Красное смещение и закон хаббла реферат

Обновлено: 06.07.2024

Еще сто лет назад представления о Вселенной базировались на ньютоновской механике и евклидовой геометрии. Даже немногие ученые, такие как Лобачевский и Гаусс, допускавшие (только как гипотезу!) физическую реальность неевклидовой геометрии, считали космическое пространство вечным и неизменным. История науки знает немало случаев, когда вокруг идей, считавшихся глубоко альтернативными и малоинтересными, неожиданно формировалась новая мощная исследовательская программа. И, быть может, нынешняя разрозненная альтернативная космология несет в себе зародыш будущего переворота в картине мира.

Ключевые слова

Текст научной работы

В 1870 году английский математик Уильям Клиффорд пришел к очень глубокой мысли, что пространство может быть искривлено, причем неодинаково в разных точках, и что со временем его кривизна может изменяться. Он даже допускал, что такие изменения как-то связаны с движением материи. Обе эти идеи спустя много лет легли в основу общей теории относительности.

Эдвин Хаббл эмпирически выявил примерную пропорциональность красных смещений и галактических дистанций, которую он с помощью формулы Допплера-Физо превратил в пропорциональность между скоростями и расстояниями. Так что мы имеем здесь дело с двумя различными закономерностями. Хаббл не знал, как эти закономерности связаны друг с другом, но что об этом говорит сегодняшняя наука?

Как показал еще Леметр, линейная корреляция между космологическими (вызванными расширением Вселенной) красными смещениями и дистанциями отнюдь не абсолютна. На практике она хорошо соблюдается лишь для смещений, меньших 0,1. Так что эмпирический закон Хаббла не точный, а приближенный, да и формула Допплера-Физо справедлива только для небольших смещений спектра.

А вот теоретический закон, связывающий радиальную скорость далеких объектов с расстоянием до них (с коэффициентом пропорциональности в виде параметра Хаббла V=HD), справедлив для любых красных смещений. Однако фигурирующая в нем скорость V — вовсе не скорость физических сигналов или реальных тел в физическом пространстве. Это скорость возрастания дистанций между галактиками и галактическими скоплениями, которое обусловлено расширением Вселенной. Мы бы смогли ее измерить, только если были бы в состоянии останавливать расширение Вселенной, мгновенно протягивать мерные ленты между галактиками, считывать расстояния между ними и делить их на промежутки времени между измерениями. Естественно, законы физики этого не позволяют. Поэтому космологи предпочитают использовать параметр Хаббла Н в другой формуле, где фигурирует масштабный фактор Вселенной, который как раз и описывает степень ее расширения в различные космические эпохи (поскольку этот параметр изменяется со временем, его современное значение обозначают Н₀). Вселенная сейчас расширяется с ускорением, так что величина хаббловского параметра возрастает.

Измеряя космологические красные смещения, мы получаем информацию о степени расширения пространства. Свет галактики, пришедший к нам с космологическим красным смещением z, покинул ее, когда все космологические дистанции были в 1+z раз меньшими, нежели в нашу эпоху, Получить об этой галактике дополнительные сведения, такие как ее нынешняя дистанция или скорость удаления от Млечного Пути, можно лишь с помощью конкретной космологической модели. Например, в модели Эйнштейна — де Ситтера галактика с z = 5 отдаляется от нас со скоростью, равной 1,1 с (скорости света). А если сделать распространенную ошибку и просто уравнять V/c и z, то эта скорость окажется впятеро больше световой. Расхождение, как видим, нешуточное.

Между тем в конце 1920-х годов Хаббл и Хьюмасон выявили линейную корреляцию между расстояниями до 24 галактик и их радиальными скоростями, вычисленными (в основном еще Слайфером) по красным смещениям. Хаббл сделал из этого вывод о прямой пропорциональности радиальной скорости галактики расстоянию до нее. Коэффициент этой пропорциональности сейчас обозначают Н 0 и называют параметром Хаббла (по последним данным, он немного превышает 70 (км/с)/мегапарсек).

Рисунок 1. Линейную зависимость скорости от расстояния

Статья Хаббла "Связь между расстоянием и лучевой скоростью внегалактических туманностей" с графиком линейной зависимости между галактическими скоростями и дистанциями была опубликована в начале 1929 года. Годом ранее молодой американский математик Хауард Робертсон вслед за Леметром вывел эту зависимость из модели расширяющейся Вселенной, о чем Хаббл, возможно, знал. Однако в его знаменитой статье эта модель ни прямо, ни косвенно не упоминалась. Позднее Хаббл высказывал сомнения, что фигурирующие в его формуле скорости реально описывают движения галактик в космическом пространстве, однако всегда воздерживался от их конкретной интерпретации. Смысл своего открытия он видел в демонстрации пропорциональности галактических расстояний и красных смещений, остальное предоставлял теоретикам. Поэтому при всем уважении к Хабблу считать его первооткрывателем расширения Вселенной нет никаких оснований.

В том же 1931 году Леметр опубликовал краткое (и без всякой математики) описание еще одной модели Вселенной, объединявшей в себе космологию и квантовую механику. В этой модели начальным моментом выступает взрыв первичного атома (Леметр также называл его квантом), породивший и пространство, и время. Поскольку тяготение тормозит расширение новорожденной Вселенной, его скорость уменьшается — не исключено, что почти до нуля. Позднее Леметр ввел в свою модель космологическую постоянную, заставившую Вселенную со временем перейти в устойчивый режим ускоряющегося расширения. Так что он предвосхитил и идею Большого взрыва, и современные космологические модели, учитывающие присутствие темной энергии. А в 1933 году он отождествил космологическую постоянную с плотностью энергии вакуума, о чем до того никто еще не додумался. Просто удивительно, насколько этот ученый, безусловно достойный титула первооткрывателя расширения Вселенной, опередил свое время! (1)

Существуют четыре причины красного смещения. Какую из них выбрать для объяснения закона Хаббла — зависимости красного смещение от расстояния?

Проверено в лаборатории

Эффект Доплера.
Возникает, когда источник излучения удаляется. Его световые волны поступают в наш приемник чуть реже, чем испускаются источником. Эффект широко применяется в астрономии для измерения скоростей движения объектов вдоль луча зрения.

Гравитационное красное смещение
Когда квант света выбирается из гравитационного колодца, он расходует энергию на преодоление сил тяготения. Уменьшение энергии соответствует уменьшению частоты излучения и его сдвигу в красную сторону спектра.

Не проверено в лаборатории

Расширение пространства
Согласно общей теории относительности, свойства самого пространства могут меняться во времени. Если в результате этого расстояние между источником и приемником увеличивается, то световые волны растяги-ваются так же, как в эффекте Доплера.

Рисунок 2. Четыре причины красного смещения

Гипотезы старения света — класс опровергнутых гипотез, выдвинутых в качестве альтернативного объяснения зависимости красного смещения от расстояния до объекта (закона Хаббла). В отличие от теорий Большого взрыва и стационарной Вселенной, эти гипотезы не предполагают расширения Вселенной.

Концепция впервые была предложена Фрицем Цвикки в 1929 году, который предположил, что фотоны теряют энергию в результате взаимодействия с гравитационным полем. Альтернативные модели гравитации стационарной Вселенной зачастую используют старение света для объяснения закона Хаббла; среди авторов таких теорий были Эрвин Финлей-Фройндлих и Макс Борн. Среди сторонников теории старения света были пулковскийастрофизик Аристарх Белопольский и одно время сам Эдвин Хаббл.

Сейчас такие гипотезы представляют только исторический интерес, так как противоречат наблюдениям и не могут объяснить весь комплекс имеющихся данных, например, таких как:

независимость красного смещения от длины волны;
отсутствие рассеивания света от далёких источников;
наблюдаемая зависимость длительности таких космических событий как вспышки сверхновых от расстояния до них;
распространённость лёгких элементов;
спектр излучения реликтового излучения, совпадающий со спектромабсолютно чёрного тела;
зависимость поверхностной яркости галактик от красного смещения, согласующаяся с традиционной интерпретацией красного смещения.

В физике, гравитационное красное смещение является проявлением эффекта изменения частоты испущенного некоторым источником света (вообще говоря, любых электромагнитных волн) по мере удаления от массивных объектов, таких как звёзды и чёрные дыры; оно наблюдается как сдвиг спектральных линий близких к массивным телам источников в красную область спектра. Свет, приходящий из областей с более слабым гравитационным полем, испытывает гравитационное синее смещение.

Эффекты смещения не ограничиваются исключительно электромагнитным излучением, а проявляются во всех периодических процессах вдали от массивного объекта де-бройлевские частоты элементарных частиц (фотонов, электронов, протонов) выше, чем на его поверхности, и все процессы идут с большей скоростью. Данный эффект является одним из частных проявлений гравитационного замедления времени.

Ослабление энергии света, излучаемого звёздами с сильной гравитацией, было предсказано Джоном Митчелломещё в 1783 году, на основе корпускулярного представления о свете, которого придерживался Исаак Ньютон. Влияние гравитации на свет исследовали в своё время Пьер-Симон Лаплас и Иоганн фон Зольднер (1801) задолго до того, как Альберт Эйнштейн в статье 1911 года о свете и гравитации вывел свой вариант формулы для этого эффекта.

Филипп Ленард обвинил Эйнштейна в плагиате за то, что он не процитировал более раннюю работу Зольднера — однако, принимая во внимание, насколько эта тема была забыта и заброшена до того момента, как Эйнштейн вернул её к жизни, практически не подлежит сомнению, что Эйнштейн не был знаком с предыдущими работами. В любом случае, Эйнштейн пошёл намного дальше своих предшественников и показал, что ключевым следствием из гравитационного красного смещения является гравитационное замедление времени. Это была очень оригинальная и революционная идея. Эйнштейн впервые предположил, что потерю энергии фотоном при переходе в область с более высоким гравитационным потенциалом можно объяснить через разность хода времени в точках приёма и передачи сигнала. Таким образом, если время для приёмника и передатчика течёт с разной скоростью, наблюдаемая частота излучения, а вместе с ней и энергия отдельных квантов, тоже будет различной для приёмника и передатчика. В 2010 году физикам удалось измерить эффект замедления в лабораторных условиях.

Постоянная Хаббла — коэффициент, входящий в закон Хаббла, который связывает расстояние до внегалактического объекта (галактики, квазара) со скоростью его удаления. Обычно обозначается буквой H. Имеет размерность, обратную времени (H ≈ 2,2·10 −18 с −1 ), но выражается обычно в км/с на мегапарсек.

Величина, обратная постоянной Хаббла (хаббловское время t_H = 1/H), имеет смысл характерного времени расширения Вселенной на текущий момент. Для современного значения постоянной Хаббла, равного 66,93 ± 0,62 (км/с)/Мпк, хаббловское время равно (4,61 ± 0,05)·10 17 с или (14,610 ± 0,016)·10 9 лет. Часто используют также ещё одну производную константу, хаббловское расстояние, равное произведению хаббловского времени на скорость света: D_H = ct_H = c/H. Для вышеуказанного значения постоянной Хаббла хаббловское расстояние равно (1,382 ± 0,015)·10 26 м или (14,610 ± 0,016)·10 9 световых лет

Часто космологическое красное смещение связывают с эффектом Доплера, который связывают с движением галактик друг относительно друга. Однако на самом деле, космологическое красное смещение происходит несколько по-другому, оно связано с расширением пространства согласно ОТО. В наблюдаемое красное смещение от галактик вносит вклад как космологическое красное смещение из-за расширения пространства Вселенной, так и красное или фиолетовое смещения эффекта Доплера вследствие собственного движения галактик. При этом на больших расстояниях вклад космологического красного смещения становится преобладающим.

Образование космологического красного смещения можно представить так: рассмотрим свет — электромагнитную волну, идущую от далёкой галактики. В то время как свет летит через космос, пространство расширяется. Вместе с ним расширяется и волновой пакет. Соответственно, изменяется и длина волны. Если за время полёта света пространство расширилось в два раза, то и длина волны и волновой пакет увеличивается в два раза

Смысл постоянной Хаббла. Смысл этой постоянной означает, что постоянная Хаббла — это величина, на которую уменьшается частота фотона за один колебание вне зависимости от длины волны. В данный момент известно, что постоянная Хаббла H₀=67,8±0,77 (км/с)/Мпс. В системе СИ это H₀=(2,197±0,025)×10 -18 с -1 .

Итак, нам известно, то что при каждом колебании уменьшается частота колебания фотона за счет расширения Вселенной. Мы знаем, что раз изменяется частота, значит, меняется и энергия фотона, тем самым меняется и длина волны. Это означает, что длина волны электромагнитных волн постоянно изменяется, а точнее уменьшается. Куда уходит энергия при уменьшений частоты? Закон сохранения энергии говорит, что энергия просто так не исчезает, она переходит из одного вида в другой. При каждом колебании фотон теряет энергию согласно формуле:

Отсюда можно сделать вывод, что при каждом колебании фотон испускает энергию. Вот в каком виде нам не известно. Можно предположит, что это вид излучения или неизвестная науке частица, но при этом можно оценит примерное значение данной энергии.

\Delta E=6,62\cdot ^\cdot 2,197\cdot ^\approx 1,454\cdot ^

Это у нас постоянное число, т.е. определенная константа, существующая в природе. Мы можем называть эту константу постоянной материи, так как это энергия мельчайшей вида материи. Так как это постоянное число, согласно корпускулярно-волновой теории, можно считать, что это частица. Массу частицы, которую мы будем называть частицей А, определим согласно формуле m=\Delta E/c^2

, и m=1,616×10 -68 кг. Согласно корпускулярно-волновой теории это и частица и волна, длина волны которой 1,365×10 26 м, согласно c=\lambda \nu

. . Это частица 5,6×10 37 раза легче электрона. Связи с этим можно предположит, что все известные нам частицы состоит из этой частицы А. Все зависит от конфигурации этой частицы в составе других. Может быть существуют множество видов частицы А, но пока не будем забегать так далеко.

Итак, мы установили, что свет за счет потери энергии, при колебание фотона теряет энергию. Связи с этим длина волны света увеличивается и таким образом мы получаем свет разного цвета от фиолетового до красного. Думаю, это относиться и другим видам электромагнитных волн, т.е. они тоже при колебании теряет малую часть энергии и увеличивается длина волны. В то же время нам стало известно, что в природе может существовать мельчайшая частица А, из которых, может быть, состоит все остальные элементарные частицы во Вселенной.

Волкова В.О.
Волков И.Е.
Гришагин М.В.

Список литературы

Цитировать

Американский астроном Эдвин Хаббл совершил одно из своих величайших открытий совершенно случайно. В 1929 году, работая на 100-дюймовом хейловском телескопе и измеряя спектральные свойства галактик У. Гершеля, он отметил одну любопытную закономерность.

Сами галактики вроде бы были во многом схожи по строению с нашим Млечным путем, но вот спектры ярчайших звезд из этих далеких галактик, заметно отличались от спектров “местных звезд нашей галактики. Все они были характерно “сдвинуты” в более длинноволновую, или красную сторону спектра. Эффект сразу же получил вполне говорящее название – эффект красного смещения.

Вот так и выглядит красное смещение – с Земли мы видим не реальный спектр далекой звезды, а его же, но сдвинутым в красную сторону

Любопытно было также и то, что в пределах одной галактики, красное смещение звезд было как правило примерно одинаковым, но вот для разных галактик оно заметно отличалось.

Вскоре Э.Хабблу удалось установить закономерность: величина красного смещения прямо пропорциональна расстоянию до галактики.

Иными словами – чем больше эффект красного смещения, тем дальше от нас находится наблюдаемая галактика. Развивая эту идею, Эдвин Хаббл пришел к тому, что сейчас нам известно как закон Хаббла, выражающийся формулой:

где: c – скорость света, z – величина красного смещения, r – расстояние до галактики, а H – постоянная Хаббла (70 (км/с) · Мпк−1.).

Интересно, что закон Хаббла можно подвергнуть довольно занятной проверке – зная, что все пространство “в начале времен” было сжато в одну точку и оценив величину красного смещения для самых удаленных объектов, можно было бы рассчитать теоретический возраст нашей вселенной (т.н. Хаббловский возраст вселенной).

Хаббловский возраст вселенной в итоге почти точно соответствует “стандартному возрасту” вселенной, рассчитываемому по космологической модели Фридмана.

Почему появляется красное смещение

Почему же появляется эффект красного смещения? Корни этого явления стоит искать именно в непрерывном расширении вселенной. Известно, что при удалении источника любых колебаний от наблюдателя, их частота уменьшается из-за эффекта Доплера (в простейшем виде это можно представить так – вы стоите на одном месте, а звук двигателей пролетающего над вами самолета слабеет и меняет тон в зависимости от того насколько далеко он улетел).

Объект удаляется от нас – мы видим красное смещение, объект приближается – мы видим синее смещение

С красным смещением картина хоть и выглядит несколько масштабнее, но эффект имеет тот же самый – частота испускаемого звездой света (впрочем, вообще любых волн) меняется по мере удаления от массивных космических объектов (звезд и т.п.). В наблюдениях красное смещение хорошо заметно как сдвиг спектральных линий в излучении источников, близких к массивным телам, в красную область спектра.

Интересно, что у красного смещения есть и противоположность – гравитационное синее смещение. Смещение в синий край спектра приобретает свет приходящий из областей с более слабым гравитационным полем, иными словами – если источник света не удаляется от нас (как “разбегающиеся” галактики), а напротив – приближается с достаточной скоростью, его свечение смещается к синему краю спектра.

От этого недостатка удалось освободиться в новом варианте теории раздувания, появившемся в 1981 году, но в нём тоже есть свои трудности. Как же представляли себе образование Вселенной наши далекие предки? Как объясняет происхождение Вселенной современная наука? Рассмотрению этих и других вопросов, связанных с возникновением Вселенной, посвящается данный реферат. Происхождение Вселенной Донаучное рассмотрение происхождения Вселенной, С чего все пошло? Как все космическое стало таким, каким оно предстает перед человечеством? Какими были те исходные условия, которые положили начало наблюдаемой Вселенной? Ответ на эти вопросы менялся с развитием человеческой мысли. Многие выдающиеся мыслители далеких от нас исторических эпох пытались объяснить происхождение, строение и существование Вселенной. Заслуживают особого уважения их попытки при отсутствии современных технических средств посредством только своего ума и простейших приспособлений осмыслить сущность Вселенной. Если совершить небольшой экскурс в прошлое, то обнаружится, что идея эволюционирующей Вселенной, взятой на вооружение современной научной мыслью, выдвигалась еще древним мыслителем Анаксагором (500-428 до н.э.). Заслуживает внимания и космология Аристотеля (384-332 до н.э.), и труды выдающегося мыслителя Востока Ибн Сины (Авиценна) (980- 1037), пытавшегося логически опровергнуть божественное творение мира, и других, дошедших до нашего времени имен. Человеческая мысль не стоит на месте. Вместе с изменением представления о строении Вселенной, менялось и представление о ее происхождении, хотя в условиях существующей сильной идеологической власти религии это было связано с определенной опасностью. Может этим и объясняется тот факт, что естествознание новоевропейского времени избегало обсуждения вопроса о происхождении Вселенной и сосредоточилось на изучении устройства Ближнего Космоса. Эта научная традиция надолго определила общее направление и саму методику астрономического, а затем и астрофизического исследований. В результате основы научной космогонии были заложены не естествоиспытателями, а философами.

На протяжении веков разные космологические модели сменяли друг друга, но считалось абсолютно незыблемым, что Вселенная бесконечна во времени и пространстве. Звездное небо над головой являлось символом вечности и неизменности. Но в 1929 году, исходя из наблюдений спектров галактик, Эдвин Хаббл сформулировал свой закон, из которого следует, что Вселенная расширяется. Он звучит так: скорости разбегания галактик возрастают пропорционально расстоянию до них:

где v — скорость удаления галактики от нас, r — расстояние до нее, а H —постоянная Хаббла. Н= 70 км/(с•Мпк).

Закон Хаббла вовсе не означает, что наша Галактика является центром, от которого и идет расширение. В любой точке Вселенной наблюдатель увидит ту же самую картину: все галактики убегают друг от друга. Поэтому говорят, что расширяется само пространство.

Расширение Вселенной – это самое величайшее из известных человечеству явлений природы. Чем быстрее удаляется от нас галактика, тем сильнее линии в ее спектре будут смещены в сторону красного цвета, согласно эффекту Доплера.

Эффект назван в честь христианина Андреас Доплера, который предложил первое известное физическое объяснение явления в 1842 г. Гипотеза была проверена и подтверждена для звуковых волн голландским Избирательным бюллетенем ученого Кристофа Хендрика Дидерика Байса в 1845 г. Доплер правильно предсказал, что явление должно обратиться ко всем волнам, и в особенности предложило, что переменные цвета звезд могли быть приписаны их движению относительно Земли.

Красное смещение наблюдается и в излучениях любых других частот например в радиодиапазоне. Противоположный эффект, связанный с повышением частот, называется фиолетовым смещением.

Космологическим красным смещением называют наблюдаемое смещение спектральных линий в сторону длинных волн от далекого космического источника (например, галактики или квазара) в расширяющейся Вселенной по сравнению с длиной волны тех же линий, измеренной от неподвижного источника.

Красное смещение также является мерой времени, протекшего с момента начала расширения Вселенной до момента испускания света в галактике. Так, по современным астрономическим данным, самые первые галактики образовались в момент времени, соответствующий красному смещению 5, то есть спустя примерно 1/15 часть современного возраста Вселенной. Значит, свет от этих галактик шел до нас примерно 8.5 миллиардов лет.

Вплоть до начала нашего века ученые полагали, что основные объекты во Вселенной неподвижны по отношению друг к другу. Затем в 1913 году американский астроном Весто Мельвин Слайфер начал изучать спектры света, приходящего из десятка известных туманностей и заключил, что они движутся от земли со скоростями, достигающими миллионы миль в час.

Каким образом Слайфер пришел к такому удивительному заключению? Обычно астрономы использовали спектрографический анализ для определения химических элементов, присутствующих в звездах. Было известно, что спектр света связан с определенными элементами, показывающими характерные образцы линий, которые служат своего рода визитной карточкой элемента.

Слайфер заметил, что в спектрах галактик, которые он изучал, линии определенных элементов были смещены в направлении красного конца спектра. Это любопытное явление и было названо "красным смещением".

Поэтому считается, красное смещение для галактик впервые было обнаружено В. Слайфером, а в 1929 г. Э. Хаббл открыл, что красное смещение для далёких галактик больше, чем для близких, и возрастает приблизительно пропорционально расстоянию (закон Хаббла). Предлагались различные объяснения наблюдаемого смещения спектральных линий.

Закон Хаббла является одним из основных в современной астрономической науке. На нём построены многие расчёты. Он лежит в основе существующих в настоящее время в астрономии суждений о строении и эволюции Мира. Суть его заключается в смещении спектральных линий источника излучения в сторону красной их части, т. е. в сторону увеличения длины волн. В 1929 году американский астроном Э.Хаббл предложил формулу, в соответствии с которой скорость разлёта (“разбегания”) галактик находится в прямо пропорциональной зависимости от расстояния до них, т. е. от Солнечной системы: v = Hr, где H - постоянная Хаббла, r - расстояние до источника света. Таким образом, фактически создаётся очень странная ситуация: очередной раз Земля и Солнечная система ставятся в центр Вселенной.

Расчёты Э.Хаббла основаны на эффекте Доплера: если источник света приближается к наблюдателю, спектральные линии смещаются в сторону более коротких волн (синее смещение), если же удаляется - в сторону длинных волн (красное смещение). На основании изучения спектров галактик, астрономическая наука пришла к выводу о всё более возрастающей скорости их разлёта. Да, закон Хаббла привлекателен своей простотой. Однако обнаруживается всё большее число противоречащих фактов.

При взаимодействии рентгеновского излучения с веществом происходит упругое рассеяние его на свободных электронах вещества, сопровождающееся увеличением длины волны, т. е. частичный захват энергии рентгеновских лучей. Этот результат опытов показывает, что при прохождении в космическом пространстве космические лучи теряют энергию в материи Пространства и Вакуума, т. е. создают ложный эффект Хаббла, не учитываемый законом Э.Хаббла (см. § 14.14: примечание к открытию А.Х.Комптона, 1923).

Известный астроном Х.Арп (из обсерваторий Маунт-Вилсон и Лас-Компанос) называет закон Хаббла “единственным шатким предположением (подчёркнуто мной - Б.А.), лежащим в основе современной астрономии и космологии” [224]. Х.Арп наблюдал много объектов с красным смещением, которые не подчиняются закону Хаббла. Так, квазары, обладающие наибольшим красным смещением, по закону Хаббла, должны быть самыми удаленными объектами Вселенной. Однако они находятся не дальше галактик.

Вывод о расширении Вселенной является следствием теории “Большого Взрыва”. В противоречии с ним стоят полученные в последние годы разными группами астрономов данные о том, что Местная группа галактик, в которую входит и Млечный Путь, как бы затягивается сверхскоплением галактик в направлении созвездий Гидры и Кентавра. Однако и это сверхскопление, в свою очередь, устремлено к ещё более массивной концентрации вещества. Таким образом, если ориентироваться на красное смещение, то идёт концентрация галактик в направлении “Великого Аттрактора”, по терминологии А.Дресслера [121] (лат attrahere - привлекать), т. е. в направлении созвездий Девы, Гидры, Кентавра. Это скорее говорит о сжатии Вселенной, чем о её расширении. Ещё одно весьма существенное противоречие заключается в том, что галактики с синим смещением расположены в разных направлениях небесной сферы по отношению к Млечному Пути, т. е. как бы устремлены к нему, хотя очевидно, что Млечный Путь - не центр Вселенной. Эти противоречия указывают на то, что современная астрономия попала в весьма щекотливое положение, связанное с оценкой красного смещения, которое не позволяет судить ни о скорости смещения галактик и других объектов Вселенной по отношению к Солнечной системе, ни о расстояниях до них. Из этого следует, что должны быть и другие объяснения красного смещения.

И только синтез знаний, сопоставление разных теорий и суждений позволяет решить этот вопрос. В связи с идеей стационарной Вселенной, выдвинутой астрофизиками Г.Голдом, Г.Бонди и Ф.Хойлом, у приверженцев этой гипотезы возникла идея о старении фотонов. Суть сводится к тому, что фотоны могут терять кванты энергии в пространстве, пока дойдут до Земли. По этому предположению, именно старение фотонов и даёт красное смещение. Однако астрономы еще несколько лет назад не могли ответить на вопрос, за счёт чего происходит старение фотонов, каким космическим структурам они могут отдавать свою энергию? Закон квадрупольно-кристаллической организации Мира, космологическая теория структурной организации Вакуума и Пространства Космоса [133] (см. гл. 39) позволяют ответить на этот вопрос со всей определённостью - частицам структурированного космического Вакуума и Пространства. По мере перемещения луча света в пространстве происходит частичный захват его энергии этими и другими частицами Космоса. При этом захватывается преимущественно наиболее энергетически насыщенная часть луча, соответственно эволюционному уровню частиц Пространства и Вакуума, т. е. синяя часть спектра. В результате цветовой спектр всё более смещается в сторону красного спектра

Захватывая энергию светового луча или других видов излучений, свободные частицы или космические тела стремятся нормализовать необходимое для их жизнедеятельности количество энергии. При этом, в соответствии с Законом достаточности, или саморегуляции, они забирают энергию в количестве, необходимом для их жизнедеятельности, на что косвенно указывают, в частности, исследования М.Боденштейна (1913) и А.Х.Комптона (1923) (см. § 14.14).

Таким образом, отвергавшееся большинством астрофизиков предположение о старении фотонов вследствие потери ими квантов энергии теперь получило подтверждение в работах учёных-космистов. Очевидно, есть и другая причина так называемого “красного смещения”. Она заключается в характере собственного излучения космических тел в соответствии со стадиями их эволюционного развития. Космические тела и системы (звёзды, галактики, квазары и т. д.) - это живые, эволюционирующие субъекты Мира, находящиеся в разных фазах их развития. Космические тела и системы типа квазаров имеют собственный голубоватый свет. Свет более зрелых космических систем по мере их старения приобретает всё более красноватый оттенок. Это может восприниматься за красное смещение, возникающее, якобы, за счёт удаления этой системы от наблюдателя на Земле[44]. При неучёте этого обстоятельства неизбежно произойдёт суммирование красного смещения и переноса его только за счёт удаляющегося космического тела, скорость которого таким образом будет завышена. И наоборот: в случае движения “старого” космического тела в сторону наблюдателя оценка его скорости также будет ошибочной, но в сторону её уменьшения. С молодыми космическими телами всё будет наоборот: за счёт их собственного преимущественно коротковолнового излучения, т. е. смещённого в сторону ультрафиолета, при их сближении с наблюдателем оценка скорости будет завышена, а при удалении от него - занижена.

Этим обстоятельством также может быть объяснена разная величина красного смещения галактик, находящихся примерно на одинаковом расстоянии от нашей Галактики в одной части небесной сферы, как это можно видеть на схематическом рисунке [143, с. 19]. На нём показаны синее и красное смещения спектров галактик в области размером в несколько сотен миллионов световых лет. При этом максимальное красное смещение отмечается в двух направлениях: Павлина-Индейца и Гидры-Кентавра. Угол между этими направлениями около 60-65 о . Он приблизительно соответствует секторному углу 62,8 о , охватывающему всю 4-ю фазу спирального витка. Это даёт основание заключить, что движение галактик по их круговым орбитам, по крайней мере входящих в это поле (несколько сотен миллионов световых лет), происходит в направлении от Павлина-Индейца к Гидре-Кентавру и Деве. Расчёты, выполненные на основании принципов Закона периодизации эволюции (§ 14.2.2), показали, что именно в узловых точках управляющих космических систем зарождаются подчинённые или потомственные космические системы. Учитывая это, можно полагать, что буквально рядом с направлением на Гидру-Кентавра и Деву должна находиться одна из наиболее древних групп галактик, в сторону которой и происходит смещение межфазовой или Главной плоскости Вселенной[45]. И действительно, здесь мы видим два массива галактик: один с красным смещением, на смену которому в направлении созвездия Девы движется массив молодых групп и скоплений галактик с синим смещением. Автор статьи [143], очевидно, вследствие отсутствия у него каких-либо объяснений этому факту, не придал ему какого-либо значения, кроме как зафиксировав смещение видимых спектров галактик.

Что же касается большего красного смещения галактик, находящихся на очень большом расстоянии от Солнечной системы, то это может быть результатом старения фотонов, но не слияния и взаимодействия сталкивающихся галактик, что невозможно [39].

Таким образом, помимо доплеровского эффекта могут быть и другие причины красного смещения.

Остаётся открытым вопрос, а существует ли разлёт галактик, вселенных? - Да, существует, так как существует давление потоков энергий, испускаемых космическими телами, что показали опыты П.Н.Лебедева (1899). Максимальное давление на космические тела оказывают энергии, испускаемые энергетически наиболее мощными их источниками - Ядром Мира и Ядрами вселенных. Суммирование векторов потоков энергий, испускаемых разными космическими системами, создаёт ускоряющее воздействие на движение космических тел и, соответственно, динамическую картину разлёта космических тел в тех или иных направлениях. Однако скорость разлёта регулируется гравитационными силами Ядра Мира, Ядер вселенных и галактик.

Красное смещение излучения галактик первоначально объясняли разлётом галактик после Большого взрыва, произошедшего в сингулярной точке. Позже стали объяснять расширением пространства Вселенной в результате повсеместного взрыва в горячей Вселенной. Но на самом деле красное смещение явление оптическое. Оно определяется тем, преимущественно из какой области галактики излучение попадает в спектр галактики.

Общая теория относительности Эйнштейна (ОТО) была создана в 1916 г. Найденное в 1922г А.Фридманом нестационарное решение уравнений ОТО и сформулированный в 1929г Хабблом закон зависимости расстояния до галактики от её красного смещения послужили основанием для введения гипотезы Большого взрыва. Несостоятельность модели точечного взрыва в холодной Вселенной с последующим разлётом галактик обнаружилась очень скоро и в 1948 году эта модель была заменена моделью о повсеместном взрыве в горячей Вселенной с последующим расширением самой Вселенной. Насколько известно, вопрос, была ли взрывающаяся Вселенная бесконечной или конечной, не ставился. А вопрос интересный. Если Вселенная была бесконечной, то о повсеместном (единовременном?) взрыве говорить нельзя. А если конечной, то каков был её размер.

Понятно, что следствия из теории, имеющей такие тяжёлые физические несоответствия, нельзя считать надёжными. В частности, это касается решения Фридмана о расширении Вселенной. И действительно, после того, как Логунов дополнил 10 уравнений Эйнштейна ещё четырьмя уравнениями, обеспечивающими выполнение законов сохранения (каждого в отдельности), выяснилось, что в такой модифицированной системе уравнений неограниченного расширения Вселенной нет. Так же, как нет и чёрных дыр. Таким образом, теорию Большого взрыва, основанную на ОТО, нужно воспринимать с большой долей сомнения.

Сейчас уже понятно, что гипотеза Большого взрыва действительно приводит к тупиковой ситуации. Следующие понятия: стандартная модель, инфляция, тёмная материя, тёмная энеярги, теории возраста звёзд, галактик и самой Вселенной, не согласующиеся с результатами астрономических наблюдений и ряд других появились на свет вынужденно, для обоснования непротиворечивости теории Большого взрыва.

Красное смещение галактик и квазаров – явление оптическое. Вызвано оно двумя факторами:
1.Первый фактор. Аккреция (падение под действием гравитации) межгалактического газа на ядро галактики. Аккреция газа начинается с расстояния приблизительно в полтора раза большего, чем радиус звёздного диска галактики. Падающий на ядро газ постепенно ускоряется и в глубоких слоях галактики достигает релятивистских скоростей. При падении частицы газа сталкиваются с межзвёздным газом и между собой. При столкновениях атомы газа то ионизуются, то рекомбинируют, вновь становясь нейтральными. От этого рождается излучение, называемое рекомбинационным. В начале аккреции рекомбинационное излучение очень слабое, намного слабее излучения звёзд. Но в глубоких слоях галактики ситуация меняется – интенсивность рекомбинационного излучения многократно превосходит интенсивность излучения звёзд. Особенности красного смещения галактик как раз и определяются тем, из какой области галактики излучение попадает в спектр.
2. Второй фактор. Наличие мерцающего ночного излучения (фона ночного неба) даже в безлунную ночь. Величина красного смещения определяется по смещению тёмных и светлых линий в спектре галактики (рис.1). Фон ночного неба неустраним при получении спектров как наземными, так и космическими лабораториями.

Рис.1

Если бы не было фона ночного неба, то для далёкой галактики можно было бы зафиксировать излучение из любой области диска. Для этого нужно было бы сделать достаточно длительную экспозицию. Но наличие хаотического мерцания неба ограничивает длительность экспозиции, так как при слишком большой экспозиции пластинка просто засветится. Поэтому излучение с краёв далёкой галактики, которые светятся слабее, чем центр, в спектр не попадает. Рис.2 иллюстрирует эту ситуацию: по мере увеличения расстояния r до галактики в спектр попадает излучение из всё более глубоких её слоёв (на рисунке r1

Читайте также: