¿Cuál fue el método exacto por el cual Hubble descubrió el desplazamiento al rojo de las galaxias distantes?

Hubble, tomó largas exposiciones de los espectros de galaxias débiles. Al medir la cantidad de desplazamiento de líneas espectrales específicas en relación con las producidas por las lámparas de arco de referencia en el espectrógrafo, pudo calcular los valores de las velocidades de la galaxia. Algunas galaxias cercanas tenían velocidades que significaban que se estaban moviendo hacia nuestra propia Vía Láctea, es decir, sus líneas estaban desplazadas hacia el azul pero la mayoría mostraban desplazamiento al rojo y, por lo tanto, tenían velocidades de recesión. Por lo tanto, la mayoría de las galaxias parecían alejarse de nuestra propia galaxia. Hubble descubrió que aquellos con una imagen más pequeña en una fotografía tenían desplazamientos al rojo más altos. Esto se muestra en el siguiente diagrama que muestra las imágenes y los espectros de algunas de las galaxias que observó.

Observaciones del Hubble de galaxias con el desplazamiento al rojo en sus líneas espectrales.
Él infirió que las galaxias eran similares entre sí en tamaño, por lo que las que parecían más pequeñas deben estar más lejos. Al trazar la velocidad de las galaxias contra su distancia, se encontró con una relación interesante. Esto ahora se conoce como la ley de Hubble y se muestra en el siguiente diagrama.

La relación distancia-velocidad del Hubble para las galaxias basada en sus datos originales. Esto ahora se conoce como la Ley de Hubble y se interpreta como evidencia de un Universo en expansión.
Si estudia la trama anterior, verá que cuanto más distante es una galaxia, en promedio, más rápido se aleja de nosotros. De hecho, Hubble se dio cuenta de que podía ajustar una relación lineal a sus datos, como lo muestra la línea azul pálida de mejor ajuste. La pendiente de esta línea es una constante y ahora se conoce como la constante de Hubble, H0. Esta relación se expresa matemáticamente como:

v ∝ d
entonces: v = H0d (2.2)
donde H0 es la constante de Hubble, v es la velocidad de recesión yd es la distancia.
La relación velocidad-distancia de Hubble, publicada en 1929, sugiere que una vez que miramos más allá de los efectos gravitacionales de las galaxias cercanas dentro del grupo local, las galaxias se alejan unas de otras. No solo se están alejando, sino que las galaxias más distantes parecen alejarse más rápido que las más cercanas. Esto sugiere que el Universo se está expandiendo y, de hecho, esta es la interpretación más aceptada de los datos. El otro punto clave que surge de la relación es que si retrocedemos en el tiempo, las galaxias deben haber estado más juntas, el espacio sería más pequeño. Si extrapola lo suficientemente lejos, el Universo debe haberse concentrado en un punto en el espacio.

Si suponemos que H0 nos proporciona un valor para la tasa de expansión actual, entonces su inverso, es decir, 1 / H0 nos dice el tiempo de Hubble, que es una medida de la edad de un universo en expansión a una tasa constante. Hubble calculó un valor para H0 de aproximadamente 500 km. s-1. Mpc-1. (1 Mpc-1 es 1 megaparsec o aproximadamente 3.26 millones de años luz. Los astrónomos usan el parsec como la unidad de medida de la distancia en lugar del año luz. Los detalles sobre el parsec se pueden encontrar en el tema de Astrofísica del Año 12). Este valor da como resultado una edad del Universo de 2 × 109 años, es decir, 2 mil millones de años.

  1. Incluso en los días de Hubble, esta edad resultó problemática, ya que chocó con los valores de datación radiométrica para la edad de la Tierra que oscilaban entre 3 y 5 mil millones de años y otras pruebas sobre la edad de las estrellas. Obviamente, esto planteaba un dilema: ¡el Universo no podía ser más joven que las estrellas o los planetas que contenía!

La teoría más aceptable y dominante para reconocer el gasto del universo es
LA TEORÍA DEL BIG BANG

En la teoría del Big Bang, el Universo surge, creando tiempo y espacio. Inicialmente, el Universo habría sido extremadamente cálido y denso. Se expandió y enfrió. Parte de la energía involucrada se convirtió en materia. Las observaciones actuales sugieren una edad para el Universo de aproximadamente 13.7 mil millones de años.

Evidencia para el modelo Big Bang

Hay varias áreas clave de soporte de observación para el modelo de big bang. Estos son:

(1) Recesión observada de galaxias:
El consenso entre los astrónomos es que la relación de Hubble entre la distancia a las galaxias y su velocidad de recesión se debe a la expansión del espacio. Las galaxias o cúmulos de galaxias más distantes exhiben un desplazamiento al rojo más alto de sus líneas espectrales que las galaxias más cercanas. Esto se interpreta como galaxias más distantes que se alejan de nosotros más rápido que las más cercanas. Tenga en cuenta que es importante darse cuenta de que es el espacio entre galaxias lo que se está expandiendo. Las galaxias en sí no parecen expandirse ya que los efectos locales de la gravedad dominan sobre cualquier expansión espacial.
Radiación de fondo cósmica de microondas: en 1965, dos científicos que trabajaban para los Laboratorios Bell Telephone, Arno Penzias y Robert Wilson, estaban adaptando una antena en forma de bocina cerca de Nueva York para su uso en radioastronomía. Encontraron ruido en el sistema y, a pesar de los repetidos y exhaustivos intentos, no pudieron eliminarlo ni encontrar su causa. Finalmente se dieron cuenta de que este “ruido” era de hecho radiación remanente del Big Bang. Tal radiación había sido predicha por Gamow a fines de la década de 1940. A medida que el Universo se expandió, se enfrió, de modo que hoy la radiación de fondo corresponde a una temperatura de 2.725 K y tiene un espectro de cuerpo negro.

Esta gráfica muestra la naturaleza del cuerpo negro de la radiación cósmica de fondo de microondas. El espectro corresponde a la radiación de fondo con una temperatura de 2.725 K. Estas mediciones fueron realizadas por el instrumento FIRAS en el satélite COBE. Las barras de error para cada medición son más pequeñas que el ancho de la línea roja.
En los últimos 15 años, las observaciones de esta radiación cósmica de fondo de microondas (CMBR) de misiones basadas en el espacio como COBE y WMAP y misiones basadas en globos como BOOMERanG que operaron en la Antártida han proporcionado una gran cantidad de detalles. Ahora podemos ver las ligeras fluctuaciones o anisotropías en el CMBR con detalles sin precedentes y comparar las observaciones con la teoría más a fondo. La siguiente imagen muestra cómo ha mejorado la resolución del CMBR desde su descubrimiento en la década de 1960. Se cree que estas ligeras fluctuaciones en la intensidad de CMBR proporcionan información sobre ligeras variaciones en la densidad en el Universo temprano.

Comparación del nivel de detalle de las fluctuaciones en el CMBR desde la década de 1960 hasta la misión WMAP actual.

(2) Relaciones de elementos primordiales.

Los astrónomos pueden medir las cantidades relativas de los núcleos ligeros de hidrógeno, deuterio (un isótopo de hidrógeno con un protón y un neutrón), helio-3, helio-4 y litio-7 en nubes distantes no mezcladas de gas primordial.

Las abundancias relativas de estos núcleos corresponden con las proporciones predichas calculadas del modelo Big Bang.

(3) Evolución observada de objetos extragalácticos a lo largo del tiempo cósmico.
La evidencia de esto inicialmente provino de encuestas de radio que mostraron que las partes más distantes (por lo tanto, más antiguas) del Universo parecían contener fuentes de radio más fuertes que la región local. Los cuásares, por ejemplo, no se encuentran en nuestra región local, pero son mucho más comunes en los desplazamientos al rojo de 2 o 3.
Las observaciones recientes realizadas por el telescopio espacial Hubble y otros telescopios han proporcionado nuestras vistas más profundas del Universo y muestran claramente la evidencia de la evolución galáctica y las primeras etapas de su formación.
Observaciones recientes del HST muestran la evolución de las galaxias espirales a lo largo del tiempo.

(4) Formación de materia

Toda la materia, incluidos los átomos en nuestros cuerpos, el aire que respiramos y el gas en el Sol está compuesto por combinaciones de partículas fundamentales que se crearon durante el Big Bang y la posterior evolución del Universo. Antes de dar un resumen de las etapas clave en la formación de la materia, necesitamos revisar las partículas y fuerzas fundamentales en el Universo.

Hubble no descubrió que “el Universo se está expandiendo”. Al medir meticulosamente el espectro de 46 (!) Galaxias (de trillones), descubrió que el desplazamiento al rojo galáctico parecía aumentar con la distancia (la “expansión” es una posible interpretación de los datos del desplazamiento al rojo observados). Hasta su muerte, se negó a creer tales tonterías (una opinión compartida con Steven Weinberg y Martin Rees (entre varios otros científicos prominentes)).

Wikipedia nos dice: “El propio Hubble seguía dudando de la interpretación de Lemaître. En 1931 escribió una carta al cosmólogo holandés Willem de Sitter , expresando su opinión sobre la interpretación teórica de la relación de desplazamiento al rojo-distancia:

‘[…] Usamos el término velocidades’ aparentes ‘para enfatizar las características empíricas de la correlación . Creemos que la interpretación debe dejarse a usted y a los pocos que son competentes para discutir el asunto con autoridad “.

En ese momento, Hubble tuvo problemas para convencer a la “ciencia establecida” de que el Universo era algo más que la galaxia de la Vía Láctea … Entonces, como ahora, la opinión científica no es lo mismo que el “hecho” científico establecido .

¿Exacto? No lo sé. Quizás alguien más conocedor y paciente intervenga, o siempre podría ir a leer sobre la ley de Hubble. (¿No usas Google?) Básicamente, observó tipos específicos de estrellas que tienen características espectrales conocidas y tamaños conocidos, para poder saber qué tan lejos estaban por su brillo aparente, y descubrió que, para aquellos en galaxias distantes, sus desplazamientos rojos medidos se correlacionaron linealmente con su distancia, lo que demuestra que cuanto más lejos estaban, más rápido se alejan de la Tierra (ley de Hubble).

Alrededor de 1920, más o menos, los astrónomos que observaban lo que parecían ser nebulosas “borrosas” que cubrían el cielo en todas las direcciones comenzaron a darse cuenta de que podían ser de origen extragaláctico y no objetos dentro de la galaxia de la Vía Láctea. Al observar estas galaxias, Edwin Hubble (1889-1953), un astrónomo estadounidense, descubrió que las frecuencias de luz provenientes de estas galaxias se desplazaron a las frecuencias más bajas, la región roja del espectro, y lo llamó el desplazamiento al rojo . También señaló que cuanto más débil era la luz, más grande era el cambio rojo observado. Como una luz más débil significaba que la galaxia está a una distancia mayor, el desplazamiento hacia el rojo parecía aumentar con la distancia. Esta es la famosa relación de desplazamiento al rojo-distancia del Hubble.

¿Qué causaría que la luz de las galaxias se desplazara hacia el rojo de esta manera? Bueno, la explicación conocida en ese momento era que el cambio al rojo era un EFECTO DOPPLER en las ondas de luz causadas por las galaxias que se alejaban de nosotros a grandes velocidades. Los desplazamientos al rojo medidos se expresan en términos de un parámetro “z”. El mayor valor medido “z” está asociado con QUASARS Los objetos más lejanos y brillantes del universo observable.

(El efecto Doppler, llamado así por Christian Doppler (1803-1853), un físico austriaco, puede describirse como el efecto producido por una fuente de ondas en movimiento en la que existe un cambio aparente en la frecuencia hacia arriba para los observadores hacia los que se acerca la fuente un aparente cambio descendente en la frecuencia para los observadores de quienes la fuente está retrocediendo).

La relación distancia-desplazamiento hacia el rojo del Hubble significaría que las galaxias más distantes retroceden más rápido, y esto sugirió que el universo puede estar sujeto a una expansión uniforme, por lo que las distancias promedio entre las galaxias aumentan con el tiempo. Además, es lógico, si las galaxias se están alejando entre sí con bastante rapidez, entonces deben haber estado mucho más juntas en el pasado.

De hecho, al rastrear una expansión espacial uniforme en el tiempo, parecía que toda la materia en el universo podría haberse originado a partir de un estado infinitamente compacto, lo que conocemos como la singularidad que conduce al Big Bang.

Hubble dio un paso efectivo para demostrar eso.
En 1912, observó cuidadosamente las galaxias con su telescopio y descubrió que las galaxias se separaban mucho.
Al principio estaba obsesionado … ¿por qué sucedió? Luego descubrió que las galaxias estaban desplazadas hacia el rojo. Esto solo sucede cuando las galaxias (o en realidad cualquier cosa) se separan.

Según el fenómeno Doppler Shift Phenomenon, todo lo que se mueve más lejos tiene una longitud de onda cercana al color rojo, mientras que cualquier cosa que se mueve más cerca tiene una longitud de onda cercana al color azul.
Finalmente entendió que las galaxias se estaban separando de la Tierra. ¿Pero por qué? Las personas ortodoxas religiosas dirían que hay algo especial en nuestro lugar en el universo y esto lo demuestra .
Pero no. No pensaba así … y la única razón posible que dio fue que la galaxia se estaba expandiendo. Cuando un globo se expande … dos puntos dibujados en su superficie tienen una distancia cada vez mayor entre ellos.


Entonces, así pudo concluir que el universo se estaba expandiendo.
Más tarde … muchos físicos calcularon y probaron la teoría matemáticamente correcta.
Einstein citó el descubrimiento de Hubble y dijo que “sí, somos como insectos en una burbuja en expansión”.

Espero que mi respuesta ayude 🙂

El primer método del que puedo hablar es el método de paralaje. Tome un ejemplo de un objeto que ve con un ojo cerrado. Es posible que tenga avisos de que ver el objeto desde un ojo diferente conduce a dos imágenes distintas en diferentes posiciones. De la misma manera podemos ver el objeto lejos en dos lugares diferentes. Ahora, al calcular la distancia entre las dos imágenes del objeto y el ángulo que forma con el observador, podemos medir su distancia.

El segundo método implica el uso del efecto Doppler. La vida cotidiana que ha notado cuando un automóvil se acerca al sonido del motor aumenta y cuando retrocede, el sonido se reduce. Este fenómeno también se observa con la luz y se llama desplazamiento al rojo. El desplazamiento hacia el rojo en las galaxias se puede usar para medir la velocidad a la que se alejan de nosotros usando la cual podemos calcular la distancia.

El tercer método se llama vela estándar. Una vela estándar no es más que objetos con luminosidad fija que son supernovas o estrellas cefeidas. La luminosidad de la galaxia se compara con estas velas estándar y la distancia se puede calcular mediante la ley del cuadrado inverso.

Una forma de pensarlo es imaginar el primer punto del universo. Si considera una cuadrícula de puntos en la etapa inicial, ahora todos los puntos se han alejado de los otros puntos. Por lo tanto, no hay centro. Otra forma de pensar es la velocidad aparente con la que se está expandiendo es proporcional a la distancia. Si el universo es una hoja plana infinita, se extiende en todas las direcciones sin límites, la superficie 3D de una hiperesfera.

¡”La velocidad relativa aparente es proporcional a la distancia” de otras maneras, la ley de Hubble!

O, de otra manera, para decir que, desde la Tierra (o cualquier punto), la velocidad a la que algo parece estar moviéndose es, a veces constante, la distancia. Esta constante es constante de hubbles. Y esta constante es muy no constante, una especie de constante ‘en este momento’. Esto está cambiando constantemente, por lo que tienen un período de tiempo actual. La constante actual del hubble es 70.6 +/- 3.1 KM / Sec por Mpc.

70.6 (KM por segundo) / Mpc es una gran velocidad!

¿Cómo sabía Hubble que se estaban alejando? Ahora, si la constante está dando diferentes valores para diferentes distancias, entonces puedes saber qué se está alejando de nosotros.

Podría estar equivocado, pero creo que las distancias se miden mediante triangulación o comparando tamaño y color.
Redshift se usa para saber si un objeto se está moviendo hacia nosotros o lejos de nosotros. Si la luz de un objeto está teñida de rojo (desplazada hacia el rojo), entonces se está alejando de nosotros y si está teñida de azul, entonces se está moviendo hacia nosotros.

Hubble no lo hizo, ni aceptó nunca la axpansión como la verdadera causa del desplazamiento al rojo. Siempre tuvo cuidado de decir “si” y “parece”, pero nunca aceptó por completo la expansión como la causa del desplazamiento al rojo cosmológico. Siempre creyó que una causa aún no descubierta explicaba el desplazamiento al rojo cosmológico.

Georges Lemaitre es el que planteó la hipótesis de la teoría de la expansión y publicó un artículo dos años antes del Hubble.

Georges Lemaître

La gente simplemente le atribuye el nombre de Hubble porque le otorga un cierto grado de autoridad. Hubble nunca lo aceptó como una expansión del espacio-tiempo, pero siempre se aferró a la creencia de que todavía era una causa no descubierta.

Y fue un hombre sabio por hacerlo, incluso si nos gusta culparlo por los errores de los demás.

Un nuevo Redshift no Doppler

hay una explicación de lo que estás preguntando aquí;

http: //hyperphysics.phy-astr.gsu

Al medir el tiempo que tarda la luz en llegar de esa galaxia a la Tierra
Por ejemplo, supongamos que lleva tiempo ‘t’ llegar de una galaxia a la Tierra y luego distancia = velocidad × tiempo
Así
Distancia = ct
Donde c es la velocidad de la luz
Y es el tiempo que lleva

Sin embargo, también se puede medir calculando el desplazamiento rojo / azul de las galaxias

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