Hubblen laki
Tavoite
Määrittää maailmankaikkeuden laajenemisnopeus.
Tarvikkeet
kynä, paperia, millimetripaperia (A3), laskin ja taulukkokirja.
Taustaa
1920 luvulla maailmankaikkeuden mahdollinen laajeneminen herätti
keskustelua astronomien keskuudessa. Einsteinin suhteellisuusteorian ennustusta
maailmankaikkeuden pysyvyydestä epäiltiin, vaikka suhteellisuusteoria oli
osoittautunut oikeaksi. Edwin Hubble oli peräänantamattomin Einsteinin
epäilijä, joka uurasti vuosia määrittääkseen maailmankaikkeuden liiketilan.
Matkansa varrella Hubble havaitsi galaksien punasiirtymien noudattavan
Dopplerin lakia. Dopplerin lain mukaan aallonpituus pitenee kappaleen kulkiessa
havaitsijasta poispäin ja siirtymä on verrannollinen loittonemisnopeuteen.
Hubble päätteli galaksien loittonevan meistä sitä nopeammin mitä kauempana ne
ovat.
Ohjelman
käyttäminen
Ohjelma jäljittelee nykyaikaista tietokoneohjattua teleskooppia, johon
on kytketty myös televisiokamera ja spektrometri. (Erotuksena Hubblen aikaisiin
laitteisiin nykyiset astronomit eivät joudu palelemaan ulkona mittausten ajan.)
Mittaaminen
Ensimmäiseksi on avattava observatorion luukku Dome- näppäimestä.
Kun kaukoputki on kytketty seuraamaan Tracking, liikuttelu
tapahtuu N, W, S, E – näppäimistä. Putken kääntymisnopeus on säädettävissä Slew
Rate.
Suunta näkyy tuntikulmana ja deklinaationa.
(Halutessasi voit syöttää koordinaatit suoraan: Set Coordinates)
Aluksi käytössäsi on etsintäkaukoputki (Finder), Monitor-näppäin
vaihtaa käyttöösi spektorometrin.
Change field- valikosta voit vaihtaa havainnointi alueen.
(galaksit ovat ”samalla” etäisyydellä havainnoiti aluellaan)
Asetettuasi spektrometrin galaksin kirkkaimpaan kohtaan aloita mittaus Take
Reading komennolla. Itse mittaus käynnistyy Start Countilla ja
päättyy Stop Countilla.
Jos painat Return menetät kaikki mittaustulokset.
Galaksin spektriin tulee kaksi melko selvää veen muotoista piikkiä,
joiden aallonpituudet ovat ångströmeinä (1Å=10-6m).
Saadut piikit ovat kalsiumin K ja H viivat. Punasiirtymättömät
aallonpituudet ovat:
K=3933,67 Å
H=3968,85 Å
Näet myös näennäisen suuruusluokan Apparent Magnitude m.
Tutkimus
Mittaa jokaisesta mahdollisesta havaintokentästä kolmen suurimman
galaksin spektrit ja merkitse punasiirtyneet K ja H
aallonpituudet taulukkoon. Älä unohda näennäistä magnitudia m,
äläkä galaksin nimeä.
Laske jokaisen havaintokentän K:n ja H:n punasiirtyneiden
aallonpituuksien keskiarvo ja magnitudien keskiarvo. Merkitse nämäkin
taulukkoon tarkkoina arvoina. Käytä keskiarvoja laskuissasi.
Laske etäisyys-magnitudirelaatiolla galaksien etäisyydet D ja
Hubblen nopeudet Vh.
jossa D on parsekeissa.
Hubblen nopeuden laskeminen onnistuu Doppler- ilmiöstä.
Punasiirtymä 
.
Lopuksi piirrä millimetripaperille D, Vh (yksiköissä
pc, km/s) koordinaatisto. Piirrä laskettujen arvojen perusteella suora, jonka
kulmakerroin on Hubblen vakio, joka kuvastaa maailmankaikkeuden
laajenemisnopeutta.
Käytä piirtämääsi suoraa määrittäessäsi nopeus, jolla 700 Mpc:n
etäisyydellä oleva galaksi loittonee. V=________
km/s.
Muunna s= 700Mpc=_____________ km:iä
Maailmankaikkeuden iän voit laskea nopeasti tasaisen liikkeen avulla,
koska aikanaan linnunrata ja tämä galaksi olivat samassa paikassa.
s=vT, josta aika T= s/v=______________s, joka on
vuosissa________________?
Nimi
|
m |
K (Å) |
H (Å) |
Z
|
D (Mpc) |
Vh (km/s) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Tarvittavia arvoja
M (absoluuttinen
magnitudi) = -22
K = 3933,67 Å
H = 3968,85 Å
c = 300 000 km/s