Расширение Вселенной
Расширение Вселенной
Дальние звездные системы — галактики и их скопления — являются большими известными астрологам структурными единицами Вселенной. Они наблюдаются с больших расстояний и конкретно исследование их движений послужило наблюдательной основой исследования кинематики Вселенной.
Пионером измерения лучевых скоростей у галактик был сначала нашего века южноамериканский астрофизик R. Слайфер. В то время еще не были известны расстояния до галактик и велись жестокие споры, находятся ли они снутри нашей звездной системы — Галактики — либо далековато за ее пределами. В. Слайфер нашел, что большая часть галактик (36 из измеренных им 41) удаляется и скорость удаления доходит практически до 2-ух тыщ км за секунду. Приближались к вам только несколько галактик. Как выяснилось позднее. Солнце движется вокруг центра нашей Галактики со скоростью около 250 км за секунду и большая часть “скоростей приближения” этих нескольких ближайших галактик связаны конкретно с тем, что Солнце на данный момент движется к этим объектам.
Итак, галактики согласно В. Слайферу удалялись от нас. Полосы в их диапазонах были сдвинуты к красжому концу. Это явление получило заглавие “красноватого смещения”.
В 20-е годы были измерены расстояния до галактик.
В 1923 году южноамериканский астролог Э. Хаббл открыл первую цефеиду в одной из ближайших к нам галактик в созвездии Андромеды. Через год им было открыто уже более 10 цефеид в этой галактике и 20 две цефеиды еще в одной галактике в созвездии Треугольника.
Цефеиды были открыты и в других галактиках. Расстояния до этих цефеид” а означает, и до галактик, в каких они находятся, оказались еще большенными, чем размер нашей своей Галактики. Тем было совсем установлено, что галактики — это дальние звездные системы, подобные нашей.
Для установления расстояний до галактик, кроме цефеид, уже в первых работах использовались и другие способы. Так, одним из таких способов является внедрение ярких звезд в галактике как индикатора расстояний. Яркие звезды, по-видимому, имеют схожую светимость и в нашей Галактике, и в других галактиках, и по этой “стандартной свече” можно определять расстояние. Но яркие звезды имеют огромную светимость, чем цефеиды, могут быть видны с огромных расстояний и являются, таким макаром, более массивным индикатором расстояний.
Сопоставление расстояний до галактик со скоростями их удаления (скорости были определены еще В. Слайфе-ром и другими астрологами и только исправлялись за счет учета движения Солнца в Галактике) позволило Э. Хабблу установить в 1929 году восхитительную закономерность: чем далее галактика, тем больше скорость ее удаления от нас. Оказалось, что существует обычная эа&исимость меж скоростью удаления галактики и расстоянием до нее: скорость прямо пропорциональна расстоянию. Коэффициент пропорциональности именуют сейчас неизменной Хаббла.
Согласно измерениям Э. Хаббла галактики, находящиеся от нас на расстоянии 1-го миллиона световых лет, удаляются со скоростями 100 70 км за секунду.
Со времени открытия Э. Хаббла прошло более 50 лет. Неизмеримо возросла мощность астрономических исследовательских работ, и эти исследования подтвердили закон Хаббла — закон пропорциональности скорости удаления галактик их расстоянию. Но оказалось, что величина коэффициента пропорциональности была Э. Хабблом очень завышена.
Дело было в том, что расстояния до галактик были определены им с ошибкой. Они были занижены раз в шесть-десять. Удивляться этому не приходится, ибо, как мы лицезрели, для определения огромных расстояний нужно пройти по ступенькам длинноватой лестницы и ошибки вероятны на каждой ступени.
Главные источники ошибок были установлены только после 1950 года, когда начал работать наикрупнейший в то время 5-метровый телескоп обсерватории Маунт Паломар. В 1952 году южноамериканский астрофизик В. Вааде нашел, что цефеиды того типа, который использовал Э.Хаббл, в реальности приблизительно вчетверо ярче, чем задумывались ранее. Это означало, что расстояния до ближайших галактик, определенное по цефеидам, в реальности приблизительно в два раза больше. После дополнительных уточнений оказалось, что расстояния до ближайших галактик нужно утроить. Ошибка на этой ступени лестницы повлекла за собой ошибки и на следующих. Все измеренные расстояния и до более дальних галактик также пришлось утроить.
До описанного конфигурации шкалы расстояний казалось, что все примыкающие галактики приметно меньше нашей. Это смотрелось странноватым. После пересмотра шкалы стало ясно, что многие галактики по размерам такие же, как наша, и даже больше. Таковой вывод подкреплял уверенность в корректности пересмотра шкалы расстояний.
В конце 50-х годов выяснилось, что есть значительные ошибки и в следующих ступенях лестницы, ведущей в даль Вселенной. Расстояния до более дальних галактик, где цефеиды уже не заметны, тоже были определены Хабблом с ошибкой. Обстоятельств было две. 1-ая связана с тем, что для определения, видимого блеска очень слабеньких звезд в других галактиках нужно проводить сопоставления их блеска с известными эталонами. Это очень непростая задачка, и оказалось, что в стандартной процедуре измерений имеются погрешности.
2-ая причина некорректностей состояла в том, что Э. Хаббл неверно принял за яркие звезды в дальних галактиках (эти звезды использовались им как “стандартные свечки”) очень калоритные газовые облака ионизованного водорода. С таких огромных расстояний эти облака выглядели колоритными точками, подобно звездам, что и привело к ошибке. В итоге шкала расстояний до дальних галактик была увеличена еще приблизительно в 2,2 раза.
Если мы учтем все произнесенное, то окажется что все расстояния до самых дальних галактик больше, чем задумывался Э. Хаббл, приблизительно в шесть-десять раз. Поточнее сказать пока нереально. Во столько же раз оказалась меньше неизменная Хаббла, чем считал сам Э. Хаббл. Согласно современным данным галактики на расстоянии 1-го миллиона световых лет от вас удаляются со скоростями около 25 км за секунду.
После этих уточнений вернемся к принципному значению открытия Э. Хаббла для нашего осознания строения Вселенной.
Это открытие демонстрировало, что галактики удаляются от нас во все стороны и скорость этого удаления прямо пропорциональна расстоянию.
Данный факт вызывает невольно удивление: почему конкретно от нас, от Галактики, происходит разбегание других галактик. Неуж-то мы находимся в центре Вселенной?
Таковой вывод неправилен. Дело в том, что галактики удаляются не только лишь от нашей Галактики, да и друг от друга. Если б мы находились в другой галактике, то лицезрели бы точно такую же картину разбегания, как и из нашей звездной системы.
Чтоб осознать это, представим для себя две галактики, удаляющиеся от нас в одном направлении, при этом 2-ая галактика находится от нас в два раза далее, чем 1-ая и удаляется с в два раза большей скоростью. Перенесемся на уровне мыслей на эту вторую галактику. Она удаляется от нашей, и наблюдающему на ней, который, естественно, считает себя недвижным, кажется, что наша Галактика движется в обратном направлении с той же скоростью. 1-ая же галактика, находящаяся на полпути меж нашей и 2-ой галактикой, отстает от нее, а наблюдающему на 2-ой галактике кажется, что она удаляется от нее в ту же сторону, что и наша, но с наименьшей скоростью. Произнесенное можно повторить для всех галактик.
Означает, исходя из убеждений наблюдающего в хоть какой галактике картина смотрится так, будто бы галактики разбегаются конкретно от него.
Можно представить для себя еще одну модель для пояснения произнесенного. Возьмем однородный шар и потом увеличим его размеры, скажем, в два раза, так, чтоб шар оставался как и раньше однородным. Ясно, что при всем этом расстояния меж хоть какими парами точек снутри шара тоже увеличатся в два раза, вроде бы мы эти точки ни выбирали снутри шара. Означает, при раздувании шара, где бы наблюдающий ни находился снутри его, он будет созидать схожую картину удаления от него всех точек снутри шара. Если взять шар неограниченно огромного размера, то мы и получим картину, описанную выше, не зависящую от положения наблюдающего.
Итак, базовый факт состоит в том, что галактики разбегаются — Вселенная расширяется. Это является блестящим доказательством вывода теории Фридмана о нестационарности Вселенной.
Ииогда задают последующий вопрос. Пусть скопления галактик в среднем умеренно заполняют всю Вселенную, тогда спрашивается: “куда”, “во что” расширяется Вселенная?
Этот вопрос неправилен сам по для себя. Вселенная — это все, что существует. Вне Вселенной ничего нет. При этом нет не только лишь галактик либо какой-нибудь другой материи, да и вообщем ничего — ни места, ни времени. Нет той пустоты, в которую можно расширяться. Но для расширения Вселенной и не требуется ничего вне ее. Поясним это приятным примером.
Пусть имеется нескончаемая плоскость, на которую нанесены умеренно точки — галактики. Растянем сейчас эту плоскость во всех направлениях умеренно так, чтоб расстояния меж точками возросли. Спрашивается, куда же растягивалась плоскость? Ведь она и так простиралась до бесконечности. Разумеется, таковы характеристики бесконечности. Увеличив бесконечность в два раза, будем иметь все ту же бесконечность!
Новиков И.Д.