什麼是哈伯定律?
哈伯定律是現代宇宙學最重要的發現之一。它指出,星系離我們愈遠,遠離我們的速度就愈快。兩者呈線性關係:星系的退行速度(\(v\))與其距離(\(d\))成正比,而比例常數就是哈伯常數(\(H_0\))。本計算器將這條定律重新整理,讓你能由觀測到的退行速度反推出星系的距離。
如何使用本計算器
請輸入星系的退行速度,單位為公里每秒(km/s)——這個數值通常由紅移推算而得。接著輸入哈伯常數,單位為公里每秒每百萬秒差距(km/s/Mpc)。目前對 \(H_0\) 的估計值約落在 67 至 74 之間,教科書常用的數值是 70。計算器會輸出以百萬秒差距(Mpc)、百萬光年(Mly)以及光年(ly)為單位的距離結果。
公式解析
計算式為 $$D = \frac{\text{Velocity (km/s)}}{\text{H}_0\ \text{(km/s/Mpc)}}$$ 將以 km/s 為單位的速度,除以以 km/s/Mpc 為單位的哈伯常數,由於 km/s 的單位相互抵消,得到的結果直接就是以百萬秒差距為單位的距離。若要換算成光年,則乘以 3.2615638 百萬,因為 1 個百萬秒差距約等於 3.2615638 百萬光年。
範例演算
假設某個星系以 1,400 km/s 的速度遠離我們,並採用 \(H_0 = 70\) km/s/Mpc。則 $$D = \frac{1400}{70} = 20\ \text{Mpc}$$ 換算後:\(20 \times 3.2615638 \approx 65.23\) 百萬光年,也就是大約 65,231,276 光年之遙。
常見問題
為什麼哈伯常數會有不同數值?不同的測量方法(例如宇宙微波背景輻射,相對於本地距離階梯法)會得出略有差異的結果,這種落差被稱為「哈伯張力」(Hubble tension)。
哈伯定律對鄰近星系準確嗎?對於非常靠近我們的星系,由局部重力造成的運動(稱為「本動速度」)會佔主導地位,因此哈伯定律對遙遠星系的可靠度最高。
什麼是百萬秒差距?百萬秒差距(Mpc)是 100 萬個秒差距,約合 326 萬光年,是衡量星系際距離的標準單位。