Движение галактик - научное мнение

 

С движением галактик надо было разбираться, что и сделали астрономы, в том числе Эдвин Хаббл. Он провел систематические измерения расстояний до многих из них и определил, что спектр становится тем краснее, чем дальше от нас находится галактика. Причем связаны расстояние и красное смещение линейно: z = Hr. Через z в этой формуле выражено относительное изменение длины волны света, вызванное красным смещением, r – расстояние, H – постоянная Хаббла. Как же измерить расстояние до столь далекого объекта? Есть метод тригонометрии: измеряем параллакс изменение расположения объекта на небесной сфере при наблюдении с разных точек и считаем расстояние по известным формулам. Это старинный метод, и не случайно единицей измерения астрономических расстояний стал парсек (3,263 световых года) он соответствует такому расстоянию, которое дает параллакс в одну секунду дуги небесной сферы.

Метод точен, но весьма трудоемок: расстояние до дальних объектов приходится измерять при наблюдении с противоположных точек земной орбиты, то есть с интервалом в полгода. Альтернатива метод стандартных свечей: интенсивность видимого света закономерно убывает с ростом расстояния до источника и, сравнивая номинальную светимость с видимой, расстояния можно вычислить. К счастью для Хаббла, да и для всей космологии, такие источники света с известной номинальной светимостью в космосе есть. Это звезды-цефеиды, яркие пульсирующие сверхгиганты, период пульсаций которых жестко связан с их номинальной светимостью. Такую закономерность надежно установила в 1912 году американка Генриетта Левит, которая решала обратную задачу: восстанавливала номинальную светимость, зная наблюдаемую, и расстояние до звезды, измеренное по ее параллаксу. Найдя в отдаленных галактиках полсотни цефеид, что позволило провести статистическую обработку данных, Хаббл и вывел в 1929 году свой закон. Из него следовало, что наша Вселенная нестационарна: если галактики разлетаются в разные стороны с одинаковой скоростью (а это следует из линейности закона Хаббла), значит, правы Фридман и Леметр.

Но что же толкает галактики в разные стороны? Ведь единственная сила вселенского масштаба тяготение должна, наоборот, притягивать их друг к другу. В поисках выхода Г.А.Гамов развил идею Большого взрыва Фридмана и предложил модель горячей Вселенной: получив изначально сильный импульс, вещество и начало разлетаться. Тяготение скорость разлета уменьшает, но, чтобы она упала до нуля и началось сжатие Вселенной, масса вещества и излучения должна быть больше критической. Эта концепция главенствовала почти семьдесят лет, а космологи были заняты решением вопроса, превышает ли масса критическое значение или нет. Для этого требовалось пересчитать все звезды, все фотоны и взвесить все невещественные элементарные частицы, прежде всего нейтрино, которые ввиду своего обилия и слабого взаимодействия с веществом при наличии массы могли существенно сказаться на результатах расчетов. Потом оказалось, что помимо вещества и излучения есть еще и темная материя, которую тоже надо оценивать.

Таким образом, надо было уточнить многие детали разлета галактик во Вселенной разного возраста, в частности найти отклонения от закона Хаббла, которые могут быть связаны с тем, что Вселенная расширяется с ускорением или замедлением. С помощью стандартных свечей сделать это не столь уж и трудно. Нужно сначала определить по закону Хаббла, какова будет видимая светимость исходя из красного смещения, а затем сравнить с наблюдаемой светимостью. Если она окажется больше, значит, на самом деле расстояние меньше, чем следует из закона Хаббла, и Вселенная в тот момент, который соответствует этому красному смещению, расширялась с большей скоростью, чем сейчас. В противном случае если звезда оказывается тусклее, чем положено по Хабблу, — расширение Вселенной ускоряется. (Напомним, что из-за конечности скорости света астрономы, заглядывая в глубь Вселенной, смотрят и в глубь времен, видя объекты тем моложе, чем дальше они расположены.)

Автор статьи:

Малеев Александр

Источник - интернет журнал http://tainamira.net/