กฎของฮับเบิล

กฎของฮับเบิล เป็นสมการในวิชาฟิสิกส์จักรวาลวิทยาที่อธิบายปรากฏการณ์การเคลื่อนไปทางแดงของแสงที่ได้รับจากดาราจักรอันห่างไกลซึ่งมีค่าแปรผันไปตามระยะห่าง กฎนี้คิดค้นขึ้นครั้งแรกโดย เอ็ดวิน ฮับเบิล ในปี ค.ศ. 1929 หลังจากเขาได้เฝ้าสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์มานับสิบปี นับได้ว่าการเฝ้าสังเกตการณ์ของฮับเบิลเป็นหลักฐานชิ้นแรกของแนวคิดการขยายตัวของจักรวาล ซึ่งเป็นหลักฐานชิ้นสำคัญของแนวคิดบิกแบง ข้อมูลในการคำนวณล่าสุดใช้ข้อมูลในปี 2003 ซึ่งได้จากดาวเทียม WMAP ร่วมกับข้อมูลทางดาราศาสตร์อื่น ๆ ได้ค่าคงที่ของฮับเบิลเท่ากับ 70.1 ± 1.3 (กม./วินาที)/เมกะพาร์เซก ซึ่งสอดคล้องกับค่าที่คำนวณได้จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลเมื่อปี 2001 คือ 72 ± 8 (กม./วินาที)/เมกะพาร์เซก

ประวัติ

ก่อนหน้าที่ฮับเบิลจะทำการสังเกตการณ์ของเขานับสิบปี มีนักฟิสิกส์และนักคณิตศาสตร์มากมายริเริ่มคิดค้นทฤษฎีที่สอดคล้องกับความสัมพันธ์ระหว่างอวกาศ-กาล โดยใช้สมการสนามในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ การพยายามใช้หลักการพื้นฐานที่ง่ายที่สุดเพื่ออธิบายธรรมชาติของเอกภพทำให้พบข้อเท็จจริงที่ผิดจากความเข้าใจเดิมว่าเอกภพนั้นหยุดนิ่ง ตรงกันข้าม เอกภพกำลังมีความเคลื่อนไหวอยู่อย่างต่อเนื่อง

สมการ FLRW

ปี ค.ศ. 1922 อเล็กซานเดอร์ ฟรีดแมน พัฒนาสมการฟรีดแมนของเขาขึ้นจากสมการของไอน์สไตน์ ทำให้เห็นว่าเอกภพอาจจะขยายตัวอยู่ในอัตราที่สามารถคำนวณจากสมการได้ ค่าพารามิเตอร์ที่ฟรีดแมนใช้ ปัจจุบันเป็นที่รู้จักกันในฐานะ ตัวประกอบขนาด (scale factor) ซึ่งสามารถพิจารณาเป็นรูปแบบขนาดที่แปรผันตามค่าคงที่ในกฎของฮับเบิลได้ ฌอร์ฌ เลอแม็ทร์ ก็ได้ทำการศึกษาและพบผลลัพธ์ที่คล้ายคลึงกันในปี 1927 แนวคิดของพวกเขาเกี่ยวกับการขยายตัวของกาล-อวกาศ เป็นจุดเริ่มต้นที่นำไปสู่ทฤษฎีบิกแบง และทฤษฎีสภาวะสมดุลในจักรวาลวิทยา