Měřítka ve vesmíru
Přihlásit se
Měřítka ve vesmíru (16/17) · 11:12

Hubblův zákon Co nám říká Hubblův zákon?

V mnoha předchozích videích jsme mluvili o tom, jak se každý vesmírný objekt vzdaluje od Země. Také jsme mluvili o tom, že čím dále něco je, tím rychleji se to pohybuje. Chci to v tomto videu podložit nějakými čísly a dát vám o tom lepší představu. Jedna možnost, jak to chápat, je, že kdybych si v rané fázi vesmíru vybral nějaké body: třeba tenhle bod, další bod, další bod, další bod, vyberu jich devět, aby tvořily pravidelnou mřížku. Takže tohle je vesmír ve svém raném stádiu. Pokud se posuneme o pár miliard let dopředu – a je jasné, že to nekreslím v měřítku –, tak se všechny tyto body od sebe vzdálily. Takže tenhle bod je teď tady. Lepší bude nakreslit řádku, vlastně jiný sloupec, aby to bylo jasné. Takže když se posuneme o pár miliard let dopředu, tak se vesmír rozpínal a všechno se od sebe vzdálilo. Označím si to barevně, tenhle bod bude fialový. Takže tenhle fialový bod bude teď tady. Tenhle zelený bod se vzdálil od toho fialového. A teď tenhle modrý bod se také vzdálil od fialového bodu v tomto směru. A můžeme pokračovat. Tenhle žlutý bod je třeba teď tady. Myslím, že chápete tu myšlenku. Teď dokreslím ty zbývající žluté body, každý jeden se vzdálil od ostatních. Není tu žádný střed, všechno se prostě rozpíná dál od věcí kolem sebe. A tady můžete vidět, že nejenže se tenhle bod vzdálil od tohoto bodu, ale že se vzdálil i od tohoto a to dokonce víc. Protože nastalo tohle rozpínání plus tohle rozpínání. Nebo to můžete také chápat tak, že zdánlivá rychlost, se kterou se něco rozpíná, je úměrná tomu, jak daleko to je. Protože každý bod mezitím se také rozpíná. Abych trochu shrnul tuhle vizualizaci. Zkuste to chápat tak, že vesmír je jako nekonečné prostěradlo. Můžete si představit, že máme prostěradlo z nějakého hodně pružného materiálu, a natahujeme ho. Prostě ho roztahujeme. To je stejné, jako když si představíme nekonečný vesmír, který se rozpíná ve všech směrech. Roztahujeme to nekonečné prostěradlo, takže nemáme žádný okraj, ale i tak ho roztahujeme. Také si to můžeme představit tak, že vesmír je trojrozměrný povrch čtyřrozměrné koule. Takže v rané fázi vesmíru ta koule vypadala takhle a tyhle body byly zde: fialový bod je tady, zelený bod je zase tady a modrý bod tady nahoře a tady ostatní žluté body. Všechny body jsou tady, na povrchu této koule. Je jasné, že se teď zabývám pouze dvěma rozměry. Je skoro nemožné, možná úplně, si představit třídimenzionální povrch čtyřdimenzionální koule, ale tahle analogie platí. Pokud je to povrch balónku nebo bubliny a ta bublina se bude zvětšovat, tak když se bude zvětšovat pár miliard let… A znovu, není to úplně ve správném měřítku. Máme tuhle větší bublinu. Tahle část povrchu se bude také zvětšovat. Takže ještě jednou – tady máme růžovou, tady je modrý bod, zelený bod a ještě dokreslím ty ostatní žluté. Všechny se od sebe vzdálily na povrchu této koule. Aby bylo jasné, že je to koule, tak dokreslím pár obrysů. Takže tohle je obrys, aby bylo jasné, že jsme na povrchu koule. Takže když tohle máme vyřešené, zamysleme se nad tím, jak velká je ta zdánlivá rychlost, se kterou se věci vzdalují od sebe. Chceme zjistit nejen to, jak se věci od sebe vzdalují, ale jak se vzdalují od sebe, když je pozorujeme, v závislosti na tom, jak jsou daleko. Mohli bychom říci… Napíšu to… Všechny objekty se od sebe vzdalují a zdánlivá relativní rychlost je úměrná vzdálenosti. To, co jsem napsal, je jinými slovy Hubbleův zákon. Přišel na něj pouhým pozorováním, že čím dál se podívá, tím větší je rudý posuv. A nejenom, že se pohybují rychleji a rychleji od Země, ale vypadá to, že se pohybují rychleji a rychleji od sebe. Toto je tedy Hubbleův zákon. Jinými slovy tedy z každého místa, řekněme ze Země, rychlost, jakou se pohyb jeví, je rovná konstantě krát vzdálenost od pozorovatele. V tomto případě pozorujeme my. A přidáme malou nulu a toto H nazveme Hubbleovou konstantou. Je to velice nekonstantní konstanta, protože se mění v závislosti na tom, v jaké části evoluce vesmíru jsme. Dáme zde tedy malou nulu, abychom ukázali, že toto je současná hodnota Hubbleovy konstanty. A když se bavíme o vzdálenosti, bavíme se o vlastní vzdálenosti právě teď. To je velice důležité, protože vlastní vzdálenost se konstantně mění, jak vesmír roste. Teď‘ se lehce změní od začátku tohoto videa do konce. Ale v našem časovém období to přibližně můžeme říct. Když řekneme vlastní vzdálenost, máme na mysli, že kdybychom měli pravítka a položili je okamžitě… Očividně to není možné, ale představme si, že to uděláme. Jde o to si představit, jak rychle se věci od sebe vzdalují. Současná Hubbleova konstanta je… Napíšu to někam, kde mám více místa. Současná Hubbleova konstanta je 70,6 ± 3,1 – takže jsme zjistili určitou odchylku, která je nejspíše daná naším měřením – kilometry za sekundu za megaparsek. Parsek je zhruba 3,2 až 3,3 světelných let. Další způsob, jak nad tím přemýšlet, je ten, že pokud jsme právě teď tady a pokud tento objekt je vzdálený jeden megaparsek, tedy jeden milion parseků neboli 3,2 milionů světelných let od Země. Je to pouze zhruba, abychom zhruba věděli, že je to zhruba 3,26 milionů světelných let od Země, pak se bude zdát, že se objekt vzdaluje, přestože se vlastně skrz vesmír nehýbe, pouze vesmír se roztahuje, takže to vypadá, že se pohybuje rychlostí 70 – v závislosti na rudém posuvu – pohybuje se rychlostí 70,6 km/s od nás. A to je obrovská rychlost, 70,6 kilometrů za sekundu! To je hodně velká rychlost. Ale musíme si pamatovat, jedná se o více než jeden megaparsek. Galaxie v Andromedě není ani megaparsek daleko, je okolo 2,5 milionů světelných let, což je 0,7 nebo 0,8 megaparseku. Když se podíváme na body ve vesmíru, které jsou něco dále než galaxie v Andromedě, tak to bude vypadat, že se právě vzdalují rychlostí 70,6 km/s. Pokud se podíváme na něco, co je skoro 7 světelných let od nás, 2 megaparseky daleko, pokud se podíváme na objekty zde, tak jak rychle se vzdalují? Jsou 2 megaparseky vzdálené, bude to tedy dvojnásobek. Vynásobíme vzdálenost dvěma megaparseky krát toto, megaparseky se zkrátí, takže 70,6 krát 2… Takže budou vypadat, že se hýbou, ve skutečnosti se ve vesmíru nehýbou, pamatujte si, že vesmír se pouze roztahuje. Takže zdánlivá rychlost bude 70,6 krát 2, tedy 141,2 km/s. Nabízí se otázka: Jak to Hubble věděl? Je jednoduché pozorovat rudý posuv vzdalujících se objektů, ale jak věděl, že se vzdalují i navzájem od sebe? Podívejme se na rudý posuv objektu, pohybuje se rychlostí 70,6 km/s, a pak se podíváme na rudý posuv tohoto a vidíme, že se pohybuje rychlostí 141,2 km/s. což znamená, že tyto dva objekty se od sebe vzdalují rychlostí 70,6 km/s. Toto můžeme sledovat u různých vzdáleností. Doufám, že teď máte představu o tomto problému. A pamatujte si, přestože je to obrovská vzdálenost, jeden megaparsek, je to dál než galaxie v Andromedě. Galaxie v Andromedě je nejbližší velká galaxie pro nás, jsou tu i menší galaxie, které jsou trochu jako satelity obíhající kolem galaxie Mléčná dráha, nicméně Andromeda je největší galaxie, nejbližší velká galaxie pro nás. Také ale víme, že se bavíme o stovkách miliard galaxií jen v pozorovatelném vesmíru. A jakmile se blížíme okraji pozorovatelného vesmíru, tak vzdálenosti a rychlosti, kterými se věci vzdalují, začnou být značné.
video