Wielki Wybuch i ekspansja: model gorącego początku, nie wybuch w pustym pokoju

Potrzebne wiadomości: Przesunięcie widma, odległość, prędkość i proporcje.

Co wspiera ten obraz?

W modelu kosmologicznym duże odległości między obiektami niezwiązanymi lokalnie grawitacyjnie rosną wraz ze skalą przestrzeni. Wspierają go m.in. zależności przesunięcia widm galaktyk od odległości, mikrofalowe promieniowanie tła i obfitości lekkich pierwiastków. W standardowym modelu wiek Wszechświata jest w przybliżeniu 13,8 miliarda lat; ta liczba wynika z modelu i pomiarów, nie z samego słowa „wybuch”.

Lokalnie stosowana zależność Hubble’a ma postać v\approx H_0d. Prędkości własne galaktyk powodują odchylenia, szczególnie blisko nas. H₀ wyrażone w km/(s·Mpc) trzeba przeliczyć na s⁻¹, zanim obliczymy skalę czasu 1/H₀. Nie przedstawiamy jednej szkolnej liczby H₀ jako rozstrzygnięcia wszystkich współczesnych pomiarów.

Przykład rachunku i jego granica

Dla umownego H₀=70 km/(s·Mpc) i d=50 Mpc otrzymujemy 3500 km/s w liniowym modelu. Odwrócenie H₀ daje charakterystyczną skalę czasu, ale dokładny wiek zależy od historii tempa ekspansji. Prosta ekstrapolacja ze stałą dzisiejszą szybkością nie jest pełnym modelem.

Galaktyki związane w układzie, planety i atomy nie zwiększają po prostu rozmiarów w tej samej proporcji. Kosmologiczne przesunięcie długości fali opisuje zmiana skali między emisją i odbiorem; nie zawsze należy interpretować je przez wzór Dopplera dla dwóch ciał w płaskiej czasoprzestrzeni. Model nie daje sam odpowiedzi na każde pytanie o początek czasu czy przyczynę istnienia Wszechświata.

Zadania do tego tematu

• Odległość w liniowym modelu Hubble’a
• Skala czasu odwrotności parametru ekspansji
• Czy rozciąga się także linijka?

Dalsza lektura

Materiał referencyjny