Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Прочее arrow Сучасний нестаціонарний Всесвіт

Явище розбігання галактик і закон Габбла

Ще в 1842 році австрійський фізик і астроном Х.Доплер довів, що довжина світлової хвилі, прийнятої спостерігачем, виражається через довжину хвилі , яку випромінює джерело, що рухається від нас з швидкістю (променева швидкість),

всесвіт сингулярність великий вибух

(V.1)

Тут с=3·108м/с - модуль швидкості світла у вакуумі.

Співвідношення (V.1) зручніше подати у вигляді

, (V.2)

де приріст довжини хвилі , а z - величина червоного зміщення. Невдовзі було з'ясовано, що лінії в спектрах усіх відомих на той час (20_ті роки ХХ ст.) віддаленіших галактик (їх тоді було відомо 36) зміщені до червоного кінця спектра. Це явище дістало назву червоного зміщення.

У 1929 р. після того як були знайдені відстані до кількох десятків галактик, Е.Габбл (з Інституту Корнеги) встановив, що швидкості віддалення галактик зростають прямо пропорційно до відстані r між ними:

. (V.3)

Тобто чим далі галактика (сукупність галактик) від нас, тим вона швидше віддаляється від нас. Зараз червоне зміщення виміряно для понад 10000, галактик, для яких виконується закон (V.3). Це означає, що Всесвіт розширюється і зараз.

Швидкість віддалення об'ктів, що перебувають на відстані r>4,29·103 Мпк (v>0,1c), обчислюється за формулою

.

Водночас

для об'єкта, що віддаляється від нас.

Задача. Із спостережень випливає, що логарифм швидкості віддаляння галактик від нас лінійно залежить від їх видимої зоряної величини m галактик тієї ж самої світності, отже, абсолютної зоряної величини. Водночас M=m-5-5lgr, де r - відстань до галактики. На підставі цих залежностей вивести формулу закону Габбла (V.3).

Розв'язання. Позаяк lg~m, а m~lgr, то lg~lgr, або ~r і =Нr, де Н - Стала Габбла. Врахувавши залежність (V.2), матимемо (V.3).

У формулі (V.3) величина z піддається досить точному визначенню на досліді, а Н - стала Габбла, одна з найважливіших констант у космології. Впродовж усього ХХ ст. більшість астрономів для цієї сталої приписували значення 50-100 км/с· Мпк, де Мпк =3,09 · 1019км - відстань, яку світло проходить за 3,26 млн років. Найновіші оцінки дають Н=80 км/с·Мпк, хоча найчастіше в обрахунках і далі беруть Н = 75 км/с·Мпк.

Якби числове значення параметра Н було знайдено точно, то можна було б розв'язати зворотну задачу: за відомим червоним зміщенням галактик (V.2) обрахувати відстань до них

Формула (V.3) виражає один з найфундаментальніших законів природи. Основний його зміст: спостережуваний Всесвіт розширюється. Швидкість галактик і їх скупчень зростає приблизно на 80км/с при збільшені відстані на кожний мегапарсек. Спостерігачеві із Землі видається, що Всесвіт розбігається вздовж радіальних напрямів в усі сторони. Стала Н визначає темпи цього розбігання.

Спостережувана картина буде незмінною, якщо за космічними об'єктами спостерігати із якоїсь іншої точки Всесвіту. Якби це було не так, то можна було б зробити висновок, що Земля (взагалі наша Галактика Молочний Шлях) досі була центром усього світу - геоцентризм. Вагомих підстав для цього твердження наука не має.

Розбігання галактик і розширення Всесвіту можна унаочнити такою простою схемою (рис.113). Нехай Р1 - якась довільна точка Всесвіту. Це, скажімо, може бути Молочний Шлях. Нехай точки Р2,Р3 (інші галактики), віддалені від Р1 на відстані відповідно і 2. В процесі розширення світу точки Р1,Р2,Р3 розбігаються, тобто відстані між ними збільшуються. За деякий час t, коли відстань r подвоїться, швидкості точок Р2 і Р3 відносно точки Р1 будуть:

Величини - це швидкості розбігання галактик Р2 і Р3 відносно нашої Галактики (спостерігача на Землі). Очевидно, ці швидкості - наслідок розширення Всесвіту, вони пропорційні до відстанні r від центра спостереження. Сказане стосується не тільки вихідної точки Р1, але і якоїсь іншої точки Р2, Р3. Це означає, що наш Всесвіт не має центра. Розбігання галактик виглядає однаково незалежно від того, з якої зоряної системи ми стежимо за небом, засвідчуючи цим дивовижну ізотропність

Сучасна наука розкрила глибокий фізичний і світоглядний зміст закону Габбла і наслідків, що випливають із нього: тут має місце не звичайне самовіддаляння галактик від системи у просторі, а розширення самого світового простору. Остаточне встановлення цього незаперечного факту висунуло на порядок денний низку основоположних першочергових завдань. Це: коли почалося розширення Всесвіту і як довго воно триватиме? що було до нього і які фактори спонукали розширення? чи будуть галактики вічно розбігатися чи врешті-решт під дією гравітації почнеться їх стиск з наступним гравітаційним колапсом (катастрофічним наростанням стиснення)?

Коротко розглянемо ці та інші засадничі проблеми сучасної космології (науки в цілому) в зазначеній послідовності.

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

СКАЧАТЬ ОРИГИНАЛ
Сучасний нестаціонарний Всесвіт