Ley de Hubble-Lemaître

La ley de Hubble o ley de Hubble-Lemaître es el nombre de la observación de que:

Todos los objetos observados en el espacio profundo tienen un desplazamiento doppler, es decir, una velocidad medida con respecto a la Tierra y entre sí;
La velocidad medida por el desplazamiento doppler de las galaxias que se alejan de la Tierra, es proporcional a su distancia de la Tierra y de todos los demás cuerpos interestelares.

En efecto, el volumen espacio-temporal del universo observable se está expandiendo y la ley de Hubble es la observación física directa de ello. Es la base para creer en la expansión del universo y es una prueba que se cita a menudo en apoyo del modelo del Big Bang.

Aunque se atribuye ampliamente a Edwin Hubble, la ley fue derivada por primera vez de las ecuaciones de la relatividad general por Georges Lemaître en un artículo de 1927. En él proponía que el Universo está en expansión y sugería un valor para la tasa de expansión, que ahora se denomina constante de Hubble. Dos años más tarde, Edwin Hubble confirmó la existencia de esa ley y determinó un valor más preciso para la constante que ahora lleva su nombre. La velocidad de recesión de los objetos se dedujo a partir de sus corrimientos al rojo, muchos de ellos medidos anteriormente por Vesto Slipher en 1917 y relacionados con la velocidad por él.

La ley suele expresarse mediante la ecuación v = H ₀D, siendo H ₀la constante de proporcionalidad (la constante de Hubble) entre la "distancia propia" D a una galaxia y su velocidad v (véase Usos de la distancia propia). H₀ suele citarse en (km/s)/Mpc, lo que da la velocidad en km/s de una galaxia a 1 megaparsec (3,09×10¹⁹km). El recíproco de H ₀es el tiempo de Hubble.

Una estimación reciente de 2011 de la constante de Hubble, que utilizó una nueva cámara infrarroja del telescopio espacial Hubble (HST) para medir la distancia y el desplazamiento al rojo de una colección de objetos astronómicos, da un valor de H = ₀73,8 ± 2,4 (km/s)/Mpc. Un enfoque alternativo que utiliza datos de cúmulos galácticos dio un valor de H = 67₀,0 ± 3,2 (km/s)/Mpc.

Se han utilizado otros métodos que dan cifras entre 70 y 72 (km/s)/Mpc. Un método reciente (2016) que utiliza la luz más antigua del universo sugiere que el valor de la Constante de Hubble era de 66,53 km/s por megaparsec poco después de que comenzara la expansión. Esto implica que el ritmo de expansión ha ido aumentando.

Líneas de absorción en el espectro visible de un supercúmulo de galaxias lejanas (derecha), en comparación con las líneas de absorción en el espectro óptico del Sol (izquierda). Las flechas indican el desplazamiento al rojo. La longitud de onda aumenta hacia el rojo y más allá (la frecuencia disminuye).

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Preguntas y respuestas

P: ¿Qué es la ley de Hubble?

R: La ley de Hubble, o ley de Hubble-Lemaître, es una observación astronómica según la cual todos los objetos observados en el espacio profundo tienen una velocidad medida por desplazamiento doppler respecto a la Tierra y otros cuerpos interestelares que es proporcional a su distancia a ellos. También afirma que el volumen espacio-temporal del universo observable se está expandiendo.

P: ¿Quién derivó por primera vez esta ley?

R: La ley fue derivada por primera vez de las ecuaciones de la Relatividad General por Georges Lemaître en un artículo de 1927.

P: ¿Quién confirmó su existencia?

R: Edwin Hubble confirmó la existencia de la ley dos años más tarde y obtuvo un valor más exacto para la constante que ahora lleva su nombre.

P: ¿Cómo se midió la velocidad de recesión?

R: La velocidad de recesión se dedujo a partir de los corrimientos al rojo medidos anteriormente por Vesto Slipher en 1917 y relacionados con la velocidad por él mismo.

P: ¿Qué ecuación expresa esta ley?

R: La ley suele expresarse mediante la ecuación v = H0D, siendo H0 la constante de proporcionalidad (la constante de Hubble) entre la distancia propia D a una galaxia y su velocidad v.

P: ¿En qué unidad suele expresarse H0?

R: H0 suele citarse en (km/s)/Mpc, lo que da la velocidad en km/s de una galaxia a 1 megaparsec (3,09×1019 km) de distancia.

P: ¿Qué se ha sugerido sobre las estimaciones recientes de H0? R Una estimación reciente de 2011 sugiere que H0 = 73,8 ± 2,4 (km/s)/Mpc mientras que un enfoque alternativo que utiliza datos de cúmulos galácticos dio un valor de 67 ± 3,2 (km/s)/Mpc con otros métodos dando cifras entre 70 y 72 (km/s)/Mpc . Un método reciente de 2016 sugiere que puede haber sido de 66,53 km/s por megaparsec poco después de que comenzara la expansión, lo que implica una tasa de expansión creciente con el tiempo