Episteme Alam Semesta dan Hukum Hubble

Dalam salah satu makalah klasik paling terkenal dalam catatan sejarah sains, Edwin Powell Hubble 1929 tentang hubungan yang diamati antara jarak dan kecepatan resesi galaksi Hukum Hubble  mengungkap alam semesta yang mengembang dan selamanya mengubah pemahaman kita tentang kosmos. 

Ini meresmikan bidang kosmologi pengamatan yang telah mengungkap alam semesta yang luar biasa luas yang telah berkembang dan berkembang selama 14 miliar tahun dan mengandung materi gelap, energi gelap, dan miliaran galaksi.

Sulit membayangkan  hanya 90 tahun yang lalu, tidak tahu tentang keberadaan sebagian besar alam semesta di sekitar kita. Dari perspektif hari ini, realitas alam semesta yang sangat besar, tua, mengembang, dipenuhi dengan miliaran galaksi yang saling menyusut satu sama lain ketika ruang kosmik mengembang dari "Big Bang" awal miliaran tahun yang lalu tampak begitu jelas sehingga kita mengharapkannya. pasti sudah dikenal selama berabad-abad.

Pada  makalah 1929 karya Edwin Hubble, "Hubungan antara jarak dan kecepatan radial antara nebula ekstra-galaksi", yang mengarah ke titik balik dalam pemahaman kita tentang alam semesta. 

Dalam makalah pendeknya, Hubble menyajikan bukti pengamatan untuk salah satu penemuan sains terbesar   alam semesta yang mengembang. Hubble menunjukkan  galaksi surut menjauh dari kita dengan kecepatan yang sebanding dengan jaraknya dari kita: galaksi yang lebih jauh surut lebih cepat daripada galaksi terdekat. 

Grafik klasik Hubble dari kecepatan yang diamati vs. jarak untuk galaksi terdekat disajikan pada gambar 1 ; grafik ini telah menjadi tengara ilmiah yang secara teratur direproduksi dalam buku teks astronomi. Grafik mengungkapkan hubungan linear antara kecepatan galaksi ( v ) dan jaraknya ( d )

 Hubungan kecepatan-jarak antara nebula ekstragalaktik [1]. "Kecepatan radial, dikoreksi untuk gerakan matahari, diplot terhadap jarak yang diperkirakan dari bintang-bintang yang terlibat dan luminositas rata-rata nebula dalam sebuah cluster. 

Cakram hitam dan garis penuh mewakili solusi untuk gerakan matahari menggunakan nebula secara individual; lingkaran dan garis putus-putus mewakili solusi menggabungkan nebula ke dalam kelompok; salib mewakili kecepatan rata-rata yang sesuai dengan jarak rata-rata 22 nebula yang jaraknya tidak dapat diperkirakan secara individual [1]. (Catatan: Unit kecepatan harus dalam kilometer per detik.)

 Relasi ini adalah Hukum Hubble yang terkenal (dan representasi grafisnya adalah Diagram Hubble). Ini menunjukkan ekspansi kosmos yang konstan di mana, seperti pada kue kismis yang mengembang yang membengkak dalam ukurannya, galaksi, seperti kismis, menyusut satu sama lain dengan kecepatan konstan per satuan jarak; dengan demikian, objek yang lebih jauh bergerak lebih cepat daripada yang terdekat. Kemiringan hubungan, H o , adalah Konstan Hubble; itu mewakili laju konstan ekspansi kosmis yang disebabkan oleh peregangan ruang-waktu itu sendiri. 

Meskipun laju ekspansi konstan ke segala arah pada waktu tertentu, laju ini berubah seiring waktu sepanjang kehidupan alam semesta. Ketika dinyatakan sebagai fungsi waktu kosmik, H (t], itu dikenal sebagai Parameter Hubble. 

Tingkat ekspansi saat ini, H o , adalah sekitar 70 km / s / Mpc (di mana 1 Mpc = 10 6 parsec = 3,26 10 6 cahaya-y). Kebalikan dari Konstan Hubble adalah Waktu Hubble, t H = d / v = 1 / H o ; itu mencerminkan waktu sejak ekspansi kosmik linier telah dimulai (mengekstrapolasi Hukum Hubble linier ke waktu t = 0); dengan demikian terkait dengan usia Semesta dari Big-Bang hingga saat ini. Untuk nilai H o di atas , t H = 1 / H o 14 miliar tahun.