Ley de Hubble

La tierra se está alejando de las galaxias lejanas. Dicho de otro modo, el cosmos está creciendo. A la luz de esto, Georges Lemaitre desarrolló la Ley de Hubble , una importante conclusión de cosmología física que explica la relación entre la distancia de las galaxias y el corrimiento al rojo. Según la ley, la velocidad de recesión, también conocida como corrimiento al rojo, es proporcional a la distancia de la velocidad. La regla de Hubble explica, en términos sencillos, que cuanto más distantes están las galaxias del planeta, más rápido se alejan de él. La ley de Hubble no es solo una prueba de la expansión del universo, sino también una explicación clave para el escenario del Big Bang.

Fórmula de la ley de Hubble

La fórmula de la Ley de Hubble se establece como:

v = H ₀ re

dónde,

• v = Velocidad de recesión en km por segundo
• d = Distancia en Mpc
• H ₀ = Tasa de expansión Hoy Parámetro Hubble

Constante de Hubble (H ₀ ): La constante de Hubble es una unidad de medida que se utiliza para describir la expansión del cosmos. La constante H de Hubble por millón de años luz es de 160 km/s.

Limitaciones de la Ley de Hubble

Después de calcular la velocidad de recesión, se puede usar la ecuación de Hubble para calcular la distancia de la galaxia a nosotros calculando el cambio de la luz visible en el corrimiento al rojo en el espectro. Las siguientes son algunas de las restricciones de la ley de Hubble, que dificultan la medición:

• La velocidad observada de las galaxias está influenciada por su movimiento intrínseco.
• Los movimientos gravitatorios hacen que la galaxia gire en órbita.

Corrimiento al rojo

Redshift es el fenómeno en el que la longitud de onda de un objeto aumenta debido a la radiación electromagnética. El corrimiento al azul es opuesto al corrimiento al rojo, donde la energía aumenta debido a longitudes de onda más cortas que también se conocen como corrimiento al rojo negativo. Las principales razones del corrimiento al rojo son las siguientes:

• efecto Doppler, es decir; el movimiento de objetos ya sea más cerca o más lejos unos de otros en el espacio.
• Una fuerte fuerza gravitacional conduce a un corrimiento al rojo gravitacional.
• El corrimiento al rojo cosmológico es una expansión del espacio tal que los objetos se separan sin un cambio en su posición.

Fórmula de corrimiento al rojo

La fórmula para Redshift se establece como:

z = Δλ/λ

dónde,

• z es el corrimiento al rojo
• Δλ es el cambio de longitud de onda en los espectros
• λ es la longitud de onda

Ejemplos de preguntas

Problema 1: Para algunos cúmulos, la velocidad se mide como v = 10 ³ km/s. ¿Cuál es la distancia? Suponga que H _ο = 60 km/s/Mpc

Solución:

sabemos,

v = 10 ³ km/s, H ₀ = 60 km/s/Mpc

La fórmula utilizada es:

d = v/H _o

=(10 ³ km/s)/(60 km/s/Mpc)

= 16,7 Mpc

Problema 2: El valor de la constante de Hubble para la galaxia NGC 123 es de 70 km/s/Mpc, y su distancia a nosotros es de 1.320 km/s. Según la Ley de Hubble, ¿a qué distancia se encuentra la galaxia?

Solución:

v = H _o d

1320 = 70 días

Resolver para d

d = v/ _ho

d = 1320/70

d = 18,9 Mpc

Problema 3: NGC 2342 es una galaxia con una velocidad de 5690 km/sy una distancia de 74 Mpc. Según estos números, ¿cuál es el valor de la constante de Hubble?

Solución:

v = H _o d

5690 = H _o 74

Resolver para H _o

Ho = v/ _d

Ho = 5,690 /74 = 77 km/s/ _Mpc

Problema 4: La longitud de onda de una característica de absorción de calcio es normalmente de 3934  Å, sin embargo , se ha observado que en una galaxia es de 4002 Å. ¿Qué es exactamente un corrimiento al rojo?

Solución:

 Primero debe determinar el valor de Δλ, que es el cambio en la longitud de onda

Δλ = 4002 – 3934 = 68 Å.

Como este es un valor positivo, el objeto se está alejando de nosotros. Ahora puede introducir los valores en la fórmula:

z = Δλ/λ

z = 68 / 3934

z = 0,017

Problema 5: una característica de absorción del calcio generalmente tiene una longitud de onda de 3934 Å, pero se observa que en una galaxia distante tiene una longitud de onda de 8209 Å. ¿Qué es el corrimiento al rojo?

Solución:

Primero debe determinar el valor de Δλ, que es el cambio en la longitud de onda

Δλ = 8209 – 3934 = 4275 Å.

Como este es un valor positivo, el objeto se está alejando de nosotros. Ahora puede introducir los valores en la fórmula:

z = Δλ/λ

z = 4275 / 3934

z = 1,09