Немногим более века тому назад ученые были уверены, что наша Вселенная стабильна. Она не расширяется и не сужается, а вновь появляющиеся звезды приходят на смену погасшим. В общем, по мнению ученых мужей, Вселенная пребывала в состоянии динамического равновесия.

Откуда ученым известно, что Вселенная расширяется?

Первый гвоздь в гроб статичной Вселенной был вбит астрономом из Соединенных Штатов Весто Слайфером в 1913 году. Он начал изучение Туманности Андромеды и обнаружил, что она движется относительно Солнечной системы с огромной скоростью порядка 1000 км/с.

В течение 1913-1914 гг. ученый обнаружил, что еще несколько десятков объектов имеют подобные скорости. Сам факт подобных скоростей вызывал неподдельное удивление, ведь полагалось, что туманности находятся в нашей Галактике и являются зарождающимися планетными системами. Но высокие скорости означали, что подобные объекты находятся вне нашего звездного скопления.

Откуда ученым известно, что Вселенная расширяется?

На своем открытии Слайфер не успокоился. Его заинтересовало куда движутся «быстроходные» объекты. К 1922 году стало ясно, практически все скоростные скопления стремятся прочь от Солнечной системы. К Солнцу приближаются только 3 внегалактических объекта, да и сами они, по-видимому, являются галактиками.

Следующий шаг был совершен британским астрофизиком Артуром Эддингтоном. В 3-м десятилетии прошлого века ученые активно обсуждали общую теорию относительности, выдвинутую Альбертом Эйнштейном. На основании наблюдений Слайфера Эддингтон предположил, что полученные результаты означают верность космологической теории расширяющейся Вселенной. По предположению англичанина, чем дальше объект находится от Солнечной системы, тем выше его относительная скорость «убегания». Этот вариант космологической модели Вселенной экспериментально для галактик подтвердил бельгиец Жорж Леметр в 1927 году.

Все проводимые ранее наблюдения и сделанные частные выводы воедино свел американец Эдвин Хаббл, который провел серию наблюдений за Вселенной в 1929 году, используя знаменитый 100-дюймовый телескоп обсерватории Маунт-Вилсон.

Откуда ученым известно, что Вселенная расширяется?

Этот телескоп позволял видеть отдельные звезды в соседних галактиках, что позволило сделать определенные измерения. В качестве реперных объектов были избраны так называемые цефеиды (звезды, меняющие свой блеск со строгой периодичностью), именно эти звезды являются своеобразными маяками Вселенной. Было измерен расстояние до них, а затем проведен анализ данных с учетом зависимости «период-светимость» и красного допплеровского смещения.

Используя данные своих наблюдений и вычислений, американский ученый вывел утверждение, которое несколько позднее назвали законом Хаббла.

Сформулировать этот закон можно следующим образом: относительная скорость галактики прямо пропорциональна ее расстоянию до наблюдателя.

Формула выведенная Хабблом имела следующий вид:

v=H*r

где v относительная скорость галактики, r ее расстояние до наблюдателя, а H - это коэффициент пропорциональности позднее названый постоянной Хаббла.

Откуда ученым известно, что Вселенная расширяется?

Правда, в вычислениях американского астронома не обошлось без ложки дегтя в бочке меда. Вычисленный Хабблом коэффициент пропорциональности равнялся 500 км/с на 1 мегапарсек (примерно 3,26 миллиона световых лет). Расчеты были верны для своего времени, но Хаббл не мог знать, что зависимость «период-светимость» сама зависит от поглощения, а также трудно было предположить, что собственные скорости вносят существенный вклад в общую скорость местной группы галактик.

Современное значение постоянной Хаббла по разным оценкам находится в рамках 66-78 км/с/Мпк.

Переоценить значение закона Хаббла для современной астрономии невозможно. Он применяется как для исследований космических объектов, так и для создания новых космологических теорий. Главным значением этого закона является то, что он подтверждает постулат о расширении Вселенной. Заодно, этот закон служит дополнительным подтверждением теории Большого взрыва, ведь, по мнению современных ученых, именно Большой взрыв стал толчком вызвавшим расширение материи.

Откуда ученым известно, что Вселенная расширяется?

Еще благодаря закону Хаббла удалось выяснить, что Вселенная расширяется во все стороны одинаково. Это означает, что в какой бы точке не находился наблюдатель, ему будет казаться, что все космические объекты вокруг него одинаково удаляются. Здесь можно вспомнить философа 15 века Николая Кузанского, утверждавшего, что любая точка есть центр безграничной Вселенной. Также именно благодаря закону Хаббла с высокой точностью можно определять истинное положение галактик и иных космических объектов в настоящий момент и их местоположение в будущем.

Именно благодаря закону Хаббла можно вычислить сколько лет назад образовалась наша Вселенная. Если взять величину обратную постоянной Хаббла, то получится примерно 13,78 миллиардов лет. А это и есть время, прошедшее от Большого взрыва.

Следует заметить, что закон Хаббла верно работает только на относительно больших расстояниях до космических объектов. Если же взять ближайшие к нам галактики, то следует учитывать и их собственную скорость. А это может существенно сказаться на результатах. Именно благодаря собственной скорости туманность Андромеды постепенно приближается к нашей Галактике.