Суть закона Хаббла[]
С точки зрения классической механики, закон Хаббла можно наглядно объяснить следующим образом. Когда-то давно Вселенная образовалась в результате Большого взрыва. В момент взрыва различные частицы материи (осколки) получили различные скорости. Те из них, которые получили бо́льшие скорости — соответственно успели к настоящему моменту улететь дальше, чем те, которые получили меньшие скорости. Если провести численный расчёт, то окажется, что зависимость расстояния от скорости оказывается линейной. Кроме того, получается, что эта зависимость одна и та же для всех точек пространства, то есть, по наблюдениям за разлетающимися осколками нельзя найти точку взрыва: с точки зрения каждого осколка, именно он находится в центре. Однако, несмотря на такую наглядность, следует помнить, что расширение Вселенной должно описываться не классической механикой, а общей теорией относительности.
| Космология |
|
| Родственные темы |
|
Первое замечание касается того, учитывается ли при наблюдениях тот факт, что из-за того, что свет идёт от галактик миллионы лет, мы наблюдаем их в прошлом. В результате, поскольку они удаляются от нас, в настоящий момент они должны находиться уже дальше. Вопрос: для какого из двух расстояний определена зависимость Хаббла? Ответ: до середины прошлого века это не имело значения. Из графика Хаббла видно, что наибольшие скорости галактик, рассмотренных Хабблом, составили до 1000 км/с. В принципе это большая скорость, но за время движения света от них до Земли, они всё равно успели сдвинуться на незначительный процент общего расстояния.
Второе замечание заключается в том, что расширение Вселенной не является простым разлётом галактик в пустом пространстве. Оно заключается в динамическом изменении самого пространства. Непонимание этого факта часто заставляет делать неверные заключения авторов даже серьёзной литературы. Например, часто говорят, что скорость убегания галактик не должна превышать скорость света и потому на тех расстояниях, где это должно наблюдаться, должны наблюдаться и отклонения от закона Хаббла. Это не так: согласно общей теории относительности, должны существовать и наблюдаться галактики, убегающие быстрее света .
Закон всеобщего разбегания галактик
Эдвин Пауэлл Хаббл 1931 год.
В 1929 г. Хаббл уведомил общественность об открытии им фундаментального правила. Он обнаружил, что линии спектров всех галактик, за исключением нескольких галактик из числа самых близких, смещены в красную сторону. Но этим ещё не исчерпывалось открытие.
Выяснилось, что чем в среднем слабее галактика, тем сильнее смещены в красную сторону линии её спектра. А так как слабый блеск галактики, вообще говоря, свидетельствует в пользу её большей удалённости, то можно сделать вывод, что чем дальше находится галактика, тем сильнее смещён её спектр в красную сторону.
Сначала этот принцип был установлен для ярких и, следовательно, сравнительно близких галактик. Но затем в 1936 и 1953 гг. Хаббл показал, что она справедлива для всех галактик, в результате чего обнаруженная закономерность приобрела характер всеобщего закона.
Он называется законом красного смещения спектров галактик, а иногда законом Хаббла, и является одним из фундаментальнейших принципов Вселенной, одним из основных в природе.
График из оригинальной работы Хаббла 1929 года.
Но можно ли утверждать, что красное смещение спектров галактик есть следствие эффекта Доплера, то есть что вызывается удалением галактик?
Судя по формуле Хаббла
υ = Hr (где υ – скорость галактики, H – некоторый коэффициент пропорциональности, который в честь Хаббла принято обозначать первой буквой его имени Hubble, r – расстояние до галактики), галактики разбегаются со скоростями, пропорциональными их расстояниям.
Если одна из них расположена в 100 раз дальше, чем другая, то она и удаляется от нас в 100 раз быстрее. Однако нужно понимать, что данный закон верен только при условии, что причиной смещения спектров служит эффект Доплера, чего нельзя доказать наблюдениями.
Хотя данный эффект нельзя считать строго доказанным, но ввиду отсутствия других удовлетворительных объяснений, разумно полагать, что красное смещение спектров галактик действительно вызывается их удалением.
График, иллюстрирующий независимость закона Хаббла от положения галактики, из которой производится наблюдение. Слева: точка наблюдения — галактика А, справа: точка наблюдения — галактика В.
Если бы весь видимый мир сформировался в результате колоссального взрыва и галактики образовались из вещества, разбросанного им, то те из них, которые возникли в частях материи, получивших в момент катаклизма бо́льшую скорость, должны были бы к настоящему времени удалиться дальше, в соответствии с законом Хаббла.
Мнение эксперта
Ханова Ольга Евгеньевна
Исследовательница космоса, астрофизик по образованию
Принятие закона Хаббла в виде данной формулы, утверждающем, что галактики имеют скорости, соответствующие их расстояниям, приводит к выводу, что в очень далёком прошлом (как давно, зависит от значения коэффициента H) все галактики, или куски вещества, из которых они оформились, вылетели одномоментно, но с разными скоростями из некоего довольно малого объёма. Этот вывод имеет выдающееся значение для наших представлений о происхождении и строении Вселенной.
Поскольку всё обозреваемое пространство заполнено галактиками и никаких иных тел, отклоняющихся от закона Хаббла, не обнаружено, то этот принцип можно интерпретировать как общее расширение видимой области Вселенной. Происходит равномерное изотропное (одинаковое по всем направлениям), расширение пространства, повлёкшее удаление друг от друга объектов, в нём находящихся.
Метод Генриетты Ливитт
Знаменитый британский астрофизик Стивен Хокинг в своей книге «Краткая история времени» писал, что «открытие того, что Вселенная расширяется, стало величайшей интеллектуальной революцией XX века». Хаббл был достаточно удачлив, чтобы оказаться в нужном месте в нужное время. Обсерватория Маунт-Вильсон являлась центром наблюдательной работы, лежащей в основе новой астрофизики (позже получившей название космологии). Самый мощный на Земле телескоп Хукера тогда только вступил в строй действующих.
Но постоянная Хаббла вряд ли была открыта лишь на основании везения. Требовались терпение, упорство, умение побеждать научных соперников. Так американский астроном Харлоу Шепли предлагал свою модель Галактики. Его уже знали, как ученого, определившего размеры Млечного Пути. Он широко применял методику определения расстояний по цефеидам, используя методику, составленную в 1908 году Генриеттой Суон Ливитт. Она устанавливала расстояние до объекта, опираясь на стандартные вариации света от ярких звезд (переменные цефеиды).
Судьба Вселенной
Если обратить внимание на ценные подсказки о конечной судьбе Вселенной, то она, скорее всего, продолжит расширяться. В результате этого процесса материя станет менее плотной и распадется из-за так называемой тепловой смерти
Может ли наша Вселенная существовать вечно?
Но что, если разные показатели постоянной Хаббла свидетельствуют о существовании некой зеркальной Вселенной? В научной теории не раз описывались зеркальные миры, которые могут оказывать влияние на изменения гравитации. Удивительно, но это предположение не противоречит имеющимся представлениям о скорости фотонов. Выходит, невидимый для наблюдателей зеркальный мир может оказывать симметричное влияние на все, что происходит вокруг.
Так как космология охватывает всю вселенную от рождения до смерти, такие понятия как темная материя, темная энергия и Мультивселенная всерьез рассматривается уважаемыми учеными. Подробнее о том, как может быть устроен мир мы рассказывали ранее, не пропустите.
Наблюдаемые галактики удаляются от нас все быстрее и быстрее
Учитывая результаты нового исследования, скоро физики смогут ответить на целый ряд вопросов, а в ближайшие 20 лет космический телескоп Джеймса Уэбба проведет дополнительные измерения постоянной Хаббла. Напомним, что расположенный в космосе и оснащенный новейшими инструментами Уэбб продолжит работу Хаббла, внимательно и подробно рассматривая космические ориентиры.
«Красное смещение» и закон Хаббла
Одним из самых важных научных открытий Хаббла является природа синего и красного гравитационного смещения. С их помощью ученым удается распознать, приближается или удаляется от нас то или иное космическое тело.
В 1929 г Эдвин Хаббл с помощью 100-дюймового телескопа проводил измерение спектральных свойств галактических систем Гершеля и отметил интересный факт. С одной стороны галактики имели много общего с Млечным путем, вот только спектры их самых ярких звезд имели существенные отличия от спектров звезд из нашей Галактики. Все они были сдвинуты в более длинноволновую сторону спектра, то есть в красную. Данное явление Хаббл назвал эффект красного смещения. Ученый заметил, что в пределах одного галактического пространства, красное смещение звезд было более менее одинаковым, а вот с другими галактиками оно имело существенные отличия.
Он выделил закономерность:
Проще говоря: чем дальше расположена наблюдаемая галактика, тем эффект красного смещения будет больше. Так был сформирован закон Хаббла, который изображается формулой:
Постоянная Хаббла представляет собой коэффициент, который входит в состав закона Хаббла. С его помощью связали расстояние до определенной галактической системы или квазара со скоростью их удаления. Измеряется в км/с на мегапарсек (Мпк).Со временем значение постоянной Хаббла регулярно меняется, смысл слова «постоянная» заключается в том, что в определенный момент времени величина Н во всех точках Вселенной будет одинаковой. Изменения связаны с использованием разных методик расчета и с изобретением более новых исследовательских аппаратов. В данный момент значение постоянной 70,1 (км/с)/Мпк.
Согласно закону Хаббла ученым удалось вычислить теоретический возраст Вселенной. Для этого они оценивали величину красного смещения для самых отдаленных объектов Вселенной, зная, что в самом начале все было сжато в единую точку. Самое интересное, что хаббловский возраст Вселенной практически равен тому возрасту, который был рассчитан по космологической модели Фридмана – 13,8 млрд. лет.
Примерно такой же эффект происходит и с красным смещением, но его масштабы куда больше. Чем дальше находится заезда от наблюдателя, тем заметней будет изменение частоты света, исходящего от нее. Во время наблюдения красное смещение представляет собой сдвиг спектральных линий в звездном излучении в красную область спектра.
В космологии еще есть понятие синего смещения, которое представляет собой полную противоположность красному. Если происходит сдвиг спектральных линий в сторону синей области, то это означает, что галактика приближается к нам с определенной скоростью.
Что называют реликтовым излучением
В космологии под реликтовым излучением понимают – космическое микроволновое фоновое излучение. Данное понятие ввел русский астрофизик И.С. Шкловский. Простым языком, реликтовое излучение – это слабое свечение, которое заполняет все пространство Вселенной, попадая при этом на Земной шар и другие объекты космоса. Это то, что осталось от процесса «строительства Вселенной», с того момента, как она начала только зарождаться. Излучение течет в пространстве, в течение последних 13,5 млрд. лет, напоминая чем-то тепло от камина, огонь в котором уже давно погас.
По сути, реликтовое излучение – это электромагнитные волны, которые растеклись по космическому пространству. Ученые предполагают, что оно образовалось примерно 380 тыс. лет после Большого Взрыва. Есть мнение, что реликтовое излучение способно объяснить образование первых звезд и галактик.
Увидеть излучение невооруженным глазом человек не может. Для его изучения используют специальные радиотелескопы. На сегодняшний день известно, что температура реликтового излучения на 2,725 градусов выше абсолютного нуля, следовательно, оно очень холодное. Несмотря на то, что плотность энергии реликтового излучения всего 0,25 эВ/см3, оно заполняет все космическое пространство. Его главное свойство однородность, что позволяет ученым интерпретировать его как остаточное явление после Большого Взрыва. Если бы человеческие органы могли воспринимать микроволны, то небо для нас сияло равномерным приятным светом.
В современной космологии открытие реликтового излучения имеет важное значение. Благодаря свету, распространение которого происходит с конечной скоростью, исследователи могут наблюдать за самыми далекими космическими телами и структурами, то есть заглядывать в прошлое Вселенной
Многие звезды, которые видны человеку невооруженным глазом, находятся на расстоянии 10-100 световых лет. Именно столько времени необходимо свету, чтобы добраться до Земного шара. То есть, наблюдая за звездным небом, человек видит его таким, каким оно было как раз 10-100 световых лет назад. Астрономы активно изучают ближайшую к нам галактику – Андромеду, но при этом в настоящем времени они видят ее такой, какой она была 2,5 млрд. лет назад. Благодаря физическим свойствам реликтового излучения человечество способно шагнуть в далекое прошлое и «увидеть», какой именно была Вселенная после Большого Взрыва.
Ссылки и примечания
- Hogan, C. J., 1994. Cosmological conflict. Nature, 371:374–375. Вернуться к тексту.
- Overbye, D., 1991. Lonely Hearts of the Cosmos, Harper Perennial, New York, p.17. Вернуться к тексту.
- Osterbrock, D. E., Gwinn, J. A. and Braashear, R. S., 1993. Edwin Hubble and the expanding universe. Scientific American, 269(1):84–89. Вернуться к тексту.
- Gillispie, C. C. (ed.), 1970. Dictionary of Scientific Biography (in twenty volumes), Charles Scribner’s Sons, New York, Volume VIII, pp. 105–106. Вернуться к тексту.
- Humphreys, D. R., 1994. Starlight and Time, Master Books, Colorado Springs. Вернуться к тексту.
- Hubble, E., 1929. A relation between distance and radial velocity among extra-galactic nebulae. Proceedings of the National Academy of Science, 15:168–173. Вернуться к тексту.
- Hubble, Ref. 6. Вернуться к тексту.
- Harwit, M., 1973. Astrophysical Concepts, John Wiley and Sons, New York, p. 61. Вернуться к тексту.
- Pasachoff, J., 1992. Journey through the Universe, Saunders College Publishing, New York, p. 366. Вернуться к тексту.
- Gribbin, J., 1993. Thumbs up for an older Universe. New Scientist, 140(1897):14–15. Вернуться к тексту.
- Freedman, W., Madore, B., Mould, J., Ferrarese, L., Hill, R., Kennicutt, R. Jr., Saha, A., Stetson, P., Graham, J., Ford, H., Hoessel, J., Huchra, J., Hughes, S. and Illingworth, G., 1994. Distance to the Virgo cluster galaxy M100 from Hubble space telescope observations of Cepheids. Nature, 371:757. Вернуться к тексту.
- Hawking, S., 1994. Black Holes and Baby Universes, Bantam Books, New York, p.46. Вернуться к тексту.
- Kuhn, K., 1994. In Quest or the Universe, West Publishing Co., New York, p. 556. Вернуться к тексту.
- Matthews, R., 1994. Cosmology: spoiling a universal ‘fudge factor’. Science, 265(5173):740–741. Вернуться к тексту.
- Ross, H., 1994. Creation and Time, NavPress, Colorado Springs, p. 95. Вернуться к тексту.
- Schmidt, B., Kirschner, R., Eastman, R., Philips, M., Suntzell, N., Hamuy, M., Maza, J. and Aviles, R., 1994. The distances to five type II supernovae using the expanding photosphere method, and the value of Ho. Astrophysics Journal, 432:42–48. Вернуться к тексту.
- Wolff, M., 1994. Exploring the Physics of the Unknown Universe, Technotron Press, Manhattan Beach, California, p. 164. Вернуться к тексту.
- Mitchell, H. B., 1976. Henrietta Swan Leavitt and Cepheid variables. The Physics Teacher, 14:162–167. Вернуться к тексту.
Оспаривая Аристотеля
Что будет доказано или опровергнуто, как тогда, когда в пух и прах полетела теория о бесконечности, вечности и неизменности пространства вокруг Земли, которую поддерживал сам Аристотель? Он приписывал Вселенной симметрию и совершенство. Космологический принцип подтвердил: все течет, все изменяется.
Есть мнение, что через миллиарды лет небеса будут пусты и темны. Расширение «унесет» галактики за космический горизонт, откуда свет не сможет дойти до нас. Будет ли актуальна постоянная Хаббла для пустой Вселенной? Что станет с наукой космологией? Она исчезнет? Все это предположения.
Гравитационная сингулярность
Если говорить простыми словами, гравитационная сингулярность — это место, после которого пространство Вселенной обрывается и перестает существовать.
Сергей Назаров, научный сотрудник Крымской астрофизической обсерватории, популяризатор науки:
«Самое главное — это то, что до сих пор не доказано, что сингулярность действительно существует. С точки зрения математики и физики мы подтверждаем ее существование. А реализуются ли наши расчеты в реальной Вселенной, мы не знаем. То есть сингулярность — это чисто теоретическая область исследований. Она моделируется, но не наблюдается.
Поэтому нужно понимать, что фактически сингулярность — это гипотеза, которая следует из теорий и математических расчетов. Не стоит говорить о ней как о доказанной вещи».
Впервые термин «сингулярность» в контексте гравитации использовал немецкий астроном Карл Шварцшильд. В 1916 году он предложил решение уравнения общей теории относительности Эйнштейна для задачи о гравитационном поле. Решение Шварцшильда предусматривало сингулярность — поверхность в пространстве, на которой гравитация оказывается бесконечно большой.
Индустрия 4.0
Слабая сила: как работает гравитация и почему она важна
Гравитационная сингулярность, по мнению ученых-теоретиков, расположена в центрах черных дыр, а центры находятся за горизонтом событий — местом, попадая в которое, объект или свет не может выбраться обратно. Кроме того, в этой точке плотность и кривизна материи стремятся к бесконечности, поэтому, если человек попытается попасть в черную дыру, его разорвет на атомы.
Предсказать, что находится за горизонтом событий, в центре черной дыры, попытались в фильме «Интерстеллар» Кристофера Нолана. По сюжету один из главных героев Джозеф Купер отправляется внутрь черной дыры Гаргантюа и пересекает ее горизонт событий. В результате он оказывается внутри массивного четырехмерного куба (тессеракта), построенного неизвестными существами в пятимерном пространстве. При перемещении в тессеракте он наблюдает моменты из жизни на Земле. Но попасть в пространство Земли у него не получается, потому что он находится под горизонтом событий Гаргантюа, из-под которого не может ничего выйти.
Сергей Назаров:
«В фильме «Интерстеллар» сингулярность вообще не показана, потому что никто толком не знает, как она может выглядеть. Более того, она может вообще никак не выглядеть. Потому что для нас понятие «выглядеть» означает, что к нам прилетели фотоны, и мы из информации, которую они принесли, сделали выводы. Но из сингулярности по определению ничего прилететь не может.
Зато в фильме хорошо показаны черная дыра и горизонт событий. Черная дыра в «Интерстелларе» нарисована очень реалистично. Для фильма проводилось серьезное математическое моделирование сверхмассивной черной дыры с массой порядка 100 млн солнечных масс. Это действительно существующие черные дыры. Кроме того, в фильме очень подробно и точно моделировалось гравитационное линзирование черной дыры, то есть то, как она воздействует на окружающее пространство».
Ученые до конца не понимают, что происходит в точке гравитационной сингулярности, потому что, согласно теории, в ней перестают работать имеющиеся законы физики, а изучить ее в достаточной мере не получается из-за опасности. Кроме того, поскольку сингулярность находится за горизонтом событий, наблюдать за ней тоже не получится.
Футурология
Черные дыры: почему они черные, как их находят и при чем здесь квазары
Сергей Назаров:
«Мы очень мало знаем о гравитационной сингулярности. Как я уже говорил, всю информацию о ней мы получаем из математических расчетов и моделирования теории. Поэтому перед нами стоит много вопросов: действительно ли существует сингулярность, какую она имеет форму, где находится, может ли она быть распилена внутри черной дыры, можно ли вообще говорить про положение сингулярности в пространстве. Все это нам еще только предстоит выяснить».
Сущность закона Хаббла
Замечание 1
Закон Хаббла – это понятие означает физико–математическую формулу, которая доказывает, что Вселенная, в которой мы живем, расширяется постоянно.
Космическое пространство, в котором мы находимся, в том числе и наша галактика Млечный путь характеризуется однородным расширением и изотропией.
Таким образом, во Вселенной происходит постоянный процесс расширения одинаковый во всех направлениях.
Согласно закону Хаббла устанавливается зависимость между расстоянием до некой галактики $D$ и лучевой скоростью этой галактики $Vr$. При этом лучевая скорость определяется при помощи эффекта Доплера. В итоге получаем:
$D = Vr / H$, где $H$ — постоянная Хаббла.
Отметим, что постоянная Хаббла равна приближенному значению примерно 60-80 км/с/Мпк.
Лучевая скорость – так именуют скорость, с которой изменяется расстояние между определенным объектом и наблюдателем.
В свою очередь метод определения лучевой скорости различных небесных тел основан на применении так называемого эффекта Доплера. То есть лучевая скорость определяется по характеру смещений линий (излучения или поглощения) в спектре нужного источника. Также лучевую скорость, возможно, определить при помощи анализа изменений частоты отраженного сигнала при применении радиолокации.
Закон Хаббла был выведен американским астрономом Эдвином Хабблом в 1929 году. Разработанный им закон является отражением происходящего расширения Вселенной, в которой мы находимся.
Исследователи, используя закон Хаббла, могут вычислить расстояние до галактик или систем галактик при помощи измерения красного смещения или лучевой скорости.
В тоже время отмечается, что если расстояние до галактик относительно невелико и равняется нескольким Мпк, то в результате закон Хаббла способен дать лишь очень приблизительную, грубую оценку, или же может вообще не исполняться. В таком случае измерение расстояния до галактик осуществляют при помощи иных методов.
Порою закон Хаббла называют «законом расширения Вселенной», но это не значит, что в соответствии с данным законом происходит расширение всех без какого-либо исключения предметов или же космических систем.
Наоборот, следует сказать, что небесные тела (такие как звезды, планеты и т.п.), связанные между собою гравитационными силами или же системы таких небесных тел (Солнечная система, Галактика или скопление галактик) не расширяются согласно закону, созданному Хабблом.
Это связано со следующими моментами. Дело в том, что в процессе расширения, галактики и их скопления из-за взаимного притяжения постепенно способствуют уменьшению скорости удаления друг от друга. В результате увеличение расстояния между галактиками и их скоплениями и уменьшение скорости разлета галактик ведет к изменению со временем значения постоянной Хаббла.
А это означает, что постоянную Хаббла нельзя считать некой мировой неизменной константой. Примером таких мировых констант служит в частности постоянная тяготения, а также заряд и масса электрона.
В итоге постоянную Хаббла, вычисленную в наше время, отмечают индексом «ноль» у величины $H_0$.
Закон Хаббла универсален. Эта универсальность определяется тем, что закон будет одинаково верен и справедлив для любого наблюдателя в какой бы он галактике не находился и проводящего измерения в том или ином направлении. Таким образом закон Хаббла показывает, что наша Вселенная расширяется однородно и изотропно.
В научной литературе наиболее часто закон Хаббла можно встретить в такой формулировке:
$v = H_0r$
Рисунок 1. Закон Хаббла. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
В данной формуле $v$ обозначает скорость галактики, $H_0$ является коэффициентом пропорциональности или же постоянной Хаббла, о которой мы уже упоминали. Отметим также, что эта постоянная помогает связать расстояние от Земли до астрономического объекта со скоростью удаления его. $r$– здесь это обозначение расстояния до той или иной галактики.
В иных работах можно также встретить и иную формулировку закона Хаббла:
$cz = H_0r$
Открытия Хаббла
Хаббл наслаждался долгой карьерой, полной успешных исследований в области астрономии. Здесь будут упомянуты три его наиболее известных вклада. Во-первых, Хаббл значительно расширил известную шкалу расстояний до звезд. В течение многих лет велись споры относительно некоторых спиральных туманных объектов, обнаруженных в ночном небе. Кульминацией этих споров стали знаменитые дебаты Шепли-Кертиса в 1920 году в Национальной академии наук. Харлоу Шеппи из обсерватории Маунт-Вилсон полагал, что загадочные туманности – это небольшие, близкие друг к другу газовые облака в пределах нашей галактики Млечный Путь. Хербер Кертис из соседней обсерватории Лик возражал, настаивая, что эти объекты на самом деле были галактиками сами по себе, каждая из которых была очень далекой и очень большой. Примерно в это же время был завершен новый 100-дюймовый телескоп в Маунт-Вилсон, который увидел свой «первый свет». Эдвин Хаббл быстро приступил к детальному изучению спиральных туманностей. Особенно его заинтересовала одна из них – Андромеда, обозначенная в каталоге космических объектов Шарля Месье как М-31. Хаббл видел лишь отдельные звезды внутри спиральных рукавов
Что еще более важно, некоторые из этих звезд были цефеидами, которые указали на удаленность от Земли ( см. )
Первоначально Хаббл вычислил неточное расстояние в 930 000 световых лет для Андромеды, которая сегодня, как известно, находится на расстоянии около 2,2 миллиона световых лет. Хербер Кертис был прав в споре 1920 года: многие туманности действительно были отдаленными галактиками. Иногда эти строительные блоки Вселенной ошибочно называют «островными вселенными». Такие галактики обычно содержат до 100 миллиардов звезд каждая. Кроме того, известно о существовании около 100 миллиардов различных галактик. Таким образом, в настоящее время известно около 101022 (10 миллиардов триллионов) звезд в видимой Вселенной.
Вторым вкладом Хаббла была каталогизация различных типов галактик. К ним относятся эллиптические, спиральные, зарешеченные спирали и неправильные формы. Многие астрономы, начиная с Хаббла, предположили, что один тип галактик эволюционирует в другой в течение миллиардов лет. Одни считают, что эллиптические галактики развиваются в спирали, другие говорят, что изменения происходят в противоположном направлении. На самом деле, доказательства такой эволюции галактик отсутствуют. Если галактики действительно изменяются, то релятивистская космология Рассела Хамфриза (автор книги «Звездный свет и время») предлагает креационистское объяснение. В этой модели галактики могут медленно стареть в своей собственной системе отсчета, но в совершенно ином временном масштабе по сравнению с молодым миром по отношению к Земле.
Хаббл наиболее известен своим третьим вкладом в астрономию. Его утверждение состоит в том, что галактики движутся в разные стороны друг от друга, в расширяющемся пространстве, и что их скорость пропорциональна расстоянию до них. Астроном Весто Слайфер сообщил о красном смещении туманностей еще в 1912 году. Тем не менее, именно Хаббл предложил общее расширение Вселенной. В знаменитой статье 1929 года он описал «закон красных смещений», который вскоре стал известен как закон Хаббла.
Предполагаемое расширение Вселенной быстро стало одним из главных доказательств теории происхождения мира под названием Большой взрыв. Интересно, что Хаббл всегда оставался неуверенным в скоростной интерпретации звездного красного смещения. Он говорил о «предполагаемых скоростях», хотя это понятие редко используется в такой форме сегодня.
С точки зрения сотворения, расширение Вселенной вполне может быть правдой, но интерпретация Большого взрыва совершенно не нужна. Вместо этого Вселенная, скорее всего, была создана в расширяющемся виде для обеспечения стабильности. Без расширения гравитация привела бы к коллапсу Вселенной. Многие другие движения, такие как орбиты планет и вращение звезд и галактик, также выполняют ту же функцию обеспечения стабильной, надежной Вселенной.