Obecná teorie relativity předpovídá rudý posuv spektrálních čar vlivem gravitace. Známe–li hmotnosti M a poloměr R nebeského tělesa, pak na jeho povrchu budou spektrální čáry posunuty k červenému konci spektra podle vztahu
Na povrchu Slunce dosahuje gravitační posuv
Gravitační rudý posuv je způsoben závislostí časových intervalů na síle gravitačního pole. Světlo přicházející od Slunce jsou vlastně periodické děje, jejichž perioda by se v gravitačním poli měla prodlužovat. Výsledky experimentů plně souhlasí s teoretickou předpovědí.
Prodlužování časových period musí být pozorováno i u jiných dějů, tedy i dějů souvisejících s živými tvory. Na planetách se silnějším gravitačním polem bude čas a tedy i život probíhat pomaleji, a živí tvorové tam budou žít déle.
V roce 1922 Vesto Slipher začal měřit posun spektrálních čar u galaxí. Posun k červenému konci spektra (tzv. rudý posun) odpovídá vzdalování galaxií a posun k modrému konci spektra (tzv. modrý posun) odpovídá přibližování galaxií. Slipher vytvořil katalog 41 galaxií severní oblohy s naměřeným posunem čar. U většiny galaxií převládal červený posun. Své výsledky publikoval v roce 1923. Mezitím v Rusku pracoval Alexander Fridman na řešení rovnic obecné teorie relativity. Přišel s řešením pro vesmír s negativním, nulovým a pozitivním zakřivením, které publikoval v roce 1924. Friedmanova práce zaujala katolického duchovního Abbé George Lemaîtra. V roce 1927 publikoval ve francouzštině článek s názvem Homogenní vesmír s konstantní hmotností a zvyšujícícm se poloměrem vysvětluje radiální rychlost extragalaktických mlhovin. V článku odvodil vztah, který se dnes nazývá Hubbleův zákon a rychlost rozpínání vesmíru dnes nazývanou Hubbleova konstanta. Její hodnotu však určil téměř desetkrát větší. Z Lemaîtrovy teorie plynulo, jesliže půjdeme proti směru času, bude vesmír menší a menší až dospějeme do tzv. prvotního atomu (Lemaîtrovo označení). Tento důsledek z úst katolického kněze působil podezřele, navíc Lemaître publikoval ve francouzštině, proto jeho teorie neměla úspěch. Nepomohla ani Lemaîtrova cesta do Francie v roce 1927 na pátý Solvayův kongres. V tuto chvíli přišel na scénu Edwin Hubble. Dva roky po Lemaîtrově článku publikoval společně s asistentem Miltonem Humasonem článek s názvem Vztah mezi vzdáleností a radiální rychlostí u extragalaktických mlhovin, ve kterém Slipherova data rozšířil na 46 galaxií a použil vlastní hodnoty vzdáleností těchto objektů, které stanovil na základě pozorování cepheid a nov. Stanovil hodnotu konstanty sice nižší než Lemaître, ale stále sedmkrát větší. Hubbleova vědecká pověst a sebevědomí hrálo určitě roli v přijetí jeho názorů astronomickou společností. I když je jasné Lemaîtrovo prvenství v objevu rozpínání vesmíru, přesto je tento objev spojen s Hubblem. Je to zřejmě způsobeno tím, že v anglickém překladu Lemaîtrova článku z roku 1931 jsou informace o Hubbleovu zákonu a Hubbleově konstantě vypuštěny. Tuto úpravu udělal sám Lemaître, protože se mu zdálo zbytečné publikovat již zastaralá data. Bojoval za pokrok vědy, ne za své vlastní úspěchy.
Georges Lemaître.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Public domain.
Vztah, který Hubble publikoval, představuje kosmologický rudý posuv z. Ukázal, že je lienární funkcí jejich vzdálenosti r
kde H = 2,4 · 10–18 s–1 = 65 km s–1 Mpc–1 je Hubbleova konstanta s chybou 10 %. Ve vztahu můžeme nahradit součin cz rychlostí vzdalování galaxie a vztah přepsat
Hubbleova konstanta má význam převrácené hodnoty stáří vesmíru
Původně tuto konstantu označil Hubble písmenem K. Po Hubbleovi ji pojmenoval Richard Tolman a označil ji písmenem H.
Tento jev se vysvětluje pomocí Dopplerova principu, tj. že galaxie se od nás všemi směry vzdalují a to tím rychleji, čím jsou dále. Jde o projev všeobecné expanze předpovězené Alexandrem Fridmanem v roce 1925 a Georgem Lemaitrem v roce 1927 při řešení rovnic obecné teorie raltivity pro celý vesmír. Důsledkem konečné rychlosti světla a rozpínání vesmíru z počáteční singularity je mezní hranice pozorovaného vesmíru – tzv. horizont vesmíru. Horizont vesmíru je ve vzdálenosti, ze které by se k nám světlo dostalo za čas rovnající se současnému věku vesmíru. Je zřejmé, že veškeré informace ze vzdálenosti větší nás nemohou dostihnout, protože se podle speciální teorie relativity nemůže šířit rychlostí větší. Vzdálenost horizontu vychází přes 10 miliard ly.
