哈伯常數

哈勃常數的值通常經由遙遠星系的紅移來測量，這就是用與哈勃定律不同的方法測量同一星系的距離。

基本介紹

  • 中文名：哈伯常數
  • 人物：哈伯
  • 時間：西元1929年
  • 理論：星系的距離與其遠離的速度成正比
哈勃常數的測量,對哈勃常數的爭論,ΛCDM模型,使用哈勃太空望遠鏡的值,使用WMAP的資料,使用錢卓X射線天文台的資料,加速膨脹,哈勃常數的推導,由哈勃常數導出的單位,哈勃時間,哈勃長度,哈勃體積,相關條目,

哈勃常數的測量

哈勃常數的值通常經由遙遠星系的紅移來測量，這就是用與哈勃定律不同的方法測量同一星系的距離。但是在用來測量這些距離的物理假設上的不確定，造成哈勃常數的值有不同結果的。在20世紀的後半期，多數的哈勃常數值H0都被估計在50和90 (km/s)/Mpc之間。

對哈勃常數的爭論

哈勃常數的值曾是個長久而激烈的爭議主題，熱拉爾·佛科留斯主張其值應為100而艾倫·桑德奇則認為其應為50附近。
1996年，由約翰·諾利斯·巴寇主持，包含古斯塔夫·安德列斯·塔曼及薛尼·范德胡斯特以類似早期沙普利-柯蒂斯之爭的模式舉行，針對上述兩個競爭數值進行辯論。
1990年代晚期，引進宇宙的λ-CDM模型，數值差異的問題獲得部分的解決。

ΛCDM模型

在ΛCDM模型下，利用蘇尼亞耶夫-澤爾多維奇效應進行的X光高紅移群及微波波長的觀察、宇宙微波背景輻射各向異性的量度和光學調查皆測定哈勃常數的值為67左右。

使用哈勃太空望遠鏡的值

哈勃關鍵計畫（由在卡內基天文台的Wendy L. Freedman博士主導）使用哈勃太空望遠鏡進行最精確的光學測量，在2001年五月，發表其最終估計值為72±8 (km/s)/Mpc，此結果與基於蘇尼亞耶夫-澤爾多維奇效應進行的銀河系星群觀測所測出的H0相當一致，具有相似的精確值。

使用WMAP的資料

在2003年，利用WMAP所得出最高精度的宇宙微波背景輻射測定值為71±4 (km/s)/Mpc，而在2006年，精確度提升至70.4+1.5−1.6(km/s)/Mpc，2008年T，WMAP線上上提供的數值是71.9+2.6−2.7(km/s)/Mpc.。 這些來自WMAP和其他宇宙論的數值都與簡單版本的λ-CDM模型日趨接近。如果這些數值能與更普遍的版本吻合，H0傾向於更小和更不確定：通常數值在67 ± 4 (km/s)/Mpc的附近，但有些模型的數值接近63 (km/s)/Mpc。

使用錢卓X射線天文台的資料

在2006年8月，來自馬歇爾太空飛行中心（MSFC）的研究小組使用美國國家航空航天局的錢卓X射線天文台發現的哈勃常數是77 (km/s)/Mpc，誤差大約是15%。 所有這些測量方法結果的一致性，都支持 H0的值和ΛCDM模型。

加速膨脹

在1998年，來自Ia超新星標準燭光測量的{\displaystyle q}值卻是負數，令許多天文學驚訝的是宇宙加速膨脹，雖然哈勃因子會隨著時間而衰減。請參見暗物質和ΛCDM模型。
2009年5月7日，美國宇航局發布最新的哈勃常數測定值，根據對遙遠星系Ia超新星的最新測量結果，常數被確定為74.2± 3.6 km/(s*Mpc)，不確定度進一步縮小到5%以內。
2012年10月3日，天文學家使用美國宇航局的斯皮策紅外空間望遠鏡精確計算了哈勃常數，數值結果為74.3±2.1(km/s)/Mpc。
2012年12月20日，美國國家航空航天局的威爾金森微波各向異性探測器實驗團隊宣布，哈勃常數為69.32 ± 0.80 (km/s)/Mpc。
2013年3月21日，從普朗克衛星觀測獲得的數據，哈勃常數為67.80 ± 0.77 千米每秒每百萬秒差距（67.80 ± 0.77 km/s/Mpc）。
2018年7月，利用哈勃望遠鏡和蓋亞任務，測得哈勃常數值為 73.52 ± 1.62 km sMpc。

哈勃常數的推導

從弗里德曼方程開始：
此處H是哈勃參數，a是宇宙標度因子，G是萬有引力常數，k是標準化的宇宙空間曲率，其值為 −1、0、或 +1，和
是宇宙常數。

由哈勃常數導出的單位

哈勃時間

哈勃常數 H0的單位是時間的倒數，也就是說H0~ 2.29×10s。“哈勃時間”定義為1/H0。在標準宇宙論模型的哈勃時間是4.35×10s 或138億年（Liddle 2003，p.57），"擴張時間尺度"一詞的意思是"哈勃時間"。如果H0的值保持恆定，哈勃時間自然的解釋是電子大小的宇宙增加一個數量級所需要的時間 ，此處s0是在t = 0的任意初始條件下的形狀)。但是，在如上文所述的廣義相對論、暗能量、暴脹等，長時間下的動力學是複雜的。

哈勃長度

哈勃長度是宇宙論的距離單位，定義為c/H0—光速與哈勃時間的乘積。它相當於42億2800萬秒差距或138億光年(哈勃長度以光年表示的數值，依據定義，等同於哈勃時間以年表示的值)。

哈勃體積

哈勃體積有時被定義為共動大小c/H0的體積。精確的定義是：有時將其定義為球體半徑為c/H0時的體積。有些宇宙論甚至使用哈勃體積一詞引用為可觀測宇宙的體積，然而這個半徑可能還要大3倍。

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