lauantai 15. maaliskuuta 2014

Hubblen laki ym. Hubblen ...

Edwin Powell Hubble (1889-1953)
kuva wikimedia
Tämä alkaa mennä melko hankalaksi, mutta koetetaan selviytyä apuneuvojen avulla.

Ensin asiantuntijoiden tekstiä wikistä, joka saa minut vikisemään ja sitten maallikon "käännös" eli ajatusta tekstistä:

Hubble's law
is the name for the observation in physical cosmology that
  • objects observed in deep space (extragalactic space, ~10 megaparsecs or more) are found to have a Doppler shift interpretable as relative velocity away from the Earth; 
  • this Doppler-shift-measured velocity, of various galaxies receding from the Earth, is approximately proportional to their distance from the Earth for galaxies up to a few hundred megaparsecs away. 
This is normally interpreted as a direct, physical observation of the expansion of the spatial volume of the observable universe.
Suomeksi: 
  • punasiirtymä voidaan tulkita suhteelliseksi nopeudeksi poispäin maapallosta
  • Doppler ilmiöllä mitattu nopeus on suhteessa kohteen etäisyyteen maapallosta tiettyyn etäisyyteen asti

Hubble flow 
The motion of astronomical objects due solely to this expansion is known as the Hubble flow. Hubble's law is considered the first observational basis for the expanding space paradigm and today serves as one of the pieces of evidence most often cited in support of the Big Bang model.

Suomeksi
  • Hubblen lakia noudattava liike avaruudessa on Hubblen virtaus. Tämä on ensimmäinen havaittu perusta laajenevan avaruuden paradigmalle ja yleisimmin esitetty todiste Big Bang teorian puolesta.

Hubble constant 
The law is often expressed by the equation v = H0D
  • with H0 the constant of proportionality (the Hubble constant) between the "proper distance" D to a galaxy (which can change over time, unlike the comoving distance) 
  • and its velocity v (i.e. the derivative of proper distance with respect to cosmological time coordinate). 
The SI unit of H0 is s−1 but it is most frequently quoted in (km/s)/Mpc, thus giving the speed in km/s of a galaxy 1 megaparsec (3.09×1019 km) away. 

The reciprocal of H0 is the Hubble time. 


Suomeksi
  • Spektriviivan punasiirtymän tarkan mittaamisen ja Hubblen vakion avulla voidaan määritellä maapallosta poispäin kiitävän galaksin nopeus. 
Hubble time  
  • The Hubble constant H0 has units of inverse time, i.e. H0 ≈ 2.3×10−18 s−1
  • "Hubble time" is defined as 1/H0
  • The value of Hubble time in the standard cosmological model is 4.35×1017 s or 13.8 billion years.  
The phrase "expansion timescale" means "Hubble time"

Suomeksi
  • "Hubble aika" antaa nykyisten mittausten perusteella tunnetun maailmankaikkeuden iäksi 13.8 miljardia vuotta.

Hubble length 
  • The Hubble length or Hubble distance is a unit of distance in cosmology, defined as cH0-1 — the speed of light multiplied by the Hubble time. 
  • It is equivalent to 4,228 million parsecs or 13.8 billion light years. (The numerical value of the Hubble length in light years is, by definition, equal to that of the Hubble time in years.) 
  • The Hubble distance would be the distance between the Earth and the galaxies which are currently receding from us at the speed of light, as can be seen by substituting D = c/H0 into the equation for Hubble's law, v = H0D
Suomeksi
  • "Hubblen pituus" on tosi pitkä... Hubblen aika kertaa valonnopeus!
  • "Hubblen etäisyys" on maapallon etäisyys niistä galakseista, jotka kiitävät meistä poispäin valonnopeudella.
  • Hubblen etäisyys lukeam on sama kuin Hubblen aika, 13.8 miljardia valovuotta

Hubble volume
  • The Hubble volume is sometimes defined as a volume of the universe with a comoving size of  cH0
The exact definition varies: it is sometimes defined as the volume of a sphere with radius  cH0, or alternatively, a cube of side  cH0

Some cosmologists even use the term Hubble volume to refer to the volume of the observable universe, although this has a radius approximately three times larger.

Suomeksi
  • Hubblen tilavuus antaa koko maailmankaikkeuden tilavuuden comoving koolla cH0

Comoving distance
Mitä sitten tarkoittaa "comoving distance"

Pitääkö sitä kaikkea kysyä? 

No, vastaus lähdeviittein ja tarkoin selityksin löytyy tästä wiki artikkelista, jonka johdannon kopsaan tähän vähän värjäten.

In standard cosmology, comoving distance and proper distance are two closely related distance measures used by cosmologists to define distances between objects.

Proper distance roughly corresponds to where a distant object would be at a specific moment of cosmological time, which can change over time due to the expansion of the universe. 

Comoving distance factors out the expansion of the universe, giving a distance that does not change in time due to the expansion of space (though this may change due to other, local factors such as the motion of a galaxy within a cluster). 

Comoving distance and proper distance are defined to be equal at the present time; therefore, the ratio of proper distance to comoving distance now is 1. 

At other times, the scale factor differs from 1. 

The universe's expansion results in the proper distance changing, while the comoving distance is unchanged by this expansion because it is the proper distance divided by that scale factor.

Että hanskassa on laajenevan universumin etäisyydet - joillakin matematiikan ymmärtäjillä ainakin.


9 kommenttia:

  1. Köh... en nyt ota muuten kantaa, mutta tarkoittaneeko tuo 'comoving' mukana liikkuvaa, mitä me olemmekin. Olemme mukana maailmankaikkeuden laajenemisliikkeessä

    "comoving observer is the only observer that will perceive the universe, including the cosmic microwave background radiation, to be isotropic. Non-comoving observers will see regions of the sky systematically blue-shifted or red-shifted"

    VastaaPoista
    Vastaukset
    1. Jaa emme olekaan ihan 'comoving', liikumme muutenkin kuin laajenemisen takia:
      "Our Solar System is not quite comoving: we have a velocity of 370 km/sec relative to the observable Universe. The Local Group of galaxies, which includes the Milky Way, appears to be moving at 600 km/sec relative to the observable Universe"

      Poista
  2. Hmmm... Siis onko tuo 'Comoving distance' matemaattisesti saatava etäisyyden lauseke, joka määritellään nykyhetkessä samaksi kuin maalaisjärkisempi 'proper distance'. Mutta sitten jos katsotaan menneisyyttä tai tulevaisuutta, niin proper distance muuttuu maailmankaikkeuden laajenemisen takia, mutta tämä normaalista liikkeestä poikkava tekijä, laajeneminen, eliminoidaan pois tuossa matemaattisesti saatavassa etäisyydessä 'comoving distance' - se antaa saman etäisyyden elleivät kohteet ole liikkunet 'oikeasti' suhteessa toisiinsa.

    Maailmankaikkeuden laajeneminenhan mahdollistaa senkin, että kaksi avaruuden kohdetta voi etääntyä toisistaan yli valon nopeudella, johtuen juuri tuosta maailmankaikkeuden pullataikinamaisesta laajenemisesta, jossa galaksit ovat kuin rusinoita. Kyse ei ole 'oikeasta' taikka 'tavallisesta' liikkumisesta yli valon nopeudella.

    VastaaPoista
  3. Hubble flow ja avaruuden laajeneminen pitänee erottaa sellaisesta ajatuksesta, jossa joukko kappaleita etääntyy toisistaan räjähdyksen johdosta - esim. räjäytettäessä kalliota dynamiitilla. Maailmankaikkeuden laajeneminen on toinen juttu. Kiva havainnollistus:

    https://astronomy.swin.edu.au/cosmos/H/Hubble+Flow

    VastaaPoista
  4. Can objects move away from us faster than the speed of light?

    Again, this is a question that depends on which of the many distance definitions one uses. However, if we assume that the distance of an object at time t is the distance from our position at time t to the object's position at time t measured by a set of observers moving with the expansion of the Universe, and all making their observations when they see the Universe as having age t, then the velocity (change in D per change in t) can definitely be larger than the speed of light. This is not a contradiction of special relativity because this distance is not the same as the spatial distance used in SR, and the age of the Universe is not the same as the time used in SR.

    http://www.astro.ucla.edu/~wright/cosmology_faq.html#FTL

    VastaaPoista
  5. annat monia hyviä ajatuksen aiheita. Tässä kokonaisuudessa Hubblen teemoja on aikalailla yleisen suhteellisuusteorian makua, aika, liike, nopeus, tila, etäisyys....

    katsotaan tarkemmin!

    VastaaPoista
    Vastaukset
    1. Suhteellisuusteoriaan liittyvältä tosiaan 'maistuu' tuo 'comoving distance'

      Poista
  6. Vaikeita asioita nämä suomeksikin kun ei ole opiskellut alaa, saati sitten englanniksi kun ei edes ymmärrä kaikkia sanoja.

    Tuli mieleeni ajatus, että voisiko tuo 'comoving distance' olla yhteydessä samanlaiseen koordinaatistoon käsitteenä, siis 'comoving coordinates'. Ja olisiko tällöin kyseessä koordinaatisto, joka ikäänkuin laajenisi avaruuden laajenemisen mukana, siksi siinä koordinaatiossa tulee laajeneminen ikäänkuin eliminoitua kuten tuossa yllä mainittiin. Jos koordinaatistoon alkuhetkellä merkitään pykälät vaikka kilsan välein ja sillä mitataan etäisyyttä jonnekin kaukaiseen galaksiin, niin etäisyys pysyy koordinaatistoa luettaessa samana jos galaksi ei 'oikeasti' liiku suhteessa meihin, siis ei muuten kuin laajenemisen mukana. Siis voisi sanoa myös 'coexpanding coordinates'. 'Proper distance' muuttuu kyllä

    Löysin vähän tukea ajatukselle. Googlaapa lainausmerkeissä
    "a comoving coordinate system expands with the Hubble expansion" niin löytyy googlebook, jossa sanotaan tuo lause.

    VastaaPoista