Uzaqtaki bir galaktika fotoğrafta qızıl körüngenini köz ögüñe ketir. Kâinat kenişey dep aytmaq içün bu yeterlimi? Ale yeterli degil. Tüs yıldızlarğa, tozğa ve resimniñ nasıl azırlanğanına da bağlı. Astronomlarğa ışıq içinde daa açıq bir desen ve ekinci, mustaqil ölçev kerek.
Büyük ölçeklerde mesafesi mustaqil usulnen belgilenip daa büyük çıqqan galaktikalarnıñ spektr çizgilerinde, ortalama olaraq, qızılğa avışuv da daa büyük olur. Bu bağlılıqnı Kâinatnıñ kenişlemesi tasvirley; uzaq süpernovalarnıñ közetilgen parıldav müddetiniñ uzaması qoşma teşkerüv bere. Eki ölçevden bu neticege nasıl kelingenini baqayıq.
Qızıl boya yerine tanılğan çizgilerni qıdıramız
Spektr — dalğa boyuna köre ayrılğan ışıq. Onda atom keçişlerinen bağlı qara ya da yarıq çizgiler bar. Olarnıñ laboratoriyadaki dalğa boyları belli. Bütün çizgiler avışqan olsa bile, bir top çizgi menbanı tanımağa yardım ete.
Tanılğan çizgiler daa uzun dalğalarda körünse, qızılğa avışuv bar. Işıq körünir aralıqtan tışta olsa da, bu ad qullanıla. Astronomlar çizgilerniñ yerlerini etalonnen teñeştere; galaktikanıñ kökte közge çarpqan qadar yer deñiştirmesini beklemek kerek degil. NASA/STScI bunı galaktika spektroskopiyası misalinde añlata.
Avışuvnıñ özü sebebini ale aytmay. Nisbiy areket de dalğa boyunı deñiştire, türlü gravitatsiya şartları da ışıq sıqlığına tesir ete. Kosmik bağlılıqnı teşkermek içün malümatlarnıñ ekinci sütunı — mesafe kerek.
Mesafe ayrıca teşkerüv yolundan keçmeli
Bir tedqiqatçı evelâ kenişlemeni faraz etip, mesafeni qızılğa avışuvdan tapqanını, soñ aynı sayılarnen avışuv-mesafe bağlılığını isbatlamağa tırışqanını köz ögüñe ketir. O, öz farazına qayttı. Teşkerüv içün başqa usulnen kalibrlengen mesafeler kerek.
Meselâ, tsefeidanıñ yarıqlıq deñişüv devri onıñ asıl ışıq quvetini taqdir etmege yardım ete. Kalibrleme ve tüzetmelerden soñ, onı közetilgen aqımnen teñeşterip mesafe tapıla. Daa büyük ölçeklerde başqa bağlı köstergiçler, o cümleden Ia türlü süpernovalar qullanıla. Bu keçişler kosmik mesafeler merdiveni aqqında maqalede añlatılğan.
Bu mesafeler spektral avışuvlarnen teñeşterilgende umumiy meyil tapıldı: daa uzaq — ortalama daa büyük avışuv. Habblnıñ 1929 yılğı asıl maqalesinde bağlılıq da, tarqaluv da, galaktikalarnıñ şahsiy areketleri aqqında muzakere de bar. O vaqıttaki mesafe kalibrlemesi soñ deñiştirildi; eski grafikniñ sayılı meyilligi bugünki kenişleme süratini bermey.
Kiçik avışuvlardaki bağlılıqqa Habbl–Lemetr qanunı denile. Basit bir yaqınlaşuvda kenişlemeniñ uzaqlaşuvğa qoşqan payı mesafege mütenasip. Bu nisbetniñ esabını kerçek ölçevlerden açıq ayırıp baqayıq.
Bir qanun — üç şartlı mesafe
Oquv modeli: H₀ = er Mpk içün 70 km/s
Şartlı A galaktikası
- Mesafe
- 20 Mpk
- Kenişlemeniñ uzaqlaşuvğa qoşqan payı
- 1400 km/s
Şartlı B galaktikası
- Mesafe
- 40 Mpk
- Kenişlemeniñ uzaqlaşuvğa qoşqan payı
- 2800 km/s
Şartlı C galaktikası
- Mesafe
- 60 Mpk
- Kenişlemeniñ uzaqlaşuvğa qoşqan payı
- 4200 km/s
Mesafe eki qat büyük → kenişleme payı da eki qat büyük.
Fizik modelde «kenişleme» ne demek?
Büyük ölçekli kosmologik modelde maddeniñ ortalama tarqalışı taqriben bircinsli dep tasvirlene. Umumiy kosmik aqımğa uyğan obyektler arasındaki mesafeler ölçek çarpanınen beraber deñişe. Bu sayı eki devir arasında faza ölçeginiñ nasıl deñişkenini tasvirley.
Işıq böyle obyektler arasında yayılğanda, onıñ dalğa boyu da bu ölçek deñişmesine uyğun arta. Menba yanında çıqqan dalğanı alıcı yanında közetilgen dalğanen teñeşteremiz. Kâinatnıñ içine şişmesi kerek olğan tış faza talap etilmey. Ölçek ve qızılğa avışuv arasındaki matematik bağlılıq Particle Data Group kosmologiya baqışınıñ 22.1.1–22.1.2 bölüklerinde berilgen.
Bizim Galaktikamıznıñ hususiy bir merkezde turması da kerek degil. Bütün büyük mesafeler aynı çarpannen artsa, aqımğa uyğan başqa közetici de öz etrafında aynı umumiy bağlılıqnı tapar edi. Mında er predmetniñ ölçüsi degil, ortalama kosmik ölçek tasvirlene.
Uzaq galaktikalarnıñ uzaqlaşuvı ve kenişleme süratiniñ vaqıtnen deñişmesi — ayrı sualler. Bugünki «mesafe–uzaqlaşuv» bağlılığınıñ meyilligi, bu meyillik kosmik tarih boyunca nasıl deñişkenini öz-özünden ölçemey.
Budaq · formulalarnenİhtiyariy · keçirmek mümkün
Qızılğa avışuvdan ne esaplanır?
Çıqarılğan dalğa boyunı λ_(em), közetilgenni ise λ_(obs) dep belgileyik. Ölçüsiz avışuv:
z = (λ_(obs) − λ_(em))/(λ_(em)).
500 nm-lik şartlı çizgi 505 nm-de közetilse:
z = (505 − 500)/(500) = 0,01.
Dalğa boyu 1% artqan. Bircinsli modelde sırf kosmologik avışuv içün:
1 + z = (a_(obs))/(a_(em)).
Mında a — ölçek çarpanı, indeksler közetüv ve çıqaruv devirlerini köstere. Qoşma şahsiy areketler ve gravitatsiya avışuvları ayrı esapqa alınmalı. z kiçik olğanda ve şahsiy areketke uyğun tüzeltme yapılğanda:
cz ≈ H_(0)d.
c — ışıq sürati, d — bu kiçik avışuv yaqınlaşuvındaki mesafe, H_(0) — bugünki kenişleme parametri. Şartlı H_(0) = 70 km/s er megaparsek içün dep alayıq; megaparsek — bir million parsek. z = 0,01 içün cz ≈ 2998 km/s ve d ≈ 42,8 Mpk tapamız. Bu, qanunnı teşkergenden soñ onı qullanuv misali; aynı qanunnıñ mustaqil isbatı degil.
Büyük z içün cz-ke şert qoymadan sürat dep, aynı basit formulağa qoymaq olmaz: avışuvnen seçilgen mesafe türü arasındaki kosmologik bağlılıq kerek.
Işıqnen beraber vaqianıñ müddetini teşkeremiz
Kenişlemeniñ daa bir teşkerile bilgen neticesi bar. Ardışıq işaretler daa uzun aralıqlarnen kelse, uzaq süpernovanıñ közetilgen yarıqlıq deñişüvi de avışuvına uyğun daa uzun sürmeli. Menba sisteminde aynı müddet içün çarpan 1 + z olur: z = 1 olğanda şartlı 20 kün 40 kün olaraq közetilir edi.
Süpernovalar birdey sekundomerler degil. Olarnıñ öz çeşitliligini esapqa alıp, menba sistemindeki uyğun spektr aralıqlarını teñeştermek kerek. Dark Energy Survey-niñ 2024 yılğı analizi kaliteli malümatlar seçilgenden soñ 1504 Ia türlü süpernovada vaqıt bağlılığını teşkerdi; netice beklengen 1 + z uzamasına uyğun.
Demek, añlatuv em dalğa boyunıñ deñişmesini, em vaqialarnıñ keçişini izah etmeli. Foton yolda yalnız energiyasını coyıp, vaqıt aralıqlarını deñiştirmey degen basit fikir bu teşkerüvden keçmey. Bu, aynı sayıdan mesafeni tekrar esaplav degil, avışuvnıñ fizik añlatılmasına qoşma tayançtır.
Ayrı bir galaktika bizge yaqınlaşa bilir
Er galaktika yerli gravitatsiya areketinde de iştirak ete. Yaqın etrafımızda bu, umumiy kenişlemeniñ kiçik payından üstün ola bilir. Şu sebepten ayrı menfiy avışuvlar ve ortalama bağlılıq etrafında tarqaluv beklene. Yeterli bir örneklemni teñeşterip, közeticiniñ areketini, belgisizliklerni ve madde aqımlarını esapqa almaq müim.
Neticeñni teşker: yaqındaki bir galaktikanıñ kök tüs tarafına avışuvı bütün meyilni red eter edimi? Yoq: onıñ bizge doğru yeterli şahsiy areketi ola bilir. Amma büyük, doğru kalibrlengen örneklemde umumiy bağlılıq bulunmasa, bu tasvir içün ciddi mesele olur edi.
Bağlı sistemler de kosmik aqımnen beraber basitçe ölçek deñiştirmey: planetalar yörüngelerini ve galaktikalarnı olarnıñ içki dinamikası tutıp tura. Şu sebepten umumiy uzaqlaşuv meyli, Dünya ya da cetvel er kün aynı nisbette büyüy degeni degil. Astronom Ned Raytnıñ kosmologiya sualleri bu qullanuv sıñırını ayrıca añlata.
Budaq · ölçevlerniñ alıİhtiyariy · keçirmek mümkün
Niçün türlü analizler türlü H₀ bere?
Kenişleme barlığını ölçemek ve onıñ bugünki tam süratini tapmaq — qıyınlığı ayrı işler. Misal olaraq, 2026 yılı 30 oktâbr alına teşkerilgen eki belli analizni alayıq.
2026 yılında neşir etilgen H₀ Distance Network, ortaq belgisizliklerni ve kalibrleme korrelâtsiyalarını esapqa alıp, yerli mesafe köstergiçleri şebekesinden er Mpk içün 73,50 ± 0,81 km/s aldı. 2020 yılında neşir etilgen Planck 2018 analizi ise relikt ışınlanmadan er Mpk içün 67,4 ± 0,5 km/s çıqardı, standart, fazası tüz, altı parametrli ΛCDM modelini faraz etip.
Ekinci yol erte Kâinatnı bugünki devirnen bağlamaq içün model qullana; bu, galaktikalarnıñ bugünki uzaqlaşuvını doğrudan ölçemek degil. Böyle belgilemeler arasındaki uyuşmazlıqqa Habbl kerginligi denile. Bu eki sayı bütün usullarnı qapsamay ve öz-özünden belli bir yañı fizikanı isbatlamay. Sistematik tesirler, kalibrlemeler ve model farazları daa teşkerilmeli.
Oquv şemasında qasten yuvarlaq 70 sayısını qaldırdıq. O, nisbetni açıq köstere ve kerçek neticelerden birini soñki cevap dep köstermey.
Netice teşkerüvlerniñ uyğunlığına tayana
Spektr çizgileri avışuvnı, ayrıca kalibrlengen köstergiçler mesafeni bere. Olarnıñ sistematik bağlılığı ve uzaq süpernovalarnıñ vaqıtnen deñişmesi Kâinatnıñ kenişmesine uyğun. Şahsiy areketler belli bir galaktika ortalama meyilden niçün ayrıla bilgenini añlata.
Kenişlemeniñ özü Kâinatnıñ başlanğıcı, terkibi ya da keleceginiñ bütün tafsilâtını belgilemey. Sıcaq keçmiş içün qoşma deliller kerek. Bugünki añlatuvnıñ eñ hassas adımını daa yahşı añlamaq içün kosmik mesafelerni mustaqil belgilevge qayt: onsız eki közetüv sütunını bir faraznen qarıştırmaq qolay.