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Quanto à lei de Hubble, utiliza-se um sistema gasoso que se expande segundo esta lei: uma bolha emitida por um equipamento de mergulho. Quando atinge a superfície, a pressão diminui e esta bolha aumenta de tamanho. Seu tamanho é proporcional ao inverso da pressão. Se um observador estivesse sentado em uma molécula e observasse as outras, ele deveria constatar, em relação a si mesmo, uma velocidade de fuga proporcional à distância. As atividades subaquáticas têm algo a ver com a cosmologia.
O universo é comparado a um gás em expansão. Mas os movimentos "próprios" aleatórios, correspondentes a turbulências locais, introduzem um "ruído" quando se tenta medir a velocidade radial, correspondente a uma distância d dada. Por exemplo, quando Hubble mediu as velocidades radiais das galáxias vizinhas, como a de Andrômeda, que se move em nossa direção, ele concluiu que o universo estava em contração. Mas era apenas um efeito local devido às velocidades aleatórias.
No ar que você respira, as moléculas têm uma velocidade aleatória (velocidade térmica) próxima de 400 m/s (note que está próxima da velocidade do som).
Da mesma forma, as velocidades aleatórias das galáxias, dentro de seus aglomerados, estão entre 500 e 1000 km/s. Assim, para avaliar corretamente a velocidade de fuga, é necessário escolher uma amostra de galáxias suficientemente distantes para que sua velocidade radial de fuga supere essa velocidade térmica.
A medição da velocidade radial é muito fácil e precisa: ela se baseia no desvio para o vermelho. Mas a dificuldade reside em avaliar as distâncias. A que distância essas galáxias estão de nós?
Historicamente, as galáxias eram inicialmente chamadas de "nebulosas". Alguns acreditavam que estavam localizadas dentro de nossa Via Láctea. Mas Hubble mesmo resolveu essa questão ao identificar uma cefeida em Andrômeda, localizada a uma distância cosmológica: mais de dois milhões de anos-luz de nós.
Em grandes distâncias, era muito difícil isolar uma cefeida nessas regiões escuras. Assim, a avaliação das distâncias tornou-se uma questão de opinião. Durante anos, a determinação da constante de Hubble foi controversa. Muitos pesquisadores tendiam a valores compatíveis com os 15 a 20 bilhões de anos das estrelas mais antigas de nossa galáxia (provenientes dos aglomerados globulares). Nos Estados Unidos, o astrônomo francês de Vaucouleurs defendeu e argumentou a favor de valores diferentes.
Todos os olhos estavam voltados para o telescópio espacial Hubble. Em 1993, este, com seu único olho agudo, descobriu cefeidas em galáxias muito distantes, localizadas a dez milhões de anos-luz. Nessa distância, as velocidades aleatórias estavam basicamente mascaradas pela velocidade radial geral.
— Genial, disseram os astrônomos. Vamos obter uma medição precisa da constante de Hubble H₀!
Mas, rapidamente, a aventura se transformou em tragédia. Entre 1993 e 1994, as medições feitas pelo Hubble sobre essas galáxias, distantes 48 e 55 milhões de anos-luz, revelaram que elas estavam, na verdade, 40% mais próximas (em relação às estimativas anteriores)! Assim, a idade do universo tornou-se 40% menor: em 1994, a Nature mencionava uma idade de 8 a 9 bilhões de anos...
Era mais jovem que suas próprias estrelas. Imediatamente, os astrofísicos e cosmólogos tentaram salvar o velho e bom Modelo Padrão e se voltaram para a constante cosmológica, como bombeiros diante de um incêndio cósmico intelectual, procurando nervosamente um extintor.
Essa constante foi rapidamente tirada de sua caixa de naftalina e reativada. Na figura (108), você pode observar o impacto dessa constante na expansão.
(108)
Alguns astrofísicos declararam:
— Essas novas medições, realizadas pelo telescópio espacial Hubble, não são nada mais do que um método de escala para a constante cosmológica. Agora, conhecemos seu valor!...
Algum tempo depois, como ficou esse problema?
Dois novos fatos: o satélite Hipparcos realizou medições precisas das estrelas distantes, baseadas na paralaxe. Em seguida, os astrônomos recacibraram as cefeidas.
— Os objetos estão mais distantes do que pensávamos anteriormente. Recalibramos isso.
Andrômeda foi empurrada, de 2,5 bilhões para 3,5 bilhões de anos-luz.
— Uff...
A avaliação da idade das estrelas mais antigas de nossa galáxia também foi revisada. Todos fizeram o seu melhor.
De passagem, o modelo "universo interagindo com um universo fantasma" (ver Física Geométrica A) oferece outra interpretação das medições de H₀, levando a um universo mais antigo.
Versão original (inglês)
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About the Hubble's law they use a gas system which expands according to this law : a bubble emitted by an aqualung. When it reaches surface, the pressure becomes smaller and this bubble expands.Its size is proportional to the inverse of the pressure. If some observer was sitting on a molecule and observed the other, they should own, with respect to this observer, an escape velocity propotional to distance. Subaquatic activities has something to do with cosmology.
Universe is assimilated to an expanding gas. But random "proper move", corresponding to local turbulence, introduces a "noise" when one wants to measure the radial velocity, corresponding to a given distance d. For example, when Hubble measured the radial velocities of neighbouring galaxies, like Andromeda, which moves towards us, he concluded that the universe was shrinking. But it was just a local artifact, due to random velocities.
In the air you breath molecules have a random (thermal velocity) close to 400 m/s ( notice it is close to the sonic velocity).
Similarly the random velocities of galaxies, in their clusters, lies between 500 to 1000 km/s. So that if one wants to evaluate correctly the escape velocity, he has to choose a sample of galaxies far enough to have a radial escape velocity higher than this thermal velocity.
The mesurement of radial velocity is very easy and accurate. It is based on the red shift. But the difficulty is to evaluate the distances. How far are theses galaxies from us ?
Historically, the galaxies were first called "nebulae". Some people thought they were located inside our milky way. But Hubble himself answered this question, finding a cepheid in Andromeda, which was pushed at cosmological distant : more than two millions light-years far from us.
At large distances it was very difficult to isolate a cepheid in these gloomy spots.Then , the distance evaluation was a question of opinion. During years the evaluation of the Hubble's constant was controversial. Many tended to values which fit the 15-20 billions years of the oldest stars of our galaxies (from globular clusters). In US, the French astronomer de Vaucouleurs argued and tended to have different values.
All the eyes were fixed on the space telescope Hubble. In 1993 this one, with its sharp single eye, discovered cepheids in very distant galaxies, located at ten million light years. At such distance the random velocities were basically masked by the general radial velocity.
- Great, said the astronomers. We will have an accurate measure of the Hubble's constant Ho !
But, rapidly, the adventure transformed into a tragedy. From 1993 to 1994, Hubble's measurement of these galaxies, 48 and 55 light years distant, were 40 % found closer by (with respect to oldest distance evaluations) ! So that the age of the Universe became 40 % shorter. In 1994 Nature talked of 8-9 billion years......
He was younger than its own stars. Immediatly the astrophysicist and cosmologists tried to save the old good Standard Model and turned immediatly towards the cosmological constants, like firemen, facing a an intellectual cosmic fire, searching nervously for an extinguisher.
This constant was rapidly pulled out of its naphtalene and reactivated. On the figure (108) you can see the impact of this constant on the expansion.
(108)
Some astrophysicist said :
- These new measurements, performed by Hubble space telescope, is nothing but a method to scale the cosomological constant. Now, we know its value !....
Few years later, what about this problem.
Two new facts : The satellite Hipparcos had performed accurate measurements on distants stars, based on parallax. Then astronomers changed the cepheid calibration.
- The objects are farther than we thought before. We have recalibrated than.
Andromeda was pushed away, from 2.5 billions years to 3.5 billions years.
- Wouffff.....
The evaluation of the age of the oldest stars of our galaxy was revised too. Everybody did his best.
By the way, the model "universe interacting with a ghost universe" (see Geometrical physics A) gives another decoding of Ho's measurements, giving an oldest universe.