Hubble-parameteren

Hubble-parameteren er et tall som beskriver hvordan universets utvidelse har endret seg til ulike tider gjennom universets historie.

Faktaboks

også kjent som:

Hubble-konstanten

Hubble-parameteren er en kosmologisk parameter, det vil si at den karakteriserer en bestemt egenskap ved universet, og inngår i matematiske ligninger som beskriver universet på ulike måter. Hubble-parameteren er en av de mest sentrale parametrene i moderne kosmologi.

Hubble-parameteren kan brukes til å gjøre et overslag for universets alder.

Hubble-Lemaîtres lov

Denne loven ble tidligere kalt Hubbles lov, men den 26. oktober 2018 vedtok Den internasjonale astronomiske union (IAU) å endre navnet til Hubble-Lemaîtres lov.

På grunn av at universet utvider seg, beveger galaksene seg vekk fra oss med en hastighet proporsjonal med avstanden. Denne sammenhengen ble lenge kalt Hubbles lov, men ble først publisert av Georges Lemaître i 1927, og først to år senere av Edwin Hubble. Matematisk ser sammenhengen slik ut:

\( v = H_0 d \)

Her er v hastigheten til en galakse og d er avstanden til galaksen. H0 er verdien av Hubble-parameteren i dag og kalles ofte Hubble-konstanten, men siden verdien av H har forandret seg i løpet av universets historie er det misvisende å kalle H for en konstant. Størrelsen H0 kalles i stedet for «Hubbleparameteren i dag».

For å finne avstanden til andre galakser målte Edwin Hubble rødforskyvningen fra lyset fra galaksene og tolket dette som et mål på avstanden til dem. I dag vet vi at dette er en rimelig tolkning for galakser som ikke er altfor langt unna oss. På større avstander tolker vi i dag rødforskyvningen som et resultat av at universet utvider seg, og en riktigere måte å skrive Hubbles lov på er derfor:

\( cz = H_0 d \)

Her er z rødforskyvningen som man måler fra lyset til galaksen.

Bakgrunn for navneskiftet fra Hubbles lov til Hubble-Lemaîtres lov

Bakgrunnen for vedtaket til den Internasjonale astronomiske union er følgende. I 1927 publiserte den belgiske pateren og kosmologen Georges Lemaître en artikkel på fransk i et ukjent og lite lest belgisk tidsskrift. Oversatt til norsk er artikkelens overskrift: Et homogent univers med konstant masse og økende radius som forklaring på de radielle hastighetene til tåker utenfor vår galakse.

I Lemaîtres overskrift presenteres en tolkning av rødforskyvningen av lyset fra fjerne galakser som er blitt standardtolkningen i moderne kosmologi – nemlig at den skyldes universets utvidelse og ikke at galaksene beveger seg gjennom et statisk rom. Det er selve rommet som utvider seg.

Lemaître viste at lyset fra en fjern kilde (for eksempel en galakse) får en rødforskyvning proporsjonal med kildens avstand i slike universmodeller.

Verdi og enhet

SI-enheten til Hubble-parameteren er s-1, altså «per sekund», men det vanligste er å oppgi Hubble-parameteren med enheten km/s/Mpc («kilometer per sekund per megaparsec»). En megaparsec er en million parsec, det vil si omtrent 3 millioner lysår.

Det finnes flere måter å måle Hubble-parameteren på, avhengig av hvor langt ut i universet astronomene måler. De ulike metodene gir i dag litt forskjellig svar, men de fleste astronomer er enige om at verdien av H0 er omtrent 70 km/s/Mpc. Det vil si at en galakse som er 1 megaparsec unna, beveger seg bort fra oss med en hastighet på 70 km/s. En galakse som er 2 megaparsec unna har en hastighet på 140 km/s og så videre.

Historisk uenighet om verdien av Hubble-parameteren

Siden Hubble-parameteren ble innført, har det vært vitenskapelige uenigheter om hvilken verdi den har i dag. Edwin Hubbles resultat var at verdien av Hubble-parameteren i dag (H0) er lik 500 km/s/Mpc.

På 1950-tallet mente Walter Baade at verdien til H0 var nærmere 200 km/s/Mpc, mens den amerikanske astronomen Allan Sandage i 1958 konkluderte med at verdien var 75 km/s/Mpc. Han var dermed den første som endte opp med en verdi i nærheten av det astronomene har målt i dag.

Utover 1970-tallet var det stor uenighet mellom Sandage og den tyske astronomen Gustav Tammann, om verdien av H0 var rundt 50 eller rundt 100.

I nyere tid er det fortsatt en viss uenighet om verdien av H0. Ulike metoder å måle den på gir litt ulike resultater, men verdien er snevret inn betraktelig. Satellitten Planck målte 67 km/s/Mpc (2016), mens observasjoner fra romteleskopet Hubble viste 72 km/s/Mpc (også i 2016).

Hubble-parameteren og universets utvidelse

Georges Lemaîtres og Edwin Hubbles arbeider var noen av de første resultatene som viste at universet utvider seg.

Universets utvidelse beskrives matematisk gjennom en parameter som kalles skalafaktoren (a). Teknisk sett er Hubble-parameteren definert utfra denne skalafaktoren slik at:

\( H(t) = \frac{\dot{a}(t)}{a(t)} \)

Her er a skalafaktoren og \(\dot{a} \) er den tidsderiverte av a.

Helt presist kan vi dermed si at Hubble-parameteren angir ekspansjonsraten til universet, i form av forholdet mellom den tidsderiverte av skalafaktoren delt på skalafaktoren selv. Parametrene H og a inngår i Friedmannligningene, som beskriver universets utvidelse basert på generell relativitetsteori.

Sammenheng med universets alder

Hubble-parameteren i dag, H0, kan brukes til å gjøre et overslag for universets alder. Størrelsen 1/H0 kalles ofte for Hubble-tiden. Det er tiden fra universets begynnelse frem til i dag, hvis Hubble-parameteren hadde vært konstant. Hubble-tiden gir et rimelig anslag for universets alder, men ikke helt nøyaktig, siden Hubble-parameteren ikke har vært konstant gjennom universets historie.

For H0 = 67 km/s/Mpc, får vi for eksempel at Hubble-tiden blir:

\( \frac{1}{H_0} = \frac{1}{67 (\mathrm{km/s})/\mathrm{Mpc}} = 4,6 \times 10^{17}s = 14,4\) milliarder år.

Til sammenligning viser moderne målinger av den kosmiske bakgrunnsstrålingen fra romobservatoriet Planck at universets alder er 13,8 milliarder år.

Les mer i Store norske leksikon

Eksterne lenker

Kommentarer

Kommentaren din publiseres her. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg