Historie objevu Hubbleova zákona Vladimír Štefl, ÚTFA, PřF MU

Podobné dokumenty
N.G.C. 6822, A Remote Stellar System

Země. galaxie BANG! y/2 y/2. Regresní modely okolo velkého třesku. Jiří Mihola

VY_32_INOVACE_FY.19 VESMÍR

Vzdálenost středu Galaxie

Zobrazovací vlastnosti několika význačných reflektorů

Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/ Elektronická podpora zkvalitnění výuky CZ.1.07 Vzděláním pro konkurenceschopnost

Galaxie Vesmír velkých měřítek GALAXIE. Základy astronomie Galaxie 1/47

Extragalaktická astrofyzika

Kosmologické kapitoly. Jan Novotný, Jindřiška Svobodová Pedagogická fakulta Masarykova universita, Brno,

Hvězdný diagram. statistika nuda je, má však cenné údaje. náhodný vzorek skupina osob. obdobně i ve světě hvězd!

Hvězdný diagram. statistika nuda je, má však cenné údaje. obdobně i ve světě hvězd! náhodný vzorek skupina osob. sportovci na ZOH 2018

základy astronomie 2 praktikum 1. Vzdálenost cefeid

Výfučtení: Vzdálenosti ve vesmíru

Extragalaktické novy a jejich sledování

Hvězdný diagram. statistika nuda je, má však cenné údaje. náhodný vzorek skupina osob. obdobně i ve světě hvězd!

Vzdálenosti ve vesmíru

Virtual Universe Future of Astrophysics?

O tom, co skrývají centra galaxíı. F. Hroch. 26. březen 2015

Kroužek pro přírodovědné talenty při Hvězdárně Valašské Meziříčí Lekce XXX. Kosmologie

Astrooptika Jaroslav Řeháček

Za humny. Alexander Kupčo

Naše Galaxie dávná historie poznávání

- mezihvězdná látka - složení: plyny a prach - dělení: 1) Jasné září vlastním nebo rozptýleným světlem emisní reflexní planetární 2) Temné pohlcují

POZOROVÁNÍ SLUNCE VE SPEKTRÁLNÍCH ČARÁCH. Libor Lenža Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o.

Úvod strana 2. Kosmologie a určování vzdáleností strana 3. Cvičení 1 strana 8. Cvičení 3 strana 10. Cvičení 4 strana 10. Cvičení 5 strana 10

Střípky z historie objevu Pluta

Ò = 87 poměr vzdáleností Ò/ = 1/20. Úhlová velikost 30

Vlastníma očima Encyklopedie VESMÍRU Interaktivní průvodce vesmírem

Jak se měří vesmír? RNDr. Jan May, Ph.D

O tom, co skrývají centra galaxíı. F. Hroch. 10. duben 2009

Astronomie. Astronomie má nejužší vztah s fyzikou.

Reliktní záření a jeho polarizace. Ústav teoretické fyziky a astrofyziky

Všechny galaxie vysílají určité množství elektromagnetického záření. Některé vyzařují velké množství záření a nazývají se aktivní.

v01.00 Messierův v katalog Ing. Neliba Vlastimil AK Kladno, 2004

základy astronomie 2 praktikum 6. Vlastnosti Galaxie

Sezimovo Ústí Výroční zpráva 1999

Einsteinových. podle množství. dá snadno určit osud vesmíru tři možné varianty

ilit Vesmír Vesmír Geografie Cíle: Stručná anotace:

Profily eliptických galaxíı

základy astronomie 2 praktikum 5 Dynamická paralaxa hvězd

Základy astronomie I podzim 2016 vyučující: doc. RNDr. Miloslav Zejda, Ph.D. cvičící: Mgr. Lenka Janeková, Mgr. Jan Rokos

Aneb galaxie pod pláštíkem temnoty. Filip Hroch

VY_12_INOVACE_115 HVĚZDY

Alexander Kupčo. typů od malých protoplanetárních mlhovin, hvězdy - zbytku po výbuchu supernovy. obrovských dalekohledů.

Česká zrcadla pod Andami. Martin Vlček

Měření vzdáleností pomocí cefeid

Tiskové prohlášení České astronomické společnosti a Astronomického ústavu AV ČR č. 91 ze

B. Hvězdy s větší hmotností spalují termojaderné palivo pomaleji,

Vesmír. Studijní text k výukové pomůcce. Helena Šimoníková D

Funkce expanze, škálový faktor

Rudý posuv v úloze z Fyzikální olympiády

Objev gama záření z galaxie NGC 253

Identifikace práce prosíme vyplnit čitelně tiskacím písmem

11 milionů světelných let od domova...

Krajské kolo 2013/14, kategorie EF (8. a 9. třída ZŠ) Identifikace

Eta Carinae. Eta Carinae. Mlhovina koňské hlavy. Vypracoval student Petr Hofmann z GChD jako seminární práci z astron. semináře.

Astronomické pozadí Nobelovy ceny za fyziku v roce 2011

Proč studovat hvězdy? 9. 1 Úvod Energetické úvahy Zjednodušení použitá při konstrukci sférických modelů Model našeho Slunce 15

Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.4.00/

Nabídka vybraných pořadů

ABSOLVENTSKÁ PRÁCE ZÁKLADNÍ ŠKOLA, ŠKOLNÍ 24, BYSTRÉ ROČNÍK. Výzkum vesmíru. Lukáš Jelínek

naše vlajka: Řešení prvního úkolu kategorie 3 druhý stupeň: Trochu teorie a historie: Kamarádi ZŠ Chrast S chutí do toho a půl je hotovo,

V říši galaxií. velké množství galaxií => každý má aspoň jednu (ultra)hluboký pohled do vesmíru

Pokroky matematiky, fyziky a astronomie

Astronomie, sluneční soustava

Datová analýza. Strana 1 ze 5

pohyb hvězdy ve vesmírném prostoru vlastní pohyb hvězdy pohyb, změna, souřadné soustavy vzhledem ke stálicím precese,

ASTRONOMICKÉ ÚLOHY A WEBOVÉ ONLINE APLIKACE NA ASTRONOMIA

NÁZEV ŠKOLY: Základní škola Javorník, okres Jeseník REDIZO: NÁZEV: VY_32_INOVACE_200_Planetárium AUTOR: Ing. Gavlas Miroslav ROČNÍK,

Vzorové řešení příkladů korespondenčního kola Astronomické olympiády 2010/11, kategorie GH

Pokroky matematiky, fyziky a astronomie

Pokroky matematiky, fyziky a astronomie

K výuce astronomie v matematice na gymnáziích Vladimír Štefl Přírodovědecká fakulta MU

Pozorování dalekohledy. Umožňují pozorovat vzdálenější a méně jasné objekty (až stonásobně více než pouhým okem). Dají se použít jakékoli dalekohledy

Statistická analýza dat podzemních vod. Statistical analysis of ground water data. Vladimír Sosna 1

Slunce zdroj energie pro Zemi

Úvod strana 2. Určování vzdálenosti supernovy 1987A strana 3. Supernovy strana 4. Vzdálenost Velkého Magellanova oblaku strana 4.

VESMÍR Hvězdy. Životní cyklus hvězdy

Hvězdy se rodí z mezihvězdné látky gravitačním smrštěním. Vlastní gravitací je mezihvězdný oblak stažen do poměrně malého a hustého objektu

Česká astronomická společnost Krajské kolo 2013/14, kategorie GH (6. a 7. třída ZŠ) Identifikace

ANOTACE vytvořených/inovovaných materiálů

ASTRONOMICKÝ ÚSTAV AV ČR, v. v. i.

DUM č. 20 v sadě. 12. Fy-3 Průvodce učitele fyziky pro 4. ročník

NO Severní obloha podzimní souhvězdí

Tiskové prohlášení České astronomické společnosti a Astronomického ústavu AV ČR číslo 190 ze

Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.4.00/

Krajské kolo 2013/14, kategorie EF (8. a 9. třída ZŠ) Identifikace ŘEŠENÍ

Hvězdný vítr. Ústav teoretické fyziky a astrofyziky Masarykova univerzita, Brno

Gymnázium, Český Krumlov

Postava bájného lovce Oriona strhává na zimní obloze pozornost. Obrazec osmi jasných

Naše představy o vzniku vesmíru

ASTRONOMICKÉ informace - 3/2010 Hvězdárna v Rokycanech, Voldušská 721, Rokycany

Základní škola Ulice Míru, Rokycany. Mgr. Monika Abrtová. Obsah

Trochu astronomie. v hodinách fyziky. Jan Dirlbeck Gymnázium Cheb

Železné lijáky, ohnivé smrště. Zdeněk Mikulášek

Kategorie EF pondělí

V říši galaxií. pouhýma očima na celé hvězdné obloze M31, SMC, LMC velké množství galaxií => každý má aspoň jednu ; (ultra)hluboký pohled do vesmíru

RYCHLOST SVĚTLA PROSEMINÁŘ Z OPTIKY

Černé díry: brány k poznávání našeho Vesmíru

Transkript:

Historie objevu Hubbleova zákona Vladimír Štefl, ÚTFA, PřF MU Již od dob Williama Herschela (1732 1822) byly na obloze pozorovány a studovány,,mlhoviny. K objasnění jejich podstaty byla vyzdvižena řada hypotéz, k definitivnímu vyřešení problematiky však chyběly podrobnější pozorovací údaje. Teprve počátkem 20. století astronomické přístroje začaly umožňovat hlubší výzkum těchto objektů. Astronomové vytyčili řadu otázek, na něž hledali odpovědi: Jaká je podstata mlhovin a jak se pohybují? Můžeme určit jejich vzdálenosti a prostorové rozložení? Existuje souvislost mezi vzdáleností a rychlostí pohybu? Polemika o podstatě mlhovin měla být shrnuta a objasněna v dubnu 1920 v tzv. Velké debatě ve Washingtonu mezi známými astronomy Harlowem Shapleym (1885 1972) z observatoře Mount Wilson a Heberem Doustem Curtisem (1872 1942) z Lickovy observatoře. Závěry vědecké diskuse obou můžeme stručně shrnout jejich vyjádřeními. Shapley: studiem prostorového rozložení kulových hvězdokup zjistil polohu středu Galaxie a její rozměry, vesmír je tvořen naší Galaxií, spirální mlhoviny (galaxie) jsou blízká plynná mračna v Galaxii, vesmír je velký. Curtis: vesmír je složen z mnoha galaxií jako je naše, Slunce leží v blízkosti středu jedné z galaxií, vesmír je malý. Od počátku 20. století začali astronomové určovat radiální rychlosti jednotlivých mlhovin galaxií. Průkopníkem výzkumu byl Vesto Melvin Slipher (1875 1969) na Lowellově observatoři v Arizoně. Dne 4. prosince 1912 po čtrnácti hodinové expozici získal spektrum galaxie M 31, zjistil radiální rychlost - 300 km.s -1, tedy mlhovina se pohybovala k nám. V roce 1914 již měl k dispozici na čtyřicet spekter mlhovin, u patnácti z nich se mu podařilo stanovit radiální rychlost. Většina z nich se od nás vzdalovala. Roku 1917 soubor radiálních rychlostí obsahoval dvacet pět hodnot, z toho dvacet jedna kladných, v intervalu (- 300 + 1 100) km.s -1. Obdobně postupoval na observatoři Mount Wilson astronom Milton Lasell Humason (1891 1972), první výsledky radiálních rychlostí publikoval ve dvacátých létech 20. století. V Evropě Carl Wilhelm Wirtz (1876 1939), Knut Lundmark (1889 1958) současně s astronomy z USA postupně identifikovali v mlhovinách různé typy hvězd, které bylo možné využít ke stanovení jejich vzdálenosti.

Nejvýznamnějším z nich byl americký astronom Edwin Powell Hubble (1889 1953), viz obr. 1. V mládí čtenář knih Julese Verna, sportovec - atlet, basketbalista a boxer. V Chicagu vystudoval fyziku BS, byl asistentem u R. A. Millikana, A. Michelsona. Následně vystudoval právo MA v Oxfordu. Po návratu z I. světové války r. 1919 začal pozorovat na observatoři Mount Wilson nad Pasadenou. Svoji disertaci z roku 1920 Photographia Investigation of Faint Nebulae - Fotografický výzkum slabých mlhovin věnoval studiu mlhovin. Soustředil se na výzkum tří mlhovin (galaxií) M 31, M 33, NGC 6822. Hubble konstatoval, že,,vnější části mlhovin lze rozložit na jednotlivé hvězdy. K 1.1.1925 převážně sám získal na dvě stě fotografických desek mlhovin, zjistil příkladně v M 31-36 cefeid, 46 nov, v M 33-47 cefeid. Při výzkumu cefeid vycházel z předpokladu o jejich shodných vlastnostech v celém vesmíru a neexistenci výrazné absorpce světla. Začátkem října 1923 Hubble objevil cefeidu s periodou P = 31,415 dne, viz obr.2. Stanovená světelná křivka zaslaná v dopise Shapleymu je na obr. 3. V lednu roku 1929 shrnul Hubble dosavadní výsledky svého výzkumu mlhovin do článku,

viz titulní list s českým názvem Vztah mezi vzdáleností a radiální rychlostí mimogalaktických mlhovin. V článku pro určení vzdáleností mlhovin do 500 kpc použil cefeidy, u větších vzdáleností novy a modré obry. Radiální rychlosti mlhovin z 90 % stanovil Slipher, zbývající Humason. Hubble v článku předložil v grafu obr. 4 dvě řešení dvě přímky, s konst. první (465 ± 50) km.s -1 Mpc -1, druhá (513 ± 60) km.s - 1 Mpc -1. Označení je následující jednotlivé galaxie - plná čára, skupiny galaxií - přerušovaná čára, + průměr pro 22 galaxií s nepřesně známou vzdáleností. Svoji práci Hubble chápal jako první představení problému, navrhl směr dalšího výzkumu, v závěru článku uvádí:,,výsledky stanovují přibližně lineární vztah mezi rychlostmi a vzdálenostmi mlhovin, pro které byly dříve publikovány radiální rychlosti a vztah se jeví převládající v rozložení rychlostí. Aby se podařilo rozřešit problém pro mnohem větší vzdálenosti Humason na Mount Wilson zahájil program stanovení rychlostí nejvzdálenějších galaxií, jenž mohou být spolehlivě pozorovány. Jak ukázala pozdější detailní analýza, práce obsahoval nepřesnosti, z nichž vyzdvihujeme: 1.Závislost perioda zářivý výkon byla stanovena nepřesně, ve skutečnosti cefeidy byly mnohem jasnější, než se předpokládalo r. 1929, existují odlišné závislosti pro různé typy cefeid 2.Ve vzdálených galaxiích v některých případech byla provedena špatná identifikace objektů, autor zaměnil hvězdy za oblasti H II. Hubble odvodil svůj vztah rudý posuv - vzdálenost z dnešního pohledu pouze pro malé vzdálenosti, rozptyl hodnot činil podstatnou část měřené veličiny. Při malých vzdálenostech se uplatňují výrazněji náhodné rychlosti galaxií. V dalším období Hubble společně s Humasonem postupně zvětšovali rozsah vzdáleností

mlhovin a určených radiálních rychlostí. Ve společném článku z roku 1931 shrnuli další výzkum do článku s českým názvem Závislost rychlost vzdálenost pro extragalaktické mlhoviny. Hubble určoval vzdálenosti galaxií pomocí cefeid a jasných hvězd, Humason stanovoval radiální rychlosti, celkem rozšířili soubor o 46 mlhovin. Srovnání obou diagramů r. 1929 r. 1931 je na následujících obr. 5, 6. Při vzdálenosti 18krát větší než v r. 1929 autoři konstatovali, že závislost rychlost - vzdálenost lze považovat za obecnou charakteristikou pozorované oblasti prostoru, H 560 km.s -1 Mpc -1. Humason v roce 1936 publikoval samostatně článek s českým názvem Pozorované radiální rychlosti 100 extragalaktických mlhovin. Do něho zařadil údaje o radiálních rychlostech a vzdálenostech dalších 35 nově zkoumaných mlhovin, nečlenů kup galaxií, celkově zpracoval údaje o 100 galaxií. Rekordní hodnotou stanovené rychlosti 42 000 km.s -1 dosáhl limitní možnost 100 palcového (D = 2,5 m) dalekohledu na observatoři Mount Wilson. Shrnující prací v badání mlhovin je Hubbleova kniha z roku 1936 Realm of Nebulae, tedy Říše mlhovin, titulní stránka viz obr. 7, v které je mimo jiných podávána definitivní klasifikace galaxií, zaveden pojem Místní soustavy galaxií, upřesněna hodnota Hubbleovy konst. Rozložení tehdy zkoumaných galaxií v prostoru je zachyceno na obr. 8.

Příspěvek se zaměřil pouze pozorovací astronomií, která však samozřejmě má kosmologické implikace, jejichž interpretací se zabývá obecná teorie relativity. To je však další neméně zajímavá historie. Význam Hubbleovy osobnosti při výzkumu galaxií shrnujeme do třech základních směrů. a. Identifikace jednotlivých typů hvězd cefeid, nov, definitivní rozlišení vnějších galaxií. b. Hubbleův zákon. c. Vytvoření klasifikace galaxií. Literatura: [ 1 ] Hubble, E. P.: A relation between distance and radial velocity among extragalactic nebulae. Proceedings National Academy of Sciences vol. 15, 1929, p. 168 173. [ 2 ] Hubble, E. P., M. L. Humason.: The velocity - distance relation among extra-galactic nebulae. ApJ 74 (1931), p. 43 80. [ 3 ] Humason, M. L.: The apparent radial velocities of 100 extra - galactic nebulae. ApJ 83 (1936), p.10 23. [ 4 ] Hubble, E.: The Realm of Nebulae. Yale University Press, New Haven 1936. [ 5 ] Grygar, J.: Dějiny moderní kosmologie. Ostrava 1997. [ 6 ] Šarov, A. S., Novikov, I. D.: Čelověk otkryvšij vzryv Vselennoj. Nauka, Moskva 1989.