As implicaçõoes mais importantes do trabalho de Slipher ficaram mais claras durante os anos 20, quando Edwin Hubble conseguiu estimar as distâncias de Andrômeda e outras galáxias, observando o brilho aparente e os períodos de pulsa&ccedi&ã de estrelas Cefeidas nessas galáxias. Hubble e seu colaborador, Milton Humason, fotografaram os espectros de várias galáxias, usando o telescópio de 2,50 m de Monte Wilson. Quando compararam as distâncias das galáxias com as suas velocidades de afastamento, determinadas a partir dos seus redshifts, Hubble e Humason verificaram que as galáxias mais distantes estavam se afastando com velocidades maiores. Plotando os dados em um gráfico de velocidade em função da distância, Hubble encontrou que os pontos se distribuiam ao longo de uma linha reta.
v = H0d
onde:A lei de Hubble significa que o universo está se expandindo, e a constante de Hubble H0 representa a taxa com a qual o universo está se expandindo. Como as velocidades das galáxias são medidas em km/s e as suas distâncias em megaparsecs (Mpc), a unidade da constante de Hubble é (km/s)/Mpc.
Por exemplo, se
significa que a velocidade de recessão das galáxias aumenta 71 km/s a cada megaparsec de distância, ou seja:
O afastamento das galáxias com velocidades proporcionais à distância pode ser comparado com o que acontece com um como um bolo de passas no forno ...
Da mesma forma, a expansão do universo não é uma expansão das galáxias no espaço, mas uma expansão do próprio espaço.
Nós não estamos no centro da expansão, pois a expansão não tem centro; qualquer observador, em qualquer qualquer lugar do umiverso, veria as demais galáxias se afastando.
É importante lembrar que o universo não tem borda e o
o universo não tem centro.
A expansão do universo
constitui um dos pilares da cosmologia moderna.
Sugestão de texto para ler: A expansão do Universo e suas consequências cosmológicas.
Qual é a idade do universo? A matéria total do universo gera atração gravitacional, em que objetos atraem outros objetos (inclusive a luz, pela relatividade geral). Se a energia escura fosse nula, a atração gravitacional deveria diminuir a expansão, o que implicaria que no passado a expansão teria sido mais rápida. Neste caso, a idade do Universo pode ser calculada, no limite superior, assumindo que a quantidade de matéria é pequena e que, portanto, não teria reduzido a velocidade de expansão significativamente.
Podemos então estimar a idade máxima do universo, to, calculando o tempo que as galáxias distantes, movendo-se à mesma velocidade de hoje, levaram para chegar aonde estão, assumindo energia escura nula.
Como a lei de Hubble, que relaciona a velocidade de recessão das galáxias, v, com as distâncias a elas, d, é dada por
v = H0 d
v=d/t = 1/t x d
Comparando as duas equações acima vemos que H0 tem a dimensão de 1/t.
Podemos então definir
t0 = 1/H0
onde t0 é o tempo passado desde a época em que as galáxias estavam todas juntas até a época atual. Podemos também pensar que é o tempo que as galáxias, teriam levado para chegar às distâncias que estão hoje se tivessem se movido o tempo todo com a velocidade que têm hoje. Em outras palavras, t0 é a idade do universo para uma taxa de expansão constante (H0). Portanto, medindo a constante de Hubble podemos estimar a idade do universo.
O valor mais atual da constante de Hubble é H0 = 71 km/s/Mpc
A idade do universo correspondente é:
t0 = 1/(71km/s / Mpc)
Como 1 Mpc = 3,09
x
1019 km e 1 ano = 3,15 x 107 s
logo t0 = 1/H = 1/(71km/s / Mpc) = 1/( 71 km/s / (3,09 x 1019 x 3,15 x x 107 s))
Temos portanto to = 1/H = 13,7 bilhões de anos
Levando-se em conta uma possível desaceleração causada pela atração gravitacional, a idade seria um pouco menor do que esse valor, pois se a expansão foi mais rápida no início, o universo teria chegado ao estado atual em menos tempo. Se, pelo contrário, o universo estiver acelerando pela presença deenergia escura, ele estava se expandindo mais lentamente no passado e,portanto, levou mais tempo para chegar ao estado atual. Ou seja, nesse caso sua idade é maior do que H0-1.