Расширяющаяся Вселенная

Глубокий снимок «Хаббла» 1995 года охватил участок неба шириной примерно 1/13 диаметра полной Луны. На нём обнаружили около 3000 галактик.

1923: Эдвин Хаббл находит цефеиду V1 в Андромеде; галактики находятся далеко за пределами Млечного Пути
1927: Жорж Леметр по данным Хаббла и Слайфера приходит к выводу, что Вселенная расширяется
1929: Хаббл публикует зависимость красного смещения галактик от расстояния
1990: Запуск космического телескопа «Хаббл»
1995: Глубокий снимок «Хаббла»: около 3000 галактик на крошечном участке неба после 10 дней экспозиций
2016: Оценка числа галактик в наблюдаемой Вселенной: около 2 триллионов, в 10 раз больше прежних оценок

Галактики удаляются друг от друга

Если разложить свет галактики в спектр, в нём видны знакомые тёмные линии водорода, кальция и других элементов, но почти у всех галактик они сдвинуты к красному краю. Такое красное смещение означает, что галактика удаляется от нас. NASA объясняет, что Хаббл сопоставил расстояния до галактик, измеренные по цефеидам, с красными смещениями и обнаружил пропорциональную зависимость: галактика вдвое дальше удаляется вдвое быстрее. За два года до публикации Хаббла бельгийский физик Жорж Леметр уже проанализировал наблюдения Хаббла и Весто Слайфера и заключил, что Вселенная расширяется. Теперь эту зависимость называют законом Хаббла-Леметра.

В виде формулы: скорость = H₀ × расстояние. H₀, постоянная Хаббла, измеряется в километрах в секунду на мегапарсек, а один мегапарсек равен 3.26 миллиона световых лет. При H₀ = 70 галактика на расстоянии 100 мегапарсеков удаляется со скоростью около 7000 км/с. Это не значит, что галактики летят в пространстве именно от нас. Растягивается само пространство, поэтому из каждой галактики видно, как другие удаляются, подобно изюминкам в поднимающемся тесте. Близкие галактики могут не подчиняться общей тенденции: Андромеда, связанная с нами тяготением, приближается.

Зависимость скорости удаления от расстояния для двух измеренных значений постоянной Хаббла: 67.4 (по ранней Вселенной, «Планк») и около 73 (по цефеидам и сверхновым). С расстоянием линии расходятся сильнее.

Проблема постоянной Хаббла

Если мысленно обратить расширение вспять, можно оценить возраст Вселенной. Величина 1, делённая на H₀, имеет размерность времени; при H₀ = 70 это около 14 миллиардов лет, близко к 13.8 миллиарда лет, которые NASA получает из подробных моделей. Однако две группы измерений не согласуются. Подбор модели к структуре реликтового излучения, измеренной спутником ЕКА «Планк», даёт 67.4 ± 0.5 км/с на мегапарсек. Прямое измерение расстояний по цефеидам и сверхновым типа Ia с помощью «Хаббла» даёт около 73. Разница составляет примерно 8%, намного больше заявленных погрешностей обеих групп, и с улучшением данных не исчезает. Астрономы называют это проблемой постоянной Хаббла; она может указывать на ещё не понятую нами физику.

Сколько существует галактик

КонтекстВ 1995 году Роберт Уильямс, директор Института исследований космоса с помощью космического телескопа, использовал наблюдательное время, которым мог распоряжаться по своему усмотрению и направил «Хаббл» на 10 дней на кажущийся пустым участок неба шириной около 1/13 диаметра полной Луны. Некоторые коллеги сомневались, что телескоп найдёт там что-то новое. На полученном глубоком снимке «Хаббла» оказалось около 3000 галактик на разных стадиях развития, а данные сразу открыли для всех. Астроном Джулианна Далкантон, которую цитирует NASA, говорит, что с тех пор такой открытый обмен стал образцом для большинства крупных астрономических проектов. Подсчёт галактик на глубоких снимках и пересчёт на площадь всего неба дали оценку около 200 миллиардов галактик.

В 2016 году группа под руководством Кристофера Конселиса использовала обзоры «Хаббла» и других телескопов, а также модели слишком тусклых для наблюдения галактик и пришла к выводу, что их как минимум в 10 раз больше: около 2 триллионов галактик существуют или существовали в наблюдаемой Вселенной. Большинство были небольшими и давно слились в более крупные. Исследование 2021 года с помощью аппарата NASA New Horizons, вдали от солнечного сияния, измерило, насколько тёмен космос. Позже NASA исправило своё сообщение: эти измерения ограничивают суммарный свет галактик, а не их число. Поэтому честный итог таков: оценки лежат между сотнями миллиардов и примерно двумя триллионами, в зависимости от учёта тусклых галактик.

Красное смещение	Спектральные линии смещены к большим длинам волн: объект удаляется
Закон Хаббла-Леметра	Скорость = H₀ × расстояние
Проблема постоянной Хаббла	Около 67.4 по данным «Планка» против примерно 73 по цефеидам и сверхновым
Возраст Вселенной (NASA)	Около 13.8 миллиарда лет
Глубокий снимок «Хаббла»	1995 год, 10 дней, около 3000 галактик

Что показывает красное смещение в спектре галактики?
- Галактика удаляется от нас
- Галактика очень горячая
- Галактика приближается
- Галактика состоит из железа
При H₀ = 70 км/с на Мпк с какой скоростью удаляется галактика на расстоянии 50 Мпк?
Галактика удаляется со скоростью 14 000 км/с. При H₀ = 70 на каком расстоянии в Мпк она находится?
Кто первым пришёл к выводу в 1927 году, что Вселенная расширяется?
- Жорж Леметр
- Исаак Ньютон
- Генриетта Суон Ливитт
- Тихо Браге
Почему все далёкие галактики как будто удаляются от нас?
- Само пространство растягивается, поэтому из каждой галактики видно, как другие удаляются
- Земля находится в центре Вселенной
- Галактики боятся Млечного Пути
- Свет замедляется с расстоянием
В проблеме постоянной Хаббла сравниваются 73 и 67.4. На сколько процентов 73 больше? (До десятых.)
Какая галактика приближается к нам, а не удаляется?
- Андромеда
- Все галактики на глубоком снимке «Хаббла»
- M87
- Маркарян 231
Сколько примерно галактик показал глубокий снимок «Хаббла» 1995 года?
- Около 3000
- Около 30
- Около 3 миллионов
- Всего одну
Что говорилось в исправлении NASA об измерении New Horizons?
- Оно ограничивает суммарный свет галактик, а не их число
- Оно доказало, что существует ровно 200 миллиардов галактик
- Оно вообще не обнаружило галактик
- Оно измерило постоянную Хаббла
Скольким примерно миллиардам лет равно 1 ÷ H₀ при H₀ = 70 км/с/Мпк? (Целое число.)

Главное

Почти у всех галактик наблюдается красное смещение: они удаляются.
Закон Хаббла-Леметра: скорость = H₀ × расстояние (Леметр, 1927; Хаббл, 1929).
Само пространство расширяется; близкая Андромеда является исключением и приближается.
H₀ около 67.4 («Планк») или около 73 (цефеиды и сверхновые): проблема постоянной Хаббла.
Число галактик: от сотен миллиардов до примерно 2 триллионов.

Источники курса (17)

NASA Galaxies (science.nasa.gov/universe/galaxies)
NASA Galaxy types (science.nasa.gov/universe/galaxies/types)
NASA Hubble's Galaxies (science.nasa.gov/mission/hubble/science/universe-uncovered/hubble-galaxies)
ESA/Hubble tuning fork (esahubble.org/images/heic9902o)
NASA Sun facts (science.nasa.gov/sun/facts)
NASA Stars (science.nasa.gov/universe/stars)
NASA/JPL Milky Way spiral arms (science.nasa.gov/resource/the-milky-way-galaxy)
JPL Large Magellanic Cloud (jpl.nasa.gov/images/pia07137-whats-old-is-new-in-the-large-magellanic-cloud)
NASA APOD Magellanic Clouds and Leavitt, NASA Hubble V1 asset (science.nasa.gov/asset/hubble/cepheid-variable-star-v1-in-andromeda-galaxy)
NASA Edwin Hubble (science.nasa.gov/people/edwin-hubble)
NASA Hubble 100 years (science.nasa.gov/missions/hubble/nasa-celebrates-edwin-hubbles-discovery-of-a-new-universe)
NASA and ESA Andromeda collision 2025 (science.nasa.gov/missions/hubble/apocalypse-when-hubble-casts-doubt-on-certainty-of-galactic-collision, esahubble.org/news/heic2508)
JPL Event Horizon Telescope Sagittarius A* (jpl.nasa.gov/edu/resources/teachable-moment/telescopes-get-extraordinary-view-of-milky-ways-black-hole)
NASA Hubble Deep Fields (science.nasa.gov/mission/hubble/science/universe-uncovered/hubble-deep-fields)
NASA 2016 galaxy census (science.nasa.gov/missions/hubble/hubble-reveals-observable-universe-contains-10-times-more-galaxies-than-previously-thought)
NASA New Horizons cosmic background with correction (science.nasa.gov/missions/hubble/new-horizons-spacecraft-answers-question-how-dark-is-space)
CERN Courier Hubble tension (cerncourier.com/a/the-hubble-tension).

Проверено: 2026-10-17