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A Lei de Hubble é um fenómeno que foi sugerido por Edwin Powell Hubble e pelo seu colega Milton L. Humason quando se dedicavam ao estudo das galáxias. Ao recolher e calcular distâncias, localizações e distribuições das galáxias no espaço, através da análise dos seus movimentos, notaram que existia uma relação entre as distâncias e as suas velocidades de afastamento. Muitos dos estudos quantitativos sobre a origem do Universo nasceram das ideias de Hubble aliadas às equações de Einstein. Esta descoberta levou mais tarde à dedução do Big-Bang, que provavelmente marca o início do atual universo.

História[editar | editar código-fonte]

Hubble dedicou muitos anos ao estudo das galáxias, que na altura se julgava serem nebulosas da Via Láctea. Beneficiando do facto de poder utilizar o então maior telescópio do mundo, o telescópio Hooker, e também da teoria de Sitter, proposta por Weyl e Silberstein, Hubble verificou, em 1929, que quase todas as nebulosas tinham um desvio para o vermelho e que aas suas velociades radiais eram propocionais à sua distância. Georges Lemaître também chegou a esta conclusão em 1927, através dos resultados de Slipher sobre as galáxias espirais.^[1] Como naquela época o modelo cosmológico envolvia um universo estático, estas observações foram contra a previsão teórica.

Efeito de Doppler[editar | editar código-fonte]

Quando uma fonte luminosa se afasta de um corpo (observador), o comprimento de onda da fonte, visto pelo observador, aumenta (desvio para o vermelho ou “redshift”) e diminui quando a fonte se aproxima (desvio para o azul ou “blueshift”).^[2] O Efeito de Doppler relativista é definido matematicamente por:^[3]^[4]

\lambda _{observado}=\lambda _{fonte}{\sqrt {\frac {1+{v \over c}}{1-{v \over c}}}}\

Onde:

- $v$ é a velocidade do corpo;

- $c$ a velocidade da luz no vácuo;

- $\lambda _{fonte}$ é o comprimento de onda emitido;

- $\lambda _{observado}$ é o comprimento de onda observado;

Parâmetro de Hubble[editar | editar código-fonte]

Hubble não só verificou que a maioria das galáxias tinha um desvio para o vermelho, mas também que este desvio era tanto maior quanto maior a distância entre as galáxias. Chegou mesmo a construir um gráfico com os resultados de 46 galáxias, mostrando uma relação linear entre distância e desvio para o vermelho. No entanto, as incertezas eram muito grandes, pelo que os resultados não foram considerados conclusivos no imediato. Daqui, surgiu então aquela que é hoje conhecida como a Lei de Hubble:

v=H_{0}\ d

Onde:

- $v$ é a velocidade em $km\ s^{-1}$ ;

- $d$ é a distância em Megaparsecs ( $Mpc$ )

- $H_{0}$ tem o nome de parâmetro de Hubble e vem em unidades de $km\ s^{-1}Mpc^{-1}$

O primeiro valor que Hubble estimou para este parâmetro, considerado inicialmente uma constante, foi 500 km s^-1 Mpc^-1. Este valor tinha uma grande incerteza associada, e foi-se alterando à medida que novos dados iam sendo utilizados. Ainda hoje o seu valor não reúne consenso, por causa de se alterar na ordem das unidades cada vez que se obtêm novos dados, mas pensa-se que esteja próximo de 67,15^[5]^[6]^[7] km s^-1 Mpc^-1. Note-se que a velocidade considerada nesta equação é a velocidade radial das galáxias, e não a sua velocidade total.

Como determinar v[editar | editar código-fonte]

Hubble baseou os seus resultados no desvio para o vermelho (redshift). A velocidade radial pode ser obtida a partir do redshift, através da equação prevista pela Relatividade Restrita:

{v \over c}={(z+1)^{2}-1 \over (z+1)^{2}+1}

Onde:

- $v$ é a velocidade radial;

- $c$ a velocidade da luz no vácuo;

- $z$ é o “redshift”, calculado a partir de:

z={\lambda _{0}+\lambda _{e} \over \lambda _{e}}={\lambda _{0} \over \lambda _{e}}+1

Onde:

- $\lambda _{0}$ é o comprimento de onda observado (de uma onda electromagnética);

- $\lambda _{e}$ é o comprimento de onda emitido.

Valores do Parâmetro de Hubble ao longo dos anos[editar | editar código-fonte]

Valor (km s^-1 Mpc^-1)	Data	Determinado por/Missão:
75^[8]	1958	Allan Sandage
50 - 90^[9]	1996
72 ± 8^[10]	2001-2005	Telescópio Hubble
70,4 ± 1,6^[11]	2007	WMAP
70,4 ± 1,4^[12]	2010	WMAP
69,32 ± 0,80^[13]	20 de Dezembro de 2012	WMAP
67,15 ± 1,20^[7]	21 de Março de 2013	Planck

Motivos para a dedução errada de Hubble[editar | editar código-fonte]

Após a acumulação de vários dados, através dos diferentes estudos já referidos, concluímos que o valor do parâmetro de Hubble é muito menor do que o valor indicado pelo próprio Hubble em 1926. Na verdade, existiam diversos factores associados às observações de Hubble que ajudam a explicar esta diferença: Hubble estudou as galáxias a menos de 2 Mpc, onde está também o Grupo Local. Como estas galáxias, a uma escala cosmológica, ainda estão próximas, existem efeitos gravíticos não desprezáveis que afectam os seus movimentos, sendo necessário ter em conta o termo de velocidade peculiar das galaxias.

Outro factor foi Hubble ter imposto um limite do número de estrelas azuis nas galáxias mais distantes (regiões HII), o que depois resultou em erros nas respectivas distâncias, fazendo com que as distâncias às galáxias usadas por Hubble fossem mais pequenas do que as verdadeiras, o que depois, com a velocidade radial associada, fez com que o parâmetro tivesse um valor muito maior do que o actual. Este erro até foi referido no tempo de Hubble, dado que o valor 500 km s^-1Mpc^-1 atribuía ao universo uma idade de cerca de 2 mil milhões de anos, quando já se sabia que a Terra existia há mais tempo do que isso.

Aínda outro factor que também alterou os resultados foi o facto da luz, que viaja entre a estrela e o observador, passa por nuvens de gás e poeiras e também pela nossa atmosfera, conferindo um tom mais avermelhado ao brilho das estrelas. Este problema, conhecido como extinção interestelar, foi apenas resolvido nas décadas de 30-40.

Por fim, em alguns casos, aquilo que Hubble pensava ser apenas uma estrela, era na verdade um aglomerado, não tendo luminosidade constante, o que também acabou por alterar os resultados.

Referências

↑ http://arxiv.org/pdf/1403.6699v1.pdf
↑ Peter Coles, ed. (2001). Routledge Critical Dictionary of the New Cosmology. Routledge. p. 202
↑ http://cftc.cii.fc.ul.pt/PRISMA/capitulos/capitulo1/modulo3/topico4.php
↑ http://cmup.fc.up.pt/cmup/relatividade/RR/node7.html
↑ http://www.nytimes.com/2013/03/22/science/space/planck-satellite-shows-image-of-infant-universe.html?pagewanted=all
↑ http://arxiv.org/pdf/1303.5062v1.pdf
↑ ^a ^b http://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?release=2013-109
↑ Sandage, A. R. (1958)."Current problems in the extragalactic distance scale".
↑ https://www.cfa.harvard.edu/~dfabricant/huchra/hubble/
↑ http://arxiv.org/abs/astro-ph/0012376
↑ http://arxiv.org/abs/astro-ph/0512349
↑ http://arxiv.org/abs/1001.4744
↑ http://arxiv.org/abs/1212.5225

Outras referências[editar | editar código-fonte]

[1] ttp://arxiv.org/pdf/1403.6699v1.pdf

[2] Peter Coles, ed. (2001). Routledge Critical Dictionary of the New Cosmology. Routledge. p. 202

[3] ttp://cftc.cii.fc.ul.pt/PRISMA/capitulos/capitulo1/modulo3/topico4.php

[4] ttp://cmup.fc.up.pt/cmup/relatividade/RR/node7.html

[5] ttp://www.nytimes.com/2013/03/22/science/space/planck-satellite-shows-image-of-infant-universe.html?pagewanted=all

[6] ttp://arxiv.org/pdf/1303.5062v1.pdf

[multipla-7] ttp://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?release=2013-109

[8] Sandage, A. R. (1958)."Current problems in the extragalactic distance scale".

[9] ttps://www.cfa.harvard.edu/~dfabricant/huchra/hubble/

[10] ttp://arxiv.org/abs/astro-ph/0012376

[11] ttp://arxiv.org/abs/astro-ph/0512349

[12] ttp://arxiv.org/abs/1001.4744

[13] ttp://arxiv.org/abs/1212.5225

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