La legge di Hubble

Legge di Hubble o legge di Hubble-Lemaître è il nome per l'osservazione che:

Tutti gli oggetti osservati nello spazio profondo hanno una velocità di spostamento misurata in doppler rispetto alla Terra e l'uno rispetto all'altro;
La velocità misurata in doppler-shift delle galassie che si allontanano dalla Terra è proporzionale alla loro distanza dalla Terra e da tutti gli altri corpi interstellari.

In effetti, il volume spazio-temporale dell'universo osservabile è in espansione e la legge di Hubble ne è la diretta osservazione fisica. È la base per credere nell'espansione dell'universo ed è una prova spesso citata a sostegno del modello del Big Bang.

Anche se ampiamente attribuita a Edwin Hubble, la legge è stata derivata per la prima volta dalle equazioni della Relatività generale di Georges Lemaître in un articolo del 1927. Lì egli propose che l'Universo si sta espandendo, e suggerì un valore per il tasso di espansione, ora chiamato costante di Hubble. Due anni dopo Edwin Hubble confermò l'esistenza di quella legge e determinò un valore più preciso per la costante che ora porta il suo nome. La velocità di recessione degli oggetti fu dedotta dai loro redshift, molti misurati in precedenza da Vesto Slipher nel 1917 e da lui correlati alla velocità.

La legge è spesso espressa dall'equazione v = H0D, con H0 la costante di proporzionalità (la costante di Hubble) tra la "distanza adeguata" D ad una galassia e la sua velocità v (vedi Usi della distanza adeguata). H0 è di solito citata in (km/s)/Mpc, che dà la velocità in km/s di una galassia a 1 megaparsec (3,09×1019 km) di distanza. Il reciproco di H0 è il tempo di Hubble.

Una recente stima del 2011 della costante Hubble, che ha utilizzato una nuova telecamera a infrarossi sul telescopio spaziale Hubble (HST) per misurare la distanza e il redshift per una collezione di oggetti astronomici, dà un valore di H0 = 73,8 ± 2,4 (km/s)/Mpc. Un approccio alternativo che utilizza dati provenienti da ammassi galattici ha dato un valore di H0 = 67,0 ± 3,2 (km/s)/Mpc.

Sono stati utilizzati diversi altri metodi, con cifre comprese tra 70 e 72 (km/s)/Mpc. Un recente (2016) metodo che utilizza la luce più antica dell'universo suggerisce che il valore di Hubble Constant era di 66,53 km/s per megaparsec subito dopo l'inizio dell'espansione. Ciò implica che il tasso di espansione è aumentato.

Linee di assorbimento nello spettro visibile di un superammasso di galassie lontane (a destra), rispetto alle linee di assorbimento nello spettro ottico del Sole (a sinistra). Le frecce indicano il redshift. La lunghezza d'onda aumenta verso il rosso e oltre (la frequenza diminuisce).

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Domande e risposte

D: Che cos'è la legge di Hubble?

R: La legge di Hubble, o legge di Hubble-Lemaître, è un'osservazione astronomica secondo cui tutti gli oggetti osservati nello spazio profondo hanno uno spostamento doppler - la velocità misurata rispetto alla Terra e ad altri corpi interstellari - proporzionale alla loro distanza da essi. Inoltre, afferma che il volume spazio-temporale dell'universo osservabile si sta espandendo.

D: Chi ha derivato per primo questa legge?

R: La legge è stata derivata per la prima volta dalle equazioni della Relatività Generale da Georges Lemaître in un articolo del 1927.

D: Chi ha confermato la sua esistenza?

R: Edwin Hubble confermò l'esistenza della legge due anni dopo e ottenne un valore più preciso per la costante che oggi porta il suo nome.

D: Come è stata misurata la velocità di recessione?

R: La velocità di recessione è stata dedotta dai redshift misurati in precedenza da Vesto Slipher nel 1917 e da lui correlati alla velocità.

D: Quale equazione esprime questa legge?

R: La legge è spesso espressa dall'equazione v = H0D, con H0 che è la costante di proporzionalità (la costante di Hubble) tra la distanza adeguata D di una galassia e la sua velocità v.

D: In quale unità di misura viene solitamente indicato H0?

R: H0 è solitamente indicato in (km/s)/Mpc, che dà la velocità in km/s di una galassia a 1 megaparsec (3,09×1019 km) di distanza.

D: Cosa è stato suggerito in merito alle recenti stime di H0? R Una recente stima del 2011 suggerisce che H0 = 73,8 ± 2,4 (km/s)/Mpc, mentre un approccio alternativo che utilizza i dati degli ammassi galattici ha dato un valore di 67 ± 3,2 (km/s)/Mpc, con altri metodi che danno cifre tra 70 e 72 (km/s)/Mpc. Un recente metodo del 2016 suggerisce che potrebbe essere stato di 66,53 km/s per megaparsec subito dopo l'inizio dell'espansione, implicando un tasso di espansione crescente nel tempo.