Vizualizare sursă pentru „Constanta Hubble”

{{Cosmologie}}
'''Constanta Hubble''' (''H''<sub>0</sub>) este numele dat, în [[cosmologie]], constantei de proporționalitate care există astăzi între distanța și [[Viteză de recesiune|viteza de recesiune]] aparentă a [[Galaxie|galaxiilor]] în [[Universul observabil]]. Ea este, prin urmare, legată de [[legea lui Hubble]] descriind [[expansiunea universului|expansiunea Universului]]. Ea dă [[Rata expansiunii (cosmologie)|rata expansiunii]] actuale a Universului. Numele constantei a fost dat în onoarea [[astronom]]ului [[Statele Unite ale Americii|american]] [[Edwin Hubble]] care a fost primul care l-a pus în evidență, în mod clar, în [[1929]], grație observațiilor efectuate la [[Observatorul Mont Wilson]].

Deși denumită „constantă”, acest [[parametru cosmologic]] variază în funcție de timp. Prin urmare, el descrie rata expansiunii Universului la un moment dat.

==Terminologie==
Strict vorbind, se cuvine să se distingă ''constanta Hubble'', ''parametrul Hubble'' și ''rata expansiunii''.

Constanta Hubble este valoarea actuală a parametrului Hubble. 

Rata expansiunii este expresia, în [[procentaj]], a valorii parametrului Hubble.

==Notație==
Constanta Hubble este notată ''H''<sub>0</sub>, [[notație]] compusă din [[Literă|litera]] [[Alfabetul latin|latină]] [[H]] [[majusculă]], inițială a [[Nume de familie|numelui]] [[Patronim|patronimic]] al lui Edwin Hubble și [[simbol]] uzual al parametrului Hubble, urmat, în dreapta și în [[Indice (tipografie)|indice]], de [[cifră|cifra]] [[Cifre arabe|arabă]] [[zero]].

==Dimensiune și unități==
[[Analiză dimensională|Dimensiunea]] constantei Hubble este cea a [[invers]]ului unui [[Timp (fizică)|timp]].

Unitatea sa în [[Sistemul internațional de unități|SI]] este [[Secundă|secunda]] la puterea minus unu (s{{exp|-1}}).

Este totuși în uz să se exprime în kilo[[Metru pe secundă|metri pe secundă]] pe [[parsec|megaparsec]] (km/s/Mpc sau km⋅s{{exp|-1}}⋅Mpc{{exp|-1}}), sub forma următoare:
:<math>H_0=100\,h\,\mathrm{km\,s^{-1}\,Mpc^{-1}}</math>,
unde <math>h</math> este rata expansiunii.

==Valoarea și interpretarea constantei Hubble ==

===Istoric al valorilor reținute pentru constanta Hubble===

La începutul primei jumătăți a [[Secolul al XX-lea|secolului al XX-lea]], valoarea constantei Hubble era estimată între {{unitate|50 și 100 km/s/[[parsec|Mpc]]}}. Apoi, în [[anii 1990]], ipotezele [[Modelul Lambda-CDM|modelului Lambda-CDM]] / [[Modelul ΛCDM|modelului ΛCDM]] au ajuns la o valoare apropiată de {{unitate|70 km/s/Mpc}}.

Observațiile realizate la începutul [[Anii 2010|anilor 2010]] concordă aproximativ cu aceată valoare tinzând în jurul valorii de {{unitate|70 km/s/Mpc}}. Mai precis, în primăvara lui [[2013]], analiza observațiilor făcute de [[Planck (satelit)|satelitul Planck]] a dat valoarea de {{unitate|66,9 km/s/Mpc}}<ref name=ScienceetVie1200>Serge Brunier et Mathilde Fontez, « Un jour le temps va s'arrêter », article publié dans le magazine [[Science et Vie]], n° 1200, septembre 2017, encart de la page 63.</ref>; valoarea afinată {{Unitate|67.4±0.5 km/s/Mpc}} după publicarea finală a datelor obținute de satelitul Planck în 2018.<ref name="2018planckcosmos">{{lien web|titre=Planck 2018 results. VI. Cosmological parameters |url=https://www.cosmos.esa.int/web/planck/publications#Planck2018 |website=www.cosmos.esa.int |consulté le=18 iulie 2018|bibcode=2018arXiv180706209P |auteur1=Planck Collaboration |nom2=Aghanim |prénom2=N. |nom3=Akrami |prénom3=Y. |nom4=Ashdown |prénom4=M. |nom5=Aumont |prénom5=J. |nom6=Baccigalupi |prénom6=C. |nom7=Ballardini |prénom7=M. |nom8=Banday |prénom8=A. J. |nom9=Barreiro |prénom9=R. B. |nom10=Bartolo |prénom10=N. |nom11=Basak |prénom11=S. |nom12=Battye |prénom12=R. |nom13=Benabed |prénom13=K. |nom14=Bernard |prénom14=J. -P. |nom15=Bersanelli |prénom15=M. |nom16=Bielewicz |prénom16=P. |nom17=Bock |prénom17=J. J. |nom18=Bond |prénom18=J. R. |nom19=Borrill |prénom19=J. |nom20=Bouchet |prénom20=F. R. |nom21=Boulanger |prénom21=F. |nom22=Bucher |prénom22=M. |nom23=Burigana |prénom23=C. |nom24=Butler |prénom24=R. C. |nom25=Calabrese |prénom25=E. |nom26=Cardoso |prénom26=J. -F. |nom27=Carron |prénom27=J. |nom28=Challinor |prénom28=A. |nom29=Chiang |prénom29=H. C. |nom30=Chluba |prénom30=J. |displayauthors=29 |année=2018 |arxiv=1807.06209 }}</ref> În [[2015]] apoi [[2016]], două serii de măsurători au dat valori de 73,2 apoi {{unitate|71.9 km/s/Mpc}}.<ref name=ScienceetVie1200 /> Viitoarele mari [[Telescop|telescoape]] a căror punere în serviciu este prevăzută în [[anii 2020]] vor permite să se stabilească noi valori mai precise.<ref name=ScienceetVie1200 /> În 2019, valoarea sa a fost măsurată la {{Unitate|74.03 ± 1.42 km/s/Mpc}} grație observării unor [[cefeidă|cefeide]] din [[Marele Nor al lui Magellan]] prin telescopul spațial [[Telescopul spațial Hubble|Hubble]].<ref>{{Article|langue = anglais|titre =  Large Magellanic Cloud Cepheid Standards Provide a 1% Foundation for the Determination of the Hubble Constant and Stronger Evidence for Physics Beyond ΛCDM|date = 26 martie 2019|périodique = accepté pour publication dans [[The Astrophysical Journal]]|lire en ligne =  https://arxiv.org/pdf/1903.07603.pdf|auteur1 = [[Adam G. Riess]]|auteur2 = Stefano Casertano|auteur3 = Wenlong Yuan|auteur4 = Lucas M. Macri|auteur5 = Dan Scolnic}}.</ref>

În timpul Congresului de Cosmologie reunit, în iulie 2019, la [[Santa Barbara, California]] ([[S.U.A.]]), astrofizicienii au prezentat mai multe măsurători ale ratei expansiunii Universului cuprinse între {{nobr|69,8}} ([[Wendy Freedman]]) și {{unitate|76.5|km/s/Mpc}}, o divergență calificată de cei mai mulți participanți de „problemă” sau „tensiune”.<ref name="Wolchover">{{article|périodique=Pour la science|auteur=Natalie Wolchover|titre=Expansion de l'univers : un problème de vitesse|numéro=507|date=ianuarie 2020|Citiți on-line=https://www.pourlascience.fr/sr/article/expansion-de-lunivers-un-probleme-de-vitesse-18621.php}}.</ref>

===Semnificația cosmologică a constantei Hubble===

O valoare de 70 km/s/[[Megaparsec|Mpc]] pentru constanta Hubble semnifică faptul că o galaxie situată la 1 [[megaparsec]] (circa {{formatnum|3.26}} milioane de [[An-lumină|ani-lumină]]) de observator, care se îndepărtează prin expansiunea Universului (și prin urmare în afara efectului de [[mișcare proprie]] a obiectului, neglijabilă la foarte mare distanță) la o viteză de circa {{unitate|70|km/s}}. O galaxie situată la 10 Mpc se îndepărtează cu o viteză de {{unitate|700|km/s}} etc.

O consecință ''a priori'' surprinzătoare a [[Legea lui Hubble|legii lui Hubble]] este că o galaxie care ar fi situată la peste {{formatnum|4000}} Mpc (14 miliarde de ani-lumină) s-ar îndepărta de noi cu o viteză superioară [[Viteza luminii|vitezei luminii]]. Acest lucru indică pur și simplu că interpretarea în termeni de mișcare a galaxiilor ''în'' spațiu devine improprie la distanță foarte mare. [[Relativitatea generală]] explică faptul că  trebuie să se ia în considerare că ne aflăm în prezența unei expansiuni ''a'' spațiului însuși.

Ecarturile dintre diferitele valori indicate mai sus, pentru constanta Hubble, sunt modeste; însă dacă această diferență provine dintr-o accelerare a expansiunii Universului și nu din aproximările măsurătorii, ea poate repune problema modelului cosmologic a devenirii Universului. La precedentele ipoteze: ''[[Big Bounce]]'', ''[[Big Crunch]]'' și ''[[Big Chill]]'' s-ar adăuga posibilitatea unui ''[[Big Rip]]'' deja luat în considerare de astrofizicianul american [[Robert R. Caldwell|Robert Caldwell]], în [[anii 1990]].

{{Articol principal|Expansiunea Universului}}

==Măsurarea constantei Hubble==
Valoarea constantei Hubble este estimată pornind de la măsurarea a doi parametri care privesc obiecte îndepărtate. Pe de o parte, [[deplasarea spre roșu]] (în [[engleză]], ''[[redshift]]'') permite să se cunoască viteza la care galaxiile îndepărtate se depărtează de noi (la mare distanță se poate neglija mișcarea proprie). Pe de altă parte, se măsoară distanța acestor galaxii. Această a doua măsurătoare este delicat de realizat, ceea ce cauzează mari incertitudini asupra valorilor constantei Hubble. În cea mai mare parte a celei de-a doua jumătăți a [[Secolul al XX-lea|secolului al XX-lea]], <math>H_0</math> era estimat între {{nobr|50 și 90 (km/s)/Mpc}}. De atunci, măsurătorile au fost perfecționate, iar constanta Hubble a fost dedusă din diferite tipuri de observații. Dacă valorile obținute sunt relativ apropiate, acestea sunt totuși incompatibile, ținând cont de estimarea [[incertitudine a măsurării|incertitudinilor măsurării]].

În [[2019]] nu se știa încă dacă această incompatibilitate este datorată unei subestimări a incertitudinilor sau dacă ea este o reală semnificație astrofizică.<ref name="science19">{{Article|langue = anglais|titre = 
A measurement of the Hubble constant from angular diameter distances to two gravitational lenses| auteur1= Inh Jee|et al.=oui|date = 13 Sep 2019|périodique = [[Science (revue)|Science]]|volume = 365|numéro = 6458|lire en ligne =  http://doi.org/10.1126/science.aat7371}}.</ref>

===Modelul Lambda-CDM / Modelul ΛCDM===
Măsurătorile recente ale constantei Hubble se sprijină pe diferitele versiuni ale [[Modelul Lambda-CDM|Modelului Lambda-CDM]] / [[Modelul ΛCDM|Modelului ΛCDM]] care, combinat cu datele observațiilor [[Roi de galaxii|roiurilor de galaxii]] îndepărtate în [[Radiație X|raze X]] și [[Microundă|microunde]] (cu ajutorul [[Efectul Sunyaev–Zeldovich|efectului Sunyaev-Zeldovich]]), cu măsurări de [[anizotropie]] ale [[Radiație cosmică de fond|fondului difuz cosmologic]] și cu observații optice, permit să se obțină estimări precise ale constantei Hubble. Toate aceste diferite metode converg spre o valoare în jurul a {{unitate|73 km/s/Mpc}} pentru constanta Hubble. Măsurători încă mai recente, făcute de Florian Beutler (în [[Australia]]), pornind de la calcule asupra roiurilor de galaxii, au precizat această constantă evaluată, în vara anului [[2011]], la {{unitate|67.0 ± 3,2 km/s/Mpc}}. În [[2020]] această valoare este precizată la {{unitate|67.4 ± 0.5 km/s/Mpc}}.<ref name=Miller2020>{{article| langue=en| titre=Gravitational-lensing measurements push Hubble-constant discrepancy past 5σ| auteur=Johanna L. Miller| périodique=[[Physics Today]]| date=10 februarie 2020| doi=10.1063/PT.6.1.20200210a}}.</ref>

===Date obținute de Telescopul spațial Hubble===
Un grup de cercetători a utilizat [[Telescopul spațial Hubble]] pentru stablirea celei mai precise valori a constantei Hubble, în domeniul optic, în mai 2001.<ref>{{Article |langue=en |titre=Final Results from the Hubble Space Telescope Key Project to Measure the Hubble Constant |prénom1=Wendy L. |nom1=Freedman |lien auteur1=Wendy Freedman |prénom2=Barry F. |nom2=Madore |prénom3=Brad K. |nom3=Gibson |prénom4=Laura |nom4=Ferrarese |prénom5=Daniel D. |nom5=Kelson |prénom6=Shoko |nom6=Sakai |nom7=coll. |périodique=Astrophysical Journal |lien périodique=Astrophysical_Journal |année=2001 |volume=553 |pages=47–72 |doi=10.1086/320638 |url texte=http://www.iop.org/EJ/article/0004-637X/553/1/47/52417.web.pdf?request-id=6c014449-7ee9-40ee-8ef0-f4d41f646ec4}}. Preprint [https://arxiv.org/abs/astro-ph/0012376 disponible ici].</ref> Aceasta este egală cu {{nobr|72 ± 8 (km/s)/Mpc}}.

Metoda utilizată presupune două etape. Mai întâi, măsurători foarte precise ale telescopului spațial asupra [[Cefeidă|cefeidelor]], care permit să se determine distanța numeroaselor galaxii pe o rază de 30 Mpc. Cefeidele fiind stele simple, ele nu pot fi observate la foarte mari distanțe, în tot cazul nu la distanțe adaptate unei măsurători a <math>H_0</math>. În a doua etapă datele precedente sunt utilizate pentru a se calibra măsurătorile distanțelor asupra galaxiilor mult mai îndepărtate (pe o rază de 400 Mpc), obținute prin metode diferite:
* măsurarea luminozității [[Supernovă|supernovelor]];
* măsurarea luminozității globale a [[Galaxie spirală|galaxiilor spirale]] și punerea în raport cu viteza lor de rotație ([[legea Tully-Fisher]]);
* măsurarea luminozității globale a [[Galaxie eliptică|galaxiilor eliptice]] și punerea în raport cu [[Dispersia vitezelor|viteza lor de dispersie]] (utilizarea [[Plan fundamental|planului fundamental]] pentru măsurarea distanțelor);
* etc.

În sfârșit distanța acestor galaxii foarte îndepărtate și măsurarea [[Viteză cosmică|vitezei lor de eliberare]] (pe care o considerăm pe această scară numai datorită extinderii Universului) prin metoda ''[[Deplasare spre roșu|deplasării spre roșu]]'' / ''[[redshift]]'' dau o valoare aproximativă a <math> H_0 </math>.

===Date obținute de satelitul WMAP===
Estimările cele mai precise făcute pornind de la măsurătorile pe [[Radiație cosmică de fond|fondul difuz cosmologic]] au fost obținute grație datelor obținute de satelitul [[Wilkinson Microwave Anisotropy Probe|WMAP]] și dau mai multe valori: 

* {{nobr|71 ± 4 (km/s)/Mpc}}. Pornind de la datele din 2003, la un an după punerea în serviciu a satelitului.
* {{nobr|{{formatnum|70.4}}{{±|1.5|1.6}} (km/s)/Mpc}}. Datele din 2006 după 3 ani de exploatare a satelitului.<ref>{{Article |langue=en |prénom1=David N. |nom1=Spergel |lien auteur1=David_N._Spergel |nom2=coll. |titre=Three-year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Implications for Cosmology |périodique=Astrophysical Journal Supplement Series |lien périodique=Astrophysical_Journal |année=2007 |volume=170 |pages=377–408 |doi=10.1086/513700 |url texte=http://lambda.gsfc.nasa.gov/product/map/dr2/pub_papers/threeyear/parameters/64897.web.pdf}}</ref>
* Măsurările publicate în 2008 dau o valoare de {{nobr|{{formatnum|71.9}}{{±|2.6|2.7}} (km/s)/Mpc}}.<ref>{{en icon}} [http://lambda.gsfc.nasa.gov/product/map/current/params/lcdm_sz_lens_wmap5.cfm LAMBDA: WMAP Cosmological Parameters (five-year data release)] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20090830120459/http://lambda.gsfc.nasa.gov/product/map/current/params/lcdm_sz_lens_wmap5.cfm |date=2009-08-30 }}</ref>
*Datele finale ale WMAP după 9 ani de măsurători: 69,32 ± 0,80 (km/s)/Mpc, date din 20 decembrie 2012.<ref>{{Lien web|langue=|titre=Nine-Year WMAP Observations: Final Maps and Results|url=https://arxiv.org/abs/1212.5225|site=|date=12 décembre 2012|consulté le=3 octombrie 2018}}</ref>

Aceste valori sunt obținute punând în raport datele obținute de WMAP cu alte date cosmologice într-o versiune simplificată a modelului ΛCDM. Versiunile rafinate ale modelului tind spre o valoare mai mică a <math> H_0 </math>, dar cu incertitudini mai mari: tipic în jurul a {{nobr|67 ± 4 (km/s)/Mpc}}, iar unele modele prevăd chiar valori apropiate de 63 (km/s)/Mpc.<ref>Rezultatele evaluării lui <math>H_0</math> precum și a altor parametri cosmologici obținuți combinând diferite versiuni ale modelului ΛCDM cu o varietate de date observaționale sunt disponibile pe site-ul ''LAMBDA'' (Legacy Archive for Microwave Background Data Analysis) de la NASA: {{en icon}} [http://lambda.gsfc.nasa.gov/product/map/current/parameters.cfm WMAP Cosmological Parameters Model/Dataset Matrix].</ref>

===Date obținute de telescopul de raze X Chandra===
În august 2006, o echipă a [[NASA]], utilizând datele obținute de telescopul spațial [[Observatorul de raze X Chandra|Chandra]], a permis să se evalueze valoarea actuală a constantei:
* 77 ± 11,55 (km/s)/Mpc, cu o incertitudine de 15%.<ref>{{en icon}} [http://spaceflightnow.com/news/n0608/08hubbleconstant/ ''Chandra independently determines Hubble constant''] pe site-ul de actualități ''Spaceflight Now''</ref>

==Note==
<References/>

==Vezi și==
* [[Legea lui Hubble]]
* [[Raza lui Hubble]]
* [[Tabelă de constante și parametri astrofizici]]

[[Categorie:Parametri cosmologici]]