Hubblova konštanta – odrazový mostík k poznaniu veku vesmíru a jeho osudu

Hubblova konštanta je veličina určujúca o koľko sa zväčší rýchlosť vzďaľovania vzdialeného vesmírneho objektu v km/s, ak jeho vzdialenosť vzrastie o milión parsekov (1 Mpc = 1 megaparsek). Za vesmírne objekty, o ktorých rýchlosti vzďaľovania uvažujeme, sa najčastejšie považujú jednotlivé galaxie. Poznanie rýchlosti vzájomného vzďaľovania galaxií je pre vedcov omnoho dôležitejšie ako by sa na prvý pohľad zdalo. Hubblova konštanta im práve na základe rýchlosti vzďaľovania objektov a teda aj rýchlosti expanzie celého vesmíru pomohla vypočítať veľkosť vesmíru a aj jeho vek. Dodnes však jej presná hodnota nie je známa. Keďže zistenie čo najpresnejšej hodnoty Hubblovej konštanty je kľúčové pre rozvoj astronómie, cieľom vedcov zostáva určiť jej hodnotu s presnosťou 1%.

Hubblova konštanta v rovnomennej rovnici

V roku 1929 zaviedol konštantu jeden z najúspešnejších astronómov 20. storočia Edwin Hubble, po ktorom bola aj pomenovaná. Konštantu zahrnul do vzťahu nazývaného Hubblova rovnica, ktorá je matematickým vyjadrením Hubblovho zákona. Tento zákon všeobecnej expanzie vesmíru vyslovil v rovnakom roku a bol jedným z prelomových výsledkov jeho dlhoročného výskumu zameraného na pozorovanie a meranie vzdialenosti galaxií. Hubble na základe merania červeného posunu svetla prichádzajúceho z galaxií zistil, že čím sa galaxia nachádza vo väčšej vzdialenosti od Zeme, tým rýchlejšie sa od nás vzďaľuje. Na základe týchto poznatkov sa mu podarilo vyvodiť už spomínanú Hubblovu rovnicu závislosti vzdialenosti galaxie od rýchlosti jej pohybu, v ktorej zohráva kľúčovú úlohu práve Hubblova konštanta: v=H.d, kde v = rýchlosť pohybu galaxie vzhľadom k Zemi [km.s-1], d = vzdialenosť galaxie od Zeme [Mpc], H = Hubblova konštanta [km.s-1.Mpc-1].

Hubble ako prví zostrojil diagram, ktorý ukázal jednoznačný lineárny vzťah medzi obomi veličinami, rýchlosťou vzďaľovania galaxií a ich vzdialenosti. Preto sa na jeho počesť táto závislosť nazýva Hubblov zákon. Pri veľmi veľkých vzdialenostiach však v uvedenom lineárnom vyjadrení neplatí úplne presne, pretože závislosť medzi rýchlosťou a vzdialenosťou má pri veľkých vzdialenostiach oveľa zložitejší priebeh. Závisí napríklad od metriky priestoru, ktorá je odlišná vzhľadom k rôznym kozmologickým modelom.

Pre rýchlosť vzďaľovania sa galaxie v Hubblovom zákone tiež platí: v=z.c, kde z = posun spektrálnej čiary (vyjadruje relatívny prírastok vlnovej dĺžky, v = rýchlosť vzďaľovania sa galaxie, c = rýchlosť svetla

Zlúčením dvoch predchádzajúcich vzťahov získavame vzťah: d=(c.z)/H.

Zisťovanie hodnoty konštanty

V období zavedenia konštanty Edwin Hubble určil jej hodnotu na 500 km/s na Mpc. Postupným zdokonaľovaním techniky sa však táto hodnota v priebehu 20. storočia znižovala. Aj pre účel presnejšieho zistenia Hubblovej konštanty bol v roku 1990 vypustený na obežnú dráhu Hubblov vesmírny teleskop. 25.mája 1999 ohlásil tím vedcov zaoberajúci sa pozorovaniami uskutočnenými teleskopom, že sa im podarilo stanoviť novú, presnejšiu hodnotu Hubblovej konštanty, a to 70 km/s na Mpc s presnosťou 10%. Tento deň predstavoval pre astronómiu veľký pokrok, pretože dovtedy úvádzaná hodnota mala široké rozmedzie 49 – 90 km/s na Mpc. K výsledku vedci prišli po pozorovaní 18 galaxií vo vzdialenosti 65 miliónov svetelných rokov, v ktorých objavili okolo 800 cefeíd. Cefeidy sú premenné hviezdy, ktoré vykazujú veľmi dobrý vzťah medzi periódou premenlivosti a absolútnou svietivosťou. Slúžia astronómom ako oporné body pre meranie vzdialeností vo vesmíre. Medzi ne patrí aj azda najznámejšia hviezda, Polárka.

Jedno z najnovších meraní uskutočnené sondou Planck v roku 2013 prinieslo opäť presnejšie výsledky. Na základe tohto merania bola zistená hodnota Hubblovej konštanty 67.15 ± 1.2 km/s na Mpc.