«««Назад | Оглавление | Каталог библиотеки | Далее»»»

Прочитано: 41%

7.а. Модель расширяющейся Вселенной Хаббла.

     Работы де Ситтера не остались незамечеными астрономами. Одним из первых, кто обратил на них внимание, был Эдвин Хаббл. Хаббл присутствовал на заседании Американского Астрономического общества в 1914 году, когда Слифер докладывал об обонаружении движения галактик. В 1928 году Хаббл приступил к работе в знаменитой Вильсоновской обсерватории, поставив целью связать воедино теорию расширения Вселенной де Ситтера и наблюдения Слифера.
     Хаббл расуждал следующим образом: в расширяющейся Вселенной галактики должны удаляться друг от друга. И чем дальше они будут разлетаться, тем быстрее должно быть их удаление. Это означает, что в любой точке, включая Землю, наблюдатель будет видеть, что все галактики удаляются от него, и что в среднем, чем дальше находится галактика, тем быстрее она удаляется от него. Хаббл проверил, так ли это, и получил, что величина красного смещения пропорциональна удаленности галактик. Большинство наблюдаемых им галактик имели красное смещение, причем величина его возрастала по мере их удаленности.
     Возникает естественный вопрос, а как Хаббл определял растояние до галактик? Это была очень трудная проблема для Хаббла да и для современных асторономов. Ведь нет средств непосредственного измерения межзвездного расстояния. Основа метода такова: для начала мы измерим различными способами расстояние до ближайших звезд. Затем, шаг за шагом, мы можем выстроить "шкалу космических расстояний", которая позволит нам оценить расстояние до нескольких галактик. Если мы найдем способ определять собственную яркость галактик, мы можем определять относительные расстояния, сопоставляя видимую яркость галактик и применяя закон обратных квадратов.
     Мы не будем вдаваться в подробности сложной продцедуры установления этой космической шкалы. Достаточно сказать, что она включает много теоретических допущений, которые являются ненадежными, двусмысленными и часто неожиданно пересматриваются. Ниже мы убедимся в этом.
     Хаббл, используя свой собственный метод определения расстояний обнаружил пропорциональность, известную теперь, как закон Хаббла. Между величиной красного смещения и удаленностью галактик. Он полагал установленным со всей определенностью, что более удаленные от нас галактики удаляются все более и более быстрей и считал это достаточным доказательством расширения Вселенной.
     Со временем это соотношение на столько просто установилось, что астрономы стали использовать его для определения удаленности галактик путем измерения их красного смещения.
      Но, как мы уже отмечали, значения расстояний, используемые Хабблом не я вляются данными прямых и точных измерений, а определены косвенно на основании относительной яркости галактик. Таким образом, модель расширяющейся Вселенной имеет два потенциальных дефекта. Во-первых, на яркость небесных тел могут влиять какие-либо причины помимо их удаленности, и тогда шкала расстояний не даст истинной картины; во-вторых, возможно, что красное смещение не связано со скоростью удаления галактик.
     Действительно, ряд астрономов утверждают, что в некоторых случаях красное смещение не вызвано эффектом Допплера. А некоторые данные идут дальше, ставя под вопрос саму концепцию расширяющейся Вселенной.

7.в. Аномальное красное смещение. Наблюдения Хальтона Ария.

     Одним из астрономов, поставивших под сомнение происхождение красного смещения, в результате эффекта Допплера является Хальтен Ари, сотрудник обсерватории Хэйли на горе Паломар. Он наблюдал много примеров нарушения закона Хаббла. Исследования привели его к предположению, что красное смещение повидимому определяется вовсе не допплеровским эффектом.
     Здесь можно спросить, а почему ученые обычно интерпретируют красные смещения исключительно как результат эффекта Допплера? Действительно, возможно, что эффект Доппларе производит красное смещение, но откуда мы знаем, что наблюдаемое красное смещение должно быть результатом эффекта Допплера? Одной из главной причин для такого допущения является то, что кроме допплеровского эффекта, известен только один фактор, способный создать заметное красное смещение - это мощное гравитационное поле. Когда свет распространяется против поля тяготения он теряет энергию, что приводит к красному смещению. Однако астрономы не сочли это объяснение применимым для звезд и галактик, так как для того, чтобы создать наблюдаемое смещение спектра, поле должно быть невероятной силы.
     Ари утверждает, что обнаружил объекты с высоким красным смещением в непосредственной близости с объектами с низким красным смещением. (ARI-4,RC) В соответствии со стандартной теорией расширяющейся Вселенной, такие объекты должны иметь разное удаление от Земли. И наоборот, два объекта, относительно близкие друг к другу должны иметь примерно одинаковое красное смщение.
     Но Ари приводит следующий пример: спиральная галактика NGC 7603 соединена с близлежащей галактикой видимым "мостом", однако последняя красное смещение, соттветствующее скорости на 8000 км/сек больше чем спиральная галактика. Такое различие красного смещения должно, согласно теории, соответствовать расстояниюмежду ними в 478 миллионов световых лет. Это выглядит неправдоподобно, поскольку похоже, что эти галактики физически связаны между собой. Для сравнения нашу собственную галактику, Млечный Путь отделяет от ближайшего соседа туманности Андромеды 2 миллиона световых лет. Конечно, сторонники традиционной точки зрения не согласны с выводами Ариа. Джон Н.Бэколл из Принстонского исследовательского института считает, что утверждение Ариа о физической связи между галактиками не обосновано. (RC) Они разнесены в пространстве на огромные расстояния, а при наблюдении просто "накладываются" одна на другую. Так называемый "светящийся мост" действительно наблюдается, но это эффект наложения изображений галактик.
     Свои возражения Бэколл иллюстрирует следующим примером: он сделал фотографии звезды, принадлежащей нашей галактике, которая может показаться связанной со светящимся мостом с удаленной галактикой. Бэколл утверждает, что этот эффект не свидетельствует о наличии связи, поскольку эта звезда является одной из самых ярких звезд нашей галактики, а "наложившаяся" на нее галактика удалена 44 миллионов световых лет.
     Однако Ари не согласился с этим соглашением, поскольку по его мнению в примере Бэколла "мост" является просто одной из обычных ветвей спиральной галактики. "Мост" же, описанный Ариом представляет собой аномальную структуру, не встречающуюся в других галактиках. Вероятность того, что две галактики подобного типа образуют такую связь, намного меньше, чем вероятность того, что звезда Млечного Пути окажется "накрытой" обычной галактикой.
     Ари обнаружил много других примеров, противоречащих традиционной трактовке красного смещения. Вот один из наиболее выразительных. Около спиральной галактики NGC 4319 находится квазар, Макарий 205, который по-видимому соединен с галактикой светящимся мостом. Галактика имеет красное смещение 1800 км/сек, что соответствует удалению 107 миллионов световых лет. Квазар имеет красное смещение 21 000 км/сек. Это соответствует удалению 1,24 миллиардов световых лет. Однако Ари считает, что они физически связаны между собой, и, следовательно, стандартная интерпретация красного смещения не подходит для этого случая. (Заметим, кстати, что астрономы настолько привыкли связывать красное смещение с допплеровским эффектом, что измеряют его в км/сек.) Данные Ари были подвержены пристальной проверке. На фотографиях NGC 4319, сделанных некоторыми другими исследователями, "мост", обнаруженный Ариом не просматривался. Другие склонны были объяснить его подсветкой фотографии. Окончательный вывод сделал Д.М.Сулентик из университета штата Алабама, который провел тщательные фотометрические измерения обоих объектов и установил, что "мост" действительно есть.
     Другой пример аномального красного смещения был найден Ариом в довольно необычной цепочке галактик, называемой Воронцов-Вельяминов 172 по имени известного русского исследователя. Одно из звеньев этой цепочки более компактна, чем отальные, имеет красное смещение вдвое больше, чем остальные.
     Кроме пар галактик с различным красным смещением Ари обнаружил еще более странные вещи: похоже, что квазары и галактики могут порождать другие квазары и галактики. Вот некоторые примеры: взрывающаяся галактика NGC 520 имеет довольно низкое красное смещение. Если провести от нее прямую к юго-западу, то мы обнаружим четыре тусклых квадрата, выстроевшихся точно вдоль этой прямой. Ари утверждает, что это единственные квазары в окрестностях этой галактики. Можно ли это объяснить простым совпадением. Ари полагает, что вероятность этого исчезающе мала, и очевидно, эти квазары порождены взрывающейся галактикой.
     Для нас представляет интересный факт, что эти квазары имеют намного большее красное смещение, чем породившая их галактика. В соответствии со стандартной интерпретацией красного смещения квазары в таком случае должны быть намного удалены от галактики. Ари объясняет этот и другие подобные примеры, предполагая, что только что порожденные квазары имеют высокое красное смещение, которое со временем уменьшается.
     Некоторые ученые задают вопрос, возможно ли, чтобы галактики выбрасывали такие массивные объекты как квазары или другие галактики? В ответ Ари продемонстрировал фотографию гиганской галактики М 87, выбрасывающую струю вещества. Галактика М 87 относится к элиптическому типу. На фотографии видно, что все галактики подобного типа в окрестности М 87 выстроены в направлении этого выброса. Это навело Ария на предположение, что эти галактики порождены М 87.
     Как же галактика может порождать другие галактики? Если галактика представляет собой "остров во Вселенной", состоящий из звезд и межзвездного газа, как может она испускать другую галактику, которая является таким же материальным агрегатом?
     Ученые надеются, что ответ может дать радиоастрономия. В последнее время радиоастрономы пришли к выводу, что галактики могут излучать энергию в диапазоне радиочастот. Некоторые галактики имеют симметричные области излучения по обеим сторонам. Чтобы объяснить это, астрономы предположили, что в центре таких галактик находится гиганская черная дыра, которая захватывает ближайшие звезды и выбрасывает их вещество в обе стороны по направлению своей оси вращения. Однако, если анализы Ариа верны, или предстоит объяснить не только форму излучающих областей, которые могут быть сформированы разряженным газом, но и механизм выброса веществагалактик или более ранних образований.
     Рассматривая красное смещение таких порожденных галактик и квазаров, Ари обнаружил следующее: порожденные объекты, даже весьма близкие к своим "родителям", имеют намного большее красное смещение. Ари утверждает, что это означает, что их красное смещение обусловлено вовсе не допплеровским эффектом. Таким образом красным смещением нельзя измерить скорость удаления этих объектов. Скорее оно может сказать нам что-то о физическом состоянии этих объектов.
     Но существующие законы физики не позволяют сделать никаких предположений о том, что это за состояние. Если галактики представляют собой скопление звезд и облаков пыли и газа, какие качества этого вещества, кроме скорости и гравитации, могут быть причиной красного смщения? Это нельзя объяснить на основании известных физических принципов.
     Это, похоже, требует новой физики. Но здесь мы открываем ящик Пандоры, поскольку современная космология полностью разделяет исходное предположение, что все наблюдаемое нами во вселенной можно объяснить на основе известных законов физики. Если законы физики коренным образом пересматриваются, то все построенные на них модели также нуждаются в пересмотре.
     Конечно, данные Ариа очень противоречивы, и многие астрономы сомневаются в существовании реальной связи между галактиками и квазарами. Но это только одно область, в которой данные эксперимента заставляют поставить под вопрос стандартную интерпретацию красного смещения галактик.

«««Назад | Оглавление | Каталог библиотеки | Далее»»»