрий. Гравитационные волны помогут уточнить постоянную Хаббла  (рус.). N + 1 (4 июля 2018). Дата обращения: 16 января 2025.
3. Александр Еникеев. Подтверждены отклонения от стандартной модели Вселенной  (рус.). Lenta.RU (10 декабря 2024). Дата обращения: 16 января 2025.
4. Хаббловская напряженность была подтверждена новыми наблюдениями с телескопа «Джеймс Уэбб» | New-Science.ru  (рус.). New-Science.ru (3 октября 2024). Дата обращения: 16 января 2025.
5. Ученые сообщили о сверхбыстром расширении Вселенной  (неопр.). Дата обращения: 3 июня 2016. Архивировано 3 июня 2016 года.
6. Riess A. G.; et al. (2016). A 2.4% DETERMINATION OF THE LOCAL VALUE OF THE HUBBLE CONSTANT^*. The Astrophysical Journal. 826: 56. arXiv:1604.01424. doi:10.3847/0004-637X/826/1/56. {{cite journal}}: Явное указание et al. в: |author= (справка)
7. Вселенная расширяется быстрее, чем считалось ранее Архивная копия от 4 июня 2016 на Wayback Machine // geektimes.ru
8. Dan Scolnic, Lucas M. Macri, Wenlong Yuan, Stefano Casertano, Adam G. Riess. Large Magellanic Cloud Cepheid Standards Provide a 1% Foundation for the Determination of the Hubble Constant and Stronger Evidence for Physics Beyond LambdaCDM (англ.). — 2019-03-18. — doi:10.3847/1538-4357/ab1422. — Bibcode: 2019ApJ...876...85R. — arXiv:1903.07603.
9. A. J. Shajib; et al. (2019-10-16). STRIDES: A 3.9 per cent measurement of the Hubble constant from the strong lens system DES J0408−5354. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. v2. 494 (4): 6072–6102. arXiv:1910.06306. doi:10.1093/mnras/staa828. {{cite journal}}: Явное указание et al. в: |author= (справка)
10. Study finds the universe might be 2 billion years younger  (неопр.). m.phys.org. Дата обращения: 13 сентября 2019. Архивировано 13 сентября 2019 года.
11. M. J. Reid, D. W. Pesce, A. G. Riess (2019-11-18). An Improved Distance to NGC 4258 and Its Implications for the Hubble Constant. The Astrophysical Journal Letters. v2. 886 (2): L27. arXiv:1908.05625. doi:10.3847/2041-8213/ab552d.{{cite journal}}: Википедия:Обслуживание CS1 (множественные имена: authors list) (ссылка)
12. Ade P. A. R. et al. (Planck Collaboration). Planck 2013 results. I. Overview of products and scientific results (англ.) // Astronomy and Astrophysics : journal. — EDP Sciences, 2013. — 22 March (vol. 1303). — P. 5062. — doi:10.1051/0004-6361/201321529. — Bibcode: 2013arXiv1303.5062P. — arXiv:1303.5062. Архивировано 9 июня 2016 года.
13. Aghanim N. et al. (Planck Collaboration) (2016). Planck intermediate results. Astronomy & Astrophysics. 596: A107. arXiv:1605.02985. doi:10.1051/0004-6361/201628890.
14. M. Lilley, P. B. Lilje, M. Liguori, A. Lewis, F. Levrier. Planck 2018 results. VI. Cosmological parameters (англ.). — 2018-07-17. — arXiv:1807.06209.
15. Wuzheng Guo, Qiumin Wang, Shuo Cao, Marek Biesiada, Tonghua Liu, Yujie Lian, Xinyue Jiang, Chengsheng Mu, Dadian Cheng. Newest measurements of Hubble constant from DESI 2024 BAO observations (англ.) // arxiv.org. — 2024. — December. — doi:10.48550/arXiv.2412.13045. — arXiv:2412.13045.
16. Астрономы с рекордной точностью измерили скорость расширения Вселенной Архивная копия от 5 мая 2020 на Wayback Machine // Вести.ру, 27 февраля 2018
17. Физик-теоретик Лукас Ломбрайзер (Lucas Lombriser) из Женевского университета предложил решение загадки, согласно которой результаты измерения постоянной Хаббла, полученные различными, но надежными методами, значительно различаются между собой Архивная копия от 11 марта 2020 на Wayback Machine // Лента. Ру, 11 марта 2020
18. Ричард Панек. Космологический кризис // В мире науки. — 2020. — № 4/5. — С. 102—111.
19. Neta A. Bahcall. Hubble’s Law and the expanding universe (англ.) // PNAS. — 2015. — Vol. 112, no. 11. — P. 3173—3175. (англ.)

Ссылки

• Ю. Н. Ефремов. Постоянная Хаббла
• G. A. Tammann, B. Reindl. Cosmic Expansion and Ho: A Retro- and Pro-Spective Note (англ.)
• G. A. Tammann. The Ups and Downs of the Hubble Constant (англ.)