Космология
Космология
Наука, которая изучает вселенную как единое целое, именуется космологией. Большая часть имеющихся космологических теорий опирается на теорию тяготения, физику простых частиц, общую теорию относительности и другие фундаментальные физические теории и, естественно, на астрономические наблюдения. В космологии обширно употребляется способ моделирования, ученые строят теоретические модели Вселенной, отыскивают наблюдательные факты, на базе которых можно проверить корректность теоретических выводов. Применение ЭВМ позволяет проводить нужные при всем этом расчеты. Настоящая вселенная, как оказывается, отлично описывается моделями расширяющейся Вселенной.
РАСШИРЕНИЕ ВСЕЛЕННОЙ
1-ое успешное определение лучевой скорости галактики по наблюдению доплеровского смещения ее спектральных линий было выполнено в 1912 г. Слайфером в обсерватории Ловелла. Он отыскал, что галактика в созвездии Андромеды приближается к Земле со скоростью около 200 км/с. Это умопомрачительный итог, если вспомнить, что большая часть звезд движется со скоростями менее 50 км/с. Изучая диапазоны других галактик, Слайфер отыскал, что для большинства из их типично красноватое смещение линий, т. е. в отличие от галактики в Андромеде эти галактики вероятнее всего удаляются, а не приближаются. Смещение спектральных линий опять давало огромные скорости. К 1914 г. Слайфер измерил диапазоны 13 галактик; они все, кроме 2-ух, удалялись со скоростями около 300 км/с.
Такие скорости намного превосходили наибольшие скорости, когда-либо измеренные в астрономии. Но самое необычное было еще впереди. К 1917 г. были зарегистрированы скорости в 600 км/с, но даже этот рекорд был скоро превзойден. Любопытно прочесть комментарий тех пор. Эддингтон писал в 1923 г.:
«Одной из самых запутанных заморочек космологии являются большие скорости спиральных туманностей. Их лучевые скорости в среднем составляют около 600 км/с, и в огромном большинстве преобладают скорости удаления от Галлактики. Обычно считают, что спиральные туманности — самые изумительные из узнаваемых нам на данный момент объектов (хотя эта точка зрения и оспаривается некими авторитетами), так что вероятнее всего конкретно тут, чем где-нибудь еще, мы могли бы выискать эффекты, обусловленные общими качествами Вселенной».
Эддингтон приводит потом перечень лучевых скоростей спиральных галактик, измеренных Слайфером к февралю 1922г., и продолжает:
«Очень поразительно огромное доминирование положительных скоростей (удаление); но, к огорчению, недочет наблюдений туманностей в южном полушарии не позволяют сделать окончательное заключение. Если даже южные туманности покажут доминирование положительных скоростей, космологические трудности все таки не пропадут стопроцентно. Необходимо будет осознать, почему две туманности (в том числе большая туманность Андромеды) приближается к нам с достаточно большой скоростью; как раз эти скорости определены только хорошо».
Это выражение Эддингтона припоминает нам, что в то время не было с определенностью установлено, что спиральные галактики лежат вне Млечного Пути. Открытие Хаббла датируется 1924 г. В предстоящем свет на природу слайферовских скоростей был пролит с открытием в 1926-1927 гг. вращения Млечного Пути. Скорость движения Солнца вокруг центра галактики составляет около 250 км/с. Другие объекты в Млечном пути также обращаются вокруг его центра, потому их лучевые скорости относительно Солнца существенно меньше 250 км/с. Объекты, находящиеся вне Млечного пути, не участвуют в его вращении, так что скорости галактик необходимо поправить за движение Солнца, чтоб выяснить их скорости относительно Млечного Пути как целого. Когда эта поправка была внесена, резвое приближение 2-ух галактик, которое так смущало Эддингтона, существенно замедлилось, но самое увлекательное, что после исправления скорость приближения галактики в Андромеде оказалась всего только около 100 км/с. Таким макаром, 1-ая измеренная Слайфером скорость, которая казалась в то время зловеще большой, не давала представления о тех сюрпризах, которые должны были последовать.
Значение результатов Слайфера прояснилось в предстоящем благодаря принципиальному открытию Хаббла, который показал, что скорости удаления галактик никак не случайны. Исходя из измеренных им расстояний до спиральных галактик, Хаббл В 1929 г. установил, что прямо до расстояния 6 миллионов световых лет скорости галактик пропорциональны расстояниям до их. На 1-ый взор могло бы показаться, что открытие Хаббла вернуло привилегированное положение Млечного Пути. Но, как скоро стало ясно, итог Хаббла совсем не значит, что Млечный Путь является единственным центром разбегания галактик. Напротив закон расширения, в каком скорость прямо пропорциональна расстоянию, значит, что всякую галактику можно принять за центр расширения. и при всем этом будет наблюдаться тот же самый закон разбегания.
Хаббл считал, что неизменная пропорциональности в его законе разбегания галактик равна примерно 500 км/ (с*Мпс). Эту шкалу скоростей можно представить более приятным методом, который разъясняет, почему итог Хаббла значит, что 2 миллиона годов назад все галактики находились очень близко друг к другу. Этот итог был поразителен не только лишь сам по для себя, но также и поэтому, что, как считали, возраст Земли и Солнца больше 2 млрд лет.
Естественно, предположение, что Вселенная расширяется всегда с неизменной скоростью, может быть неверным. В данном случае момент, когда галактики находились в одной области места, мог иметь место больше, чем 2 млрд годов назад. Этот вопрос нельзя решить без теории расширения. Меж тем многие считали, что время 2 млрд лет, которое именуется неизменной Хаббла, имеет базовое значение для Вселенной в целом.
Таковой вывод может показаться поспешным, но следующие работы, обычно, подтверждали его. К 1931 г. Хаббл расширил область справедливости собственного закона с 6 миллионов до 150 миллионов световых лет. В конце концов, благодаря новым измерениям доплеровского смещения, выполненным Хьюмассоном, Хаббл достигнул расстояний 240 миллионов световых лет, где скорости удаления составляли около 1/7 скорости света. Такая была ситуация, когда Хаббл опубликовал свою книжку «Мир туманностей» в 1936 г.
С того времени вступил в строй 200-дюймовый телескоп в Маунт-Вилсон и улучшены способы регистрации света, собираемого телескопом. Это позволило найти красноватые смещения более слабеньких и удаленных галактик. Но единственное принципиальное изменение результатов Хаббла связано с большой ошибкой в его шкале расстояний. Постоянную Хаббла сейчас принимают равной приблизительно 10 млрд лет. Это значение больше предполагаемых возрастов Земли и Солнца и сопоставимо с годами наистарейших звездных скоплений. Таким макаром, предположение, что некогда Вселенная была очень плотной, не встречает больше никаких проблем.