Никаким количеством экспериментов нельзя доказать теорию; но достаточно одного эксперимента, чтобы её опровергнуть
Эйнштейн
В настоящее время объяснить природу красного смещения галактик пытаются с помощью одной из трёх конкурирующих гипотез:
– Гипотеза Большого взрыва (сейчас трактуется как расширение Вселенной). Введена Эйнштейном в1929г, сразу же, как только Хаббл опубликовал закон зависимости расстояния до галактики от её красного смещения.
– Гипотеза старения фотонов, введена в 1929г. Согласно этой гипотезе красное смещение объясняется тем, что из-за взаимодействия с гравитационными полями фотны теряют энергию.
– Сочетание излучения аккрецирующего на галактику вещества и фона ночного неба, делающего невидимым края далёкой галактики. Разработка этой гипотезы была завершена в 1995 году.
Сегодня господствующей гипотезой является гипотеза Большого взрыва.
По поводу физической состоятельности каждой из гипотез ведутся бесконечные споры. Но нас сейчас не интересует теоретическая сторона вопроса. Мы посмотрим, как каждая из гипотез на практике сумеет объяснять красные смещения со всеми их особенностями.
«В среднем» все три гипотезы с задачей справляются. Но в арсенале наблюдательной астрономии имеются две группы необъяснимых наблюдений.
Первая группа необъяснимых наблюдений
Взаимодействующие галактики имеют разные красные смещения. Галактики считаются взаимодействующими, если отчётливо виден соединяющий их газовый перешеек. Много таких галактик собрано в Атласе пекулярных галактик Х. Арпа, опубликованном в 1966 году. Два наблюдения из них наиболее поразительны. Первое — составная рентгеновская галактика (рис.1). Красные смещения частей z=0,75 (меньший фрагмент) и z=0,34 (больший фрагмент)
Рис. 1
Второе — галактика NGC7603 со спутником (рис 2)
Рис. 2
В остальных случаях, приведенных Арпом, различие красных смещений не столь велико. На рис.3 показана типичная пара взаимодействующих галактик Arp 81 (NGC 6621 и NGC 6622) с красными смещениями z=0,020652 и z=0,021568.
Рис. 3
Гипотеза Большого взрыва и гипотеза старения фотонов объяснить разные красные смещения взаимодействующих галактик не могут, потому что расстояние до галактик определяют по формуле Хаббла
r = zH/c (1).
Здесь красное смещение зависит только от расстояния до галактики.
Согласно красным смещениям, для рис.2 расстояние между взаимодействующими объектами равно 436 миллионов световых лет. Для сравнения: расстояние до галактики «Туманность Андромеды» равно 2,9 миллиона световых лет. А для радиогалактики на рис.1 расстояние между левой и правой частями порядка миллиардов световых лет. Понятно, что на таких расстояниях газовый перешеек между галактиками образоваться не может.
Третья, аккреционно-фоновая гипотеза, наблюдения, показанные на рис.1 и рис.2, объяснить может. Согласно этой гипотезе красное смещение зависит не только от расстояния до галактики, но и от массы галактики:
z = B·r/M0,5 (2)
B – постоянный множитель.
Из формулы (2) следует, что для двух рядом расположенных галактик красное смещение будет больше у той галактики, масса которой меньше. На рис.1 и рис.2 это визуально заметно.
В таком случае наблюдения, показанные на рис.1 и рис.2, не удивительны — вполне естественно, что взаимодействующие галактики имеют разные массы.
Вторая группа необъяснимых наблюдений
У некоторых галактик и квазаров наблюдаются две серии спектральных линий с разными красными смещениями. Согласно гипотезе расширения Вселенной это должно означать, что данный объект удаляется от наблюдателя с двумя разными скоростями, что есть абсурд. А теория старения даже такое абсурдное объяснение не следует.
Аккреционно-фоновая гипотеза эти наблюдения объяснить может. Формула (2) была выведена в предположении, что вся масса галактики сосредоточена в её центре. Это очень распространённый в астрономии приём, оправданный тем, что диаметр галактики на много порядков меньше расстояния до галактики. Как правило, галактика имеет одно красное смещение, отражающее скорость аккреции газа в тонком эмиссионном слое (рис.4)
Рис. 4
Но для объяснения наличия в спектре серий с разными красными смещениями предположение, что вся масса галактики сосредоточена в её центре, - слишком грубая модель. Нужно учитывать реальное распределение массы по объёму галактики. Когда мы это сделали, то оказалось, в недрах галактики может быть не один, а несколько ярко излучающих (эмиссионных) слоёв (рис.5).
Рис. 5
Если таких слоёв два, то они дадут две различные спектральные серии с разными красными смещениями.
Проделанные расчёты (http://www.red-shift.info/_private/a_17a.htm ) показали, что серии линий излучения с разными красными смещениями возникают только у массивных далёких компактных галактик, причём в узком диапазоне расстояний до галактики.
При расчётах интенсивности линии спектра на избранной волне λ была выбрана модель компактной галактики, у которой 20% массы сосредоточено в объеме с диаметром 0,02% от диаметра галактики. Масса галактики 1045г, радиус галактики 8∙1021 см, расстояние галактики от наблюдателя 3·1027cм.
Ниже показан график зависимости интенсивности спектра I от расстояния R до центра галактики. Как видно, интенсивность спектра имеет два чётких экстремума, т.е. у галактики два эмиссионных слоя с радиусами 1,2 ·1016cм и 2,8 ·1016см.
Интенсивности спектра излучения, идущего от этих эмиссионных слоёв, и красные смещения такие:
I1 = 1,25·1020; I2 = 1,58·1020.
z1 = 2,50 и z2 = 2,09.
Но два отчетливо выраженных экстремума интенсивности спектра излучения с близкими I1 и I2 получаются только для довольно узких пределов изменения массы галактики, радиуса галактики и расстояния до галактики.
Для совсем далёких галактик (>4·1027cм) ярко выраженного экстремума вообще нет.
Для более близких галактик наблюдается только один излучающий слой, как на рис.5.
По этой причине наблюдения галактик с несколькими сериями линий излучения с разными красными смещениями крайне редки.
Более подробно об этом рассказано здесь http://www.red-shift.info/_private/a_17.htm
Это интересно
+3
|
|||
Последние откомментированные темы:
-
Физик заявил, что на Земле живут миллионы пришельцев
(4)
TatiKa
,
26.02.2022
-
Британский ученый призывает к освоению Нептуна и Урана
(4)
фм+/
,
14.02.2022
-
NASA наймет теологов для выполнения необычного задания
(6)
TatiKa
,
10.02.2022
-
Сан-Марино может стать новой «Женевой НЛО»
(4)
фм++)
,
11.01.2022
20250108214203