Η σκοτεινή ενέργεια και ο νόμος του Hubble. Σκοτεινή ενέργεια και νόμος του Hubble Τι είναι ο νόμος του Hubble

Το 1929, ο Χαμπλ ανακοίνωσε την ανακάλυψη ενός θεμελιώδους νόμου. Βρήκε ότι οι φασματικές γραμμές όλων των γαλαξιών, με εξαίρεση μερικούς από τους κοντινότερους γαλαξίες, είχαν μετατόπιση προς το κόκκινο. Όπως και στην περίπτωση των μετατοπίσεων στα αστρικά φάσματα που εξηγούνται από το φαινόμενο Doppler, ο λόγος της αλλαγής του μήκους κύματος Δƛ προς το ίδιο το μήκος κύματος ƛ είναι ο ίδιος για όλες τις φασματικές γραμμές ενός δεδομένου γαλαξία. Αν εξηγήσουμε αυτό το φαινόμενο, ως συνήθως, με το φαινόμενο Doppler, τότε πρέπει να συμπεράνουμε ότι όλοι οι γαλαξίες, με εξαίρεση μερικούς από τους πιο κοντινούς, απομακρύνονται από εμάς και καθορίζεται η ταχύτητα απομάκρυνσης υ από κάθε γαλαξία. από την αναλογία

υ / c = Δƛ / ƛ (1)

όπου c είναι η ταχύτητα του φωτός.

Αλλά αυτό δεν ήταν το τέλος της ανακάλυψης. Αποδείχθηκε ότι όσο πιο αχνός είναι ο γαλαξίας κατά μέσο όρο, τόσο περισσότερο οι γραμμές του φάσματος του μετατοπίζονται προς την κόκκινη πλευρά, και δεδομένου ότι η ασθενής φωτεινότητα του γαλαξία, γενικά μιλώντας, δείχνει τη μεγαλύτερη απόστασή του, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι όσο πιο μακριά είναι ο γαλαξίας, τόσο ισχυρότερη είναι η μετατόπιση του φάσματος του προς την κόκκινη κατεύθυνση.

Έχοντας μελετήσει λεπτομερώς το θέμα, ο Hubble διαπίστωσε ότι η αναλογία Δƛ / ƛ, που προσδιορίζεται από το φάσμα ενός γαλαξία, είναι ανάλογη με την απόσταση από τον γαλαξία, δηλ. η μετατόπιση του κόκκινου στα φάσματα των γαλαξιών είναι ανάλογη με την απόσταση προς το γαλαξίες.

Αυτό το μοτίβο καθιερώθηκε για πρώτη φορά για φωτεινούς και, επομένως, σχετικά κοντινούς γαλαξίες. Αλλά μετά το 1936 και το 1953. Το Hubble έδειξε ότι ισχύει για όλους τους γαλαξίες, συμπεριλαμβανομένων των πιο αμυδρών, με αποτέλεσμα το μοτίβο που ανακαλύφθηκε να αποκτήσει τον χαρακτήρα ενός παγκόσμιου νόμου. Αυτός ο νόμος, που ονομάζεται νόμος της μετατόπισης προς το κόκκινο των φασμάτων των γαλαξιών, και μερικές φορές ονομάζεται νόμος του Hubble, είναι ένας από τους πιο θεμελιώδεις νόμους του Σύμπαντος, ένας από τους βασικούς νόμους της φύσης.

Λαμβάνοντας υπόψη την εξαιρετική σημασία του νόμου της ερυθρής μετατόπισης των φασμάτων των γαλαξιών, θα δείξουμε πώς το Hubble τον καθιέρωσε, αλλά θα χρησιμοποιήσουμε εκτενέστερο υλικό των ακτινικών ταχυτήτων των 806 γαλαξιών, το οποίο ελήφθη το 1956 από τον Humason , Mayall και Sanage.

Ας υποθέσουμε ότι ισχύει ο νόμος της κόκκινης μετατόπισης των φασμάτων των γαλαξιών και, επομένως, η ισότητα

σ*(Δƛ / ƛ)= H*r (2)

όπου c είναι η ταχύτητα του φωτός και H είναι ένας ορισμένος συντελεστής αναλογικότητας, ο οποίος προς τιμή του Hubble συνήθως συμβολίζεται με το πρώτο γράμμα του επωνύμου του (Hubble). Στη συνέχεια, αντικαθιστώντας τη γνωστή ισότητα

αντί για r την έκφρασή του από το (2), παίρνουμε

m = 5lg(c* Δƛ / ƛ) + M – 5 – 5 lg * H (4)

Οι δύο τελευταίοι όροι της εξίσωσης είναι σταθερές. Εάν το απόλυτο μέγεθος M ήταν ακόμη το ίδιο για όλους τους γαλαξίες, τότε, σχεδιάζοντας τον άξονα

τετμημένο log(c* Δƛ / ƛ), και στην τεταγμένη m, που βρέθηκε από παρατηρήσεις γαλαξιών, εμείς, εάν ο νόμος του Hubble ικανοποιείται, σύμφωνα με το (4) θα έπρεπε να έχουμε λάβει σημεία που βρίσκονται αυστηρά κατά μήκος μιας συγκεκριμένης ευθείας γραμμής. Στην πραγματικότητα, τα απόλυτα μεγέθη των γαλαξιών διαφέρουν μεταξύ τους, και, όπως γνωρίζουμε, αρκετά έντονα. Ως αποτέλεσμα αυτού (αν ικανοποιείται ο νόμος του Hubble), τα σημεία δεν θα βρίσκονται αυστηρά κατά μήκος της ευθείας γραμμής, αλλά θα ομαδοποιούνται γύρω από αυτήν με κάποια διασπορά.

Το γράφημα που κατασκευάστηκε από τους Humason, Mayall και Sandage μας πείθει για την εγκυρότητα του νόμου του Hubble. Είναι επίσης σημαντικό εδώ ότι η κλίση της ευθείας γύρω από την οποία είναι διάσπαρτα τα σημεία αποδεικνύεται ότι είναι ακριβώς αυτή που θα έπρεπε να είναι σύμφωνα με τον συντελεστή 5 μπροστά από τον λογάριθμο της εξίσωσης (4).

Για να επιτύχουν ένα ακόμη πιο πειστικό αποτέλεσμα, για να μειώσουν τη διασπορά των σημείων γύρω από μια ευθεία γραμμή, οι Humason, Mayall και Sandage χρησιμοποίησαν την παρακάτω τεχνική. Σε 18 σμήνη γαλαξιών, μέτρησαν την ερυθρή μετατόπιση των φασμάτων του πρώτου, του τρίτου, του πέμπτου και του δέκατου φωτεινότερου γαλαξίες και προσδιόρισαν τις μέσες τιμές του log(c* (Δƛ / ƛ)) και του m για αυτούς. Μπορούμε να υποθέσουμε ότι τα φωτεινότερα μέλη των σμηνών δεν διαφέρουν πολύ από σμήνος σε σμήνος σε απόλυτο αστρικό μέγεθος. Επιπλέον, οι μέσες τιμές λαμβάνονται εδώ. Επομένως, εάν ο νόμος του Hubble είναι αληθινός, η διασπορά των σημείων θα πρέπει να μειωθεί πολύ.

Όπως δείχνει η εικόνα, αυτό ακριβώς συνέβη. Τα σημεία που προκύπτουν με πολύ μικρή διασπορά βρίσκονται κοντά στην ευθεία γραμμή. Ο νόμος του Hubble εκφράζεται ξεκάθαρα.

Άρα, ο νόμος επιβεβαιώνεται: η προϋπόθεση (2) ικανοποιείται για τους γαλαξίες.

Είναι όμως δυνατόν να πούμε ότι η μετατόπιση του κόκκινου των φασμάτων των γαλαξιών είναι συνέπεια του φαινομένου Doppler, δηλ. ότι προκαλείται από την απομάκρυνση των γαλαξιών; Αν υποθέσουμε ότι αυτό ακριβώς συμβαίνει, τότε από τις ισότητες (1) και (2) προκύπτει ότι

Και καταλήγουμε σε ένα συμπέρασμα στο οποίο οι αστρονόμοι έχουν συνηθίσει τα τελευταία 45 χρόνια, αλλά που εκπλήσσει τη φαντασία όσων το μαθαίνουν για πρώτη φορά: οι γαλαξίες απομακρύνονται με ταχύτητες ανάλογες με τις αποστάσεις τους! Αν ένα από αυτά βρίσκεται εκατό φορές πιο μακριά από το άλλο, τότε απομακρύνεται από εμάς εκατό φορές πιο γρήγορα.

Το Hubble εξήγησε τη μετατόπιση του κόκκινου των φασμάτων των γαλαξιών με το φαινόμενο Doppler, επομένως ο νόμος (5) ονομάζεται επίσης νόμος του Hubble. Είναι απαραίτητο, ωστόσο, να κατανοήσουμε ότι ο νόμος (2) είναι απολύτως σωστός, επαληθεύεται με παρατηρήσεις και ο νόμος (5) είναι αληθής ότι η μετατόπιση των φασμάτων προκαλείται από το φαινόμενο Doppler, το οποίο δεν μπορεί να αποδειχθεί με παρατηρήσεις. Μπορεί κανείς μόνο να κρίνει τον μεγαλύτερο ή μικρότερο βαθμό αληθοφάνειας αυτής της δήλωσης.

Εάν ολόκληρος ο παρατηρήσιμος κόσμος σχηματίστηκε ως αποτέλεσμα μιας μεγαλειώδους έκρηξης και οι γαλαξίες σχηματίστηκαν από μια μητέρα διασκορπισμένη από την έκρηξη, τότε αυτοί που προήλθαν από μέρη της ύλης που έλαβαν μεγάλη ταχύτητα τη στιγμή της έκρηξης θα έπρεπε να είχαν πετάξει περαιτέρω μέχρι τώρα , σε πλήρη συμφωνία με το νόμο του Hubble.

Η αποδοχή του νόμου του Hubble με τη μορφή (5), που δηλώνει ότι οι γαλαξίες έχουν θετικές ταχύτητες ανάλογες με τις αποστάσεις τους, πρέπει αναπόφευκτα να οδηγήσει στο συμπέρασμα ότι ποτέ στο παρελθόν (πόσο καιρό πριν εξαρτάται από τον συντελεστή H) όλοι οι γαλαξίες ή κομμάτια ύλη από την οποία σχηματίστηκαν και πέταξαν έξω ταυτόχρονα, αλλά με διαφορετικές ταχύτητες, από κάποιο σχετικά μικρό όγκο.

Αυτό το συμπέρασμα είναι τόσο σημαντικό για όλες τις ιδέες μας σχετικά με την προέλευση και τη δομή του Σύμπαντος που, πριν το αποδεχτούμε, είναι απαραίτητο να ελέγξουμε αν υπάρχουν άλλες δυνατότητες εξήγησης της μετατόπισης του κόκκινου από το φαινόμενο Doppler.

Έχουν προταθεί αρκετές άλλες εξηγήσεις. Ένα από αυτά, που ονομάζεται υπόθεση της «κβαντικής γήρανσης», είναι ότι τα φωτόνια, δηλαδή τα σωματίδια του φωτός, όταν κινούνται στο διάστημα, χάνουν μέρος της ενέργειας που περιέχεται σε αυτά. Υποστηρίζεται ότι αυτός είναι ο νόμος της κίνησης των φωτονίων στο διάστημα. Η ενέργεια ενός φωτονίου είναι ανάλογη της συχνότητας, δηλαδή αντιστρόφως ανάλογη με το μήκος κύματος της ακτινοβολίας. Επομένως, καθώς το φωτόνιο ταξιδεύει στο διάστημα, το μήκος κύματος της ακτινοβολίας γίνεται μεγαλύτερο και ολόκληρο το φάσμα του απομακρυσμένου αντικειμένου αποδεικνύεται μετατοπισμένο με κόκκινο χρώμα και το μέγεθος της μετατόπισης θα είναι ανάλογο με

απόσταση. Σε μικρές αποστάσεις και ακόμη και σε μεγάλες (αλλά όχι πολύ μεγάλες) αποστάσεις, η επίδραση της κβαντικής γήρανσης είναι ακόμα τόσο ασήμαντη που δεν μπορεί να ανιχνευθεί από παρατηρήσεις, επομένως επηρεάζει μόνο τα φάσματα πολύ μακρινών σωμάτων - άλλους γαλαξίες.

Μια άλλη εξήγηση που προτάθηκε αντί για το φαινόμενο Doppler ήταν να προσδιοριστεί η αιτία της «κβαντικής γήρανσης». Η απώλεια ενέργειας από ένα φωτόνιο δεν είναι απλώς ο νόμος της κίνησής του, αλλά προκαλείται από την αλληλεπίδραση με άλλα φωτόνια ακτινοβολίας που γεμίζουν το χώρο του Μεταγαλαξία και κινούνται προς όλες τις πιθανές κατευθύνσεις. Όσο περισσότερο ταξιδεύει το φωτόνιο, τόσο περισσότερες αλληλεπιδράσεις βιώνει κατά μέσο όρο και τόσο μεγαλύτερη είναι η μετατόπιση του κόκκινου του φάσματος του γαλαξία.

Η αδυναμία όλων των υποθέσεων που καταλήγουν στην «κβαντική γήρανση» καθώς το φως κινείται στο διάστημα είναι ότι απαιτούν την εγκατάλειψη του νόμου της διατήρησης της ενέργειας. Αν η «γήρανση ενός κβαντικού» είναι απλώς ο νόμος της κίνησής του, τότε η ενέργεια χάνεται χωρίς να μεταφερθεί σε τίποτα, δηλαδή παραβιάζεται ο νόμος της διατήρησης της ενέργειας. Εάν ένα φωτόνιο χάσει μέρος της ενέργειάς του, μεταφέροντάς το σε κάποιο μέσο, ​​σε άλλα φωτόνια ή σε κάποια σωματίδια γενικά, τότε οποιαδήποτε τέτοια μεταφορά ενέργειας πρέπει να σχετίζεται με τη δυνατότητα αλλαγής της κατεύθυνσης της πτήσης του φωτονίου. Τα φωτόνια που έχουν διανύσει πολύ μεγάλη απόσταση πρέπει να αλλάξουν αισθητά την κατεύθυνση της κίνησής τους στο διάστημα. Ως αποτέλεσμα, οι εικόνες μακρινών γαλαξιών θα πρέπει να είναι θολές και όσο πιο μακριά είναι ο γαλαξίας, τόσο μεγαλύτερος είναι ο βαθμός θαμπώματος της εικόνας του.

Αλλά οι παρατηρήσεις δείχνουν ότι τα περιγράμματα των μακρινών και πολύ μακρινών γαλαξιών είναι τόσο καθαρά και ευδιάκριτα όσο εκείνα των αστρικών συστημάτων που βρίσκονται πιο κοντά μας.

Επομένως, η υπόθεση της «κβαντικής γήρανσης», που συζητήθηκε σοβαρά πριν από τριάντα χρόνια, δεν βρίσκει επί του παρόντος σχεδόν κανέναν υποστηρικτή.

Μόνο το φαινόμενο Doppler μπορεί να οδηγήσει σε μια έντονη μετατόπιση του κόκκινου των φασμάτων των γαλαξιών και ταυτόχρονα να διατηρήσει διακριτές εικόνες γαλαξιών σε φωτογραφικές πλάκες, όπως αυτές που παρατηρούνται στην πραγματικότητα. Έτσι, αν και αυτό δεν μπορεί να θεωρηθεί αυστηρά αποδεδειγμένο, αλλά απλώς ελλείψει άλλων ικανοποιητικών εξηγήσεων, είναι λογικό να πιστεύουμε ότι η κόκκινη μετατόπιση των φασμάτων των γαλαξιών προκαλείται πράγματι από την αφαίρεσή τους.

Αυτό σημαίνει ότι πρέπει επίσης να δεχτούμε ένα συμπέρασμα από αυτό το συμπέρασμα, δηλαδή ότι κάποια στιγμή στο παρελθόν όλοι οι γαλαξίες ή κομμάτια ύλης από τα οποία σχηματίστηκαν οι γαλαξίες, εκτινάχτηκαν ταυτόχρονα σε ίσες κατευθύνσεις και με διαφορετικές ταχύτητες από έναν μικρό όγκο χώρος. Αυτό το θεμελιώδες κοσμογονικό συμπέρασμα στη δεκαετία του τριάντα του αιώνα μας οδήγησε σε υποθέσεις που θεωρούν την έκρηξη που οδήγησε στους γαλαξίες ως δημιουργία του κόσμου ως αποτέλεσμα μιας θεϊκής πράξης.

Από την άλλη πλευρά, το συμπέρασμα σχετικά με τη φαινομενικά αρχική στιγμή ύπαρξης ολόκληρου του παρατηρήσιμου Σύμπαντος ανησύχησε πολλούς αστρονόμους και τους έκανε να δυσπιστούν τον νόμο του Hubble. Αλλά οι προσπάθειες να αγνοηθεί ο νόμος που βασίζεται σε ακριβείς παρατηρήσεις δεν οδηγούν ποτέ σε επιστημονική πρόοδο. Σήμερα, έχει γίνει απολύτως σαφές ότι η υπόθεση κάποιας μεγαλειώδους διαδικασίας εκρηκτικής φύσης, η οποία δημιούργησε γαλαξίες και τους έδωσε διαφορετικές ταχύτητες, είναι ένα παρατηρητικό γεγονός που είναι απολύτως συνεπές με τις υλιστικές ιδέες για το Σύμπαν.

Οι εκρηκτικές διεργασίες ποικίλης κλίμακας αποδείχθηκαν πολύ συνηθισμένες στο Σύμπαν. Εκρήξεις Novae, εκρήξεις σουπερνόβα, μια μεγαλειώδη έκρηξη στον πυρήνα του γαλαξία NGC 3034 και άλλα φαινόμενα για τα οποία θα γράψουμε παρακάτω υποδεικνύουν την ύπαρξη διεργασιών εκρηκτικής φύσης, δείχνοντας ότι οι διεργασίες αυτού του είδους αποτελούν πρότυπο στην εξέλιξη του Σύμπαν. Η εκρηκτική διαδικασία που οδήγησε σε όλους τους παρατηρήσιμους γαλαξίες θα πρέπει να θεωρηθεί στην αλυσίδα αυτών των φαινομένων ως το πιο μεγαλειώδες από αυτά.

Ας υποθέσουμε ότι ως αποτέλεσμα μιας έκρηξης που συνέβη πριν από 1,5 εκατομμύρια χρόνια, σχηματίστηκαν αστέρια στον πυρήνα του γαλαξία NGC 3034. Γύρω από ένα από αυτά σχηματίστηκε ένα πλανητικό σύστημα και αναπτύχθηκε ευφυής ζωή. Η ακριβής επιστημονική έρευνα που διεξήχθη από ευφυή όντα θα τα οδηγήσει στο συμπέρασμα ότι το πλανητικό σύστημα στο οποίο ζουν και τα αστέρια γύρω τους σχηματίστηκαν ταυτόχρονα από μια έκρηξη και εκτίναξη από μια μικρή περιοχή εντός του γαλαξιακού πυρήνα πριν από 1,5 εκατομμύριο χρόνια. Θα είναι επιστημονικό ένα τέτοιο συμπέρασμα; Φυσικά. Απαιτεί την αναγνώριση της υπερφυσικής θεϊκής δύναμης; Φυσικά και όχι. Τα ευφυή όντα στον γαλαξία NGC 3034, όπως εμείς, θα χρειαστεί να αναγνωρίσουν ότι τα δεδομένα παρατήρησης υποδεικνύουν την ύπαρξη και τον σημαντικό ρόλο στην κοσμογονία ανεξερεύνητων ακόμη εκρηκτικών διεργασιών. Θα πρέπει, όπως και εμείς, να θεωρούν ως προτεραιότητα τη μελέτη αυτών των διεργασιών που σχετίζονται με την ταχεία μετάβαση της ύλης από τη μια κατάσταση στην άλλη. Το γεγονός ότι οι εκρηκτικές διεργασίες εκδηλώνονται με διαφορετικές μορφές και έχουν διαφορετικές κλίμακες θα πρέπει να συμβάλει στη μελέτη της ουσίας αυτών των φαινομένων.

Δεδομένου ότι ολόκληρος ο παρατηρήσιμος χώρος του Σύμπαντος είναι γεμάτος με γαλαξίες και δεν παρατηρούνται άλλα σώματα που παρεκκλίνουν από το νόμο του Hubble, αυτός ο νόμος μπορεί να ερμηνευθεί ως μια γενική διαστολή της παρατηρήσιμης περιοχής του Σύμπαντος, η διαστολή του Μεταγαλαξία. Κάποιος μπορεί ακόμη να υποθέσει ότι μια ομοιόμορφη και ισότροπη, δηλαδή, πανομοιότυπη σε όλα τα σημεία και προς όλες τις κατευθύνσεις, συμβαίνει διαστολή του χώρου, που συνεπάγεται την απομάκρυνση των σωμάτων σε αυτό το ένα από το άλλο.

Η απομάκρυνση των γαλαξιών προς όλες τις κατευθύνσεις από τον γήινο παρατηρητή δεν σημαίνει καθόλου ότι η Γη, ή, καλύτερα να πούμε, ο Γαλαξίας μας κατέχει κεντρική θέση στο Σύμπαν, στον Μεταγαλαξία. Φανταστείτε μια συμπαγή λαστιχένια μπάλα, την οποία με κάποιο τρόπο τεντώνουμε ομοιόμορφα προς όλες τις κατευθύνσεις. Σε όποιο σημείο αυτής της μπάλας βρίσκεται ο παρατηρητής, στο κεντρικό ή οποιοδήποτε άλλο, θα του φαίνεται ότι όλα τα άλλα σημεία της μπάλας απομακρύνονται από αυτόν και απομακρύνονται με ταχύτητες ανάλογες με τις αποστάσεις τους. Είναι ενδιαφέρον ότι αν η ταχύτητα απομάκρυνσης των γαλαξιών δεν εξαρτάται από την κατεύθυνση, τότε μόνο ο νόμος της αναλογικότητας της ταχύτητας προς τις αποστάσεις δεν οδηγεί σε ανθρωποκεντρισμό - το συμπέρασμα για την κεντρική θέση του ανθρώπου στο Σύμπαν. Αν, για παράδειγμα, όλοι οι γαλαξίες, ανεξάρτητα από τις αποστάσεις τους, απομακρύνονταν από τη Γη με την ίδια ταχύτητα, τότε, όπως είναι εύκολο να φανταστεί κανείς, η θέση του Γαλαξία μας στο Σύμπαν θα ήταν εξαιρετική. Μόνο όταν παρατηρηθεί από αυτό το σημείο, η επέκταση θα εμφανιζόταν προς όλες τις κατευθύνσεις και προς όλες τις κατευθύνσεις ο ρυθμός διαστολής θα ήταν ο ίδιος. Για καθένα από τα άλλα σημεία του χώρου θα υπήρχε μια κατεύθυνση στην οποία δεν υπάρχει διαστολή και σε άλλες κατευθύνσεις ο ρυθμός διαστολής θα ήταν διαφορετικός

Είναι βολικό να θεωρήσουμε την απομάκρυνση των γαλαξιών ως επέκταση του διαστήματος για έναν άλλο λόγο. Οι γαλαξίες που είναι μέλη του ίδιου σμήνους γαλαξιών βρίσκονται σχεδόν στην ίδια απόσταση από εμάς, αφού το μέγεθος του σμήνου είναι συνήθως μικρό σε σύγκριση με τέτοιες αποστάσεις. Εν τω μεταξύ, οι ακτινικές ταχύτητες αυτών των γαλαξιών συνήθως διαφέρουν σημαντικά μεταξύ τους. Η διαφορά είναι πολύ μεγαλύτερη από αυτή που προκύπτει από το νόμο του Hubble, εάν κάποιοι γαλαξίες βρίσκονταν στα όρια του σμήνου που βρίσκονται πιο κοντά μας και άλλοι στα όρια του σμήνου που βρίσκονται πιο μακριά από εμάς. Αυτό το φαινόμενο εξηγείται από το γεγονός ότι ολόκληρο το σμήνος των γαλαξιών απομακρύνεται από εμάς με την ταχύτητα που θα έπρεπε να έχει σύμφωνα με το νόμο του Hubble, αλλά μέσα στο σμήνος κάθε γαλαξίας εξακολουθεί να κινείται με κάποιο τρόπο σε σχέση με το κέντρο αδράνειας του σμήνος . Επομένως, η συνολική ταχύτητα ενός γαλαξία είναι το άθροισμα δύο ταχυτήτων - η γενική σύμφωνα με το νόμο του Hubble για μια δεδομένη απόσταση, δηλ. για τη θέση ενός δεδομένου σμήνος, και η μεμονωμένη ταχύτητα σε σχέση με το σμήνος στο οποίο βρίσκεται ο γαλαξίας που βρίσκεται.

Κάθε γαλαξίας, και όχι μόνο το μέλος του σμήνος, έχει μια μεμονωμένη κίνηση. Επομένως, είναι καλύτερο να φανταστούμε τη γενική εικόνα των κινήσεων των γαλαξιών ως εξής: ολόκληρος ο χώρος του Μεταγαλαξία διαστέλλεται ισοτροπικά και φέρει μαζί του τους γαλαξίες που βρίσκονται σε αυτόν.Ταυτόχρονα, κάθε γαλαξίας έχει επίσης μια μεμονωμένη κίνηση, τον κατεύθυνση της οποίας μπορεί να είναι οποιαδήποτε - τόσο από εμάς όσο και προς εμάς, και προς οποιαδήποτε άλλη κατεύθυνση.

Χάρη σε μεμονωμένες κινήσεις, τα φάσματα μερικών από τους κοντινότερους γαλαξίες μετατοπίζονται όχι στην κόκκινη, αλλά στην ιώδη πλευρά, δηλαδή, αυτοί οι γαλαξίες μας πλησιάζουν. Στους κοντινούς γαλαξίες, η απόσταση που προκαλείται από τη διαστολή του διαστήματος είναι μικρή λόγω της συγκριτικής μικρής απόστασης, και αυτή η ταχύτητα μπορεί κάλλιστα να καλυφθεί από την μεμονωμένη ταχύτητα εάν η τελευταία κατευθύνεται προς εμάς. Σε μακρινούς γαλαξίες, η ταχύτητα υποχώρησης που προκαλείται από τη διαστολή του διαστήματος είναι τόσο μεγάλη που η επίδραση της μεμονωμένης ταχύτητας γίνεται απαρατήρητη.

Στη λίστα του Τοπικού Συστήματος Γαλαξιών, 7 γαλαξίες έχουν αρνητική ακτινική ταχύτητα, δηλαδή μας πλησιάζουν. Ωστόσο, είναι απαραίτητο να λάβουμε υπόψη ότι προσδιορίζουμε ακτινικές ταχύτητες από το Ηλιακό Σύστημα, το οποίο κινείται με ταχύτητα περίπου 220 km/s στον Γαλαξία μας. Επομένως, για να λάβουμε την ταχύτητα άλλων γαλαξιών σε σχέση με τον Γαλαξία μας, και αυτό ακριβώς είναι που ενδιαφέρει το θέμα που εξετάζουμε, είναι απαραίτητο να γίνουν διορθώσεις για την ταχύτητα του Ήλιου στον Γαλαξία στην λαμβανόμενη ακτινική ταχύτητες.

Εάν γίνει αυτό, αποδεικνύεται ότι η ακτινική ταχύτητα όλων των μελών του Τοπικού Συστήματος θα διατηρήσει το πρόσημό της. Ειδικότερα, για έξι μέλη του Τοπικού Συστήματος η ακτινική ταχύτητα θα παραμείνει αρνητική, αν και θα μειωθεί σε απόλυτη τιμή. Έτσι, το νεφέλωμα της Ανδρομέδας (NGC 224) πλησιάζει πράγματι τον Γαλαξία μας με ταχύτητα 143 km/s και το NGC 185 με ταχύτητα 180 km/s. Μια μελέτη των ακτινικών ταχυτήτων των κοντινών γαλαξιών έδειξε ότι οι μεμονωμένες ταχύτητες των γαλαξιών που βρίσκονται έξω από σμήνη κατά μέσο όρο είναι 200-300 km/s, ενώ για γαλαξίες που είναι μέλη ορισμένων πυκνών σμηνών είναι υψηλότερες και ίσες με 400-600 km/s .

Τα μεγέθη των φασματικών ερυθρών μετατοπίσεων δείχνουν πολύ υψηλές ταχύτητες αμυδρά μακρινών γαλαξιών. Για παράδειγμα, για έναν αμυδρό γαλαξία, η τιμή του Δƛ / ƛ που μετρήθηκε από τον Minkowski στο Αστεροσκοπείο Palomar αποδείχθηκε ότι ήταν 0,46. Επομένως, εάν εφαρμόσουμε τον τύπο (1), τότε η ταχύτητα ύφεσης του γαλαξία θα είναι ίση με 0,46 s ή 138.000 km/s. Ωστόσο, για τέτοιες υψηλές ταχύτητες, ο τύπος (1) είναι εσφαλμένος. Εκφράζει περίπου το νόμο Doppler μόνο στην περίπτωση που το υ είναι πολύ μικρό σε σύγκριση με το c. Ο ακριβής τύπος για τον νόμο του Ντόπλερ δίνεται από τη θεωρία της σχετικότητας και έχει τη μορφή

υ / c = (((Δƛ / ƛ)+1) 2 -1)/(((Δƛ / ƛ)+1) 2 +1) (6)

Στην περίπτωση πολύ μικρού Δƛ / ƛ αυτός ο τύπος μειώνεται στην ισότητα (1) και για όχι πολύ μικρό Δƛ / ƛ η διαφορά μεταξύ των τύπων (1) και (6) είναι σημαντική. Εάν, για παράδειγμα, η μετατόπιση του μήκους κύματος αποδειχθεί ίση με το ίδιο το μήκος κύματος (κάτι που δεν είναι αδύνατο), τότε σύμφωνα με τον τύπο (1) λαμβάνεται η μέγιστη ταχύτητα στη φύση υ = s και σύμφωνα με τον σωστό τύπο (6) υ = (3/5) s. Σύμφωνα με τον τύπο (6), ανεξάρτητα από το πόσο μεγάλες μετατοπίσεις των φασμάτων παρατηρούνται, η ταχύτητα απομάκρυνσης είναι μικρότερη από την ταχύτητα του φωτός. Για τον γαλαξία που προαναφέρθηκε, ο οποίος έχει φασματική ερυθρή μετατόπιση Δƛ / ƛ = 0,46, χρησιμοποιώντας τον τύπο (6) βρίσκουμε τη σωστή τιμή υ = 0,36 s ή 108000 km/s.

Τώρα πρέπει απλώς να κάνουμε το τελευταίο και πιο σημαντικό βήμα για την κατανόηση του νόμου του Hubble. Είναι απαραίτητο να προσδιοριστεί η τιμή του συντελεστή αναλογικότητας Η, που συνδέει στον τύπο (5) την ταχύτητα απομάκρυνσης των γαλαξιών με τις αποστάσεις από αυτούς. Ο συντελεστής H είναι μια από τις κύριες σταθερές του κόσμου - χαρακτηρίζει τον ρυθμό επέκτασης του παγκόσμιου χώρου.

Το ιστορικό του προσδιορισμού αυτού του συντελεστή περιγράφεται στις ακόλουθες δύο θέσεις: και.

T.A. Agekyan "Stars, Galaxies, Metagalaxies" 1981. Τρίτη έκδοση, αναθεωρημένη και διευρυμένη

Σας προσκαλούμε να συζητήσετε αυτή τη δημοσίευση στο δικό μας.

Αν κάποιος πιστεύει ότι η λέξη «φυγή» έχει καθαρά αθλητικό ή το πολύ «αντιγαμικό» χαρακτήρα, τότε κάνει λάθος. Υπάρχουν πολύ πιο ενδιαφέρουσες ερμηνείες. Για παράδειγμα, ο κοσμολογικός νόμος Hubble δείχνει ότι... οι γαλαξίες διασκορπίζονται!

Τρεις τύποι νεφελωμάτων

Φανταστείτε: σε έναν μαύρο, τεράστιο χωρίς αέρα χώρο, τα αστρικά συστήματα απομακρύνονται ήσυχα και αργά το ένα από το άλλο: «Αντίο! Αντιο σας! Αντιο σας!". Ίσως, ας αφήσουμε κατά μέρος τις «λυρικές παρεκβάσεις» και ας στραφούμε σε επιστημονικές πληροφορίες. Το 1929, ο αστρονόμος με τη μεγαλύτερη επιρροή του 20ου αιώνα, ο Αμερικανός επιστήμονας Έντουιν Πάουελ Χαμπλ (1889-1953), κατέληξε στο συμπέρασμα ότι το Σύμπαν διαστέλλεται σταθερά.

Ένας άνθρωπος που αφιέρωσε όλη του την ενήλικη ζωή στην αποκάλυψη της δομής του διαστήματος, γεννήθηκε στο Marshfield. Από μικρός ενδιαφέρθηκε για την αστρονομία, αν και τελικά έγινε πιστοποιημένος δικηγόρος. Μετά την αποφοίτησή του από το Πανεπιστήμιο του Κέμπριτζ, ο Έντουιν εργάστηκε στο Σικάγο στο Αστεροσκοπείο του Γιορκ. Πολέμησε στον Πρώτο Παγκόσμιο Πόλεμο (1914-1918). Τα χρόνια στο μέτωπο καθυστέρησαν μόνο έγκαιρα την ανακάλυψη. Σήμερα ολόκληρος ο επιστημονικός κόσμος γνωρίζει τι είναι η σταθερά Hubble.

Στο δρόμο προς την ανακάλυψη

Επιστρέφοντας από το μέτωπο, ο επιστήμονας έστρεψε την προσοχή του στο παρατηρητήριο Mount Wilson (Καλιφόρνια) σε μεγάλο υψόμετρο. Εκεί προσελήφθη. Ερωτευμένος με την αστρονομία, ο νεαρός άνδρας πέρασε πολύ χρόνο κοιτάζοντας μέσα από τους φακούς τεράστιων τηλεσκοπίων διαστάσεων 60 και 100 ιντσών. Για εκείνη την εποχή - το μεγαλύτερο, σχεδόν φανταστικό! Οι εφευρέτες εργάστηκαν στις συσκευές για σχεδόν μια δεκαετία, επιτυγχάνοντας τη μεγαλύτερη δυνατή μεγέθυνση και καθαρότητα της εικόνας.

Ας θυμηθούμε ότι το ορατό όριο του Σύμπαντος ονομάζεται Μεταγαλαξίας. Προχωρά στην κατάσταση την εποχή του Big Bang (κοσμολογική ιδιομορφία). Οι σύγχρονες διατάξεις αναφέρουν ότι οι τιμές των φυσικών σταθερών είναι ομοιογενείς (εννοεί την ταχύτητα του φωτός, το στοιχειώδες φορτίο κ.λπ.). Πιστεύεται ότι ο Μεταγαλαξίας περιέχει 80 δισεκατομμύρια γαλαξίες (ένας εκπληκτικός αριθμός ακούγεται επίσης κάπως έτσι: 10 εξάξιο και 1 δισεκατομμύριο αστέρια). Σχήμα, μάζα και μέγεθος - για το Σύμπαν αυτές είναι εντελώς διαφορετικές έννοιες από αυτές που είναι αποδεκτές στη Γη.

Μυστηριώδεις Κηφείδες

Για να τεκμηριωθεί η θεωρία που εξηγεί τη διαστολή του Σύμπαντος, χρειάστηκαν μακροχρόνια εις βάθος έρευνα, περίπλοκες συγκρίσεις και υπολογισμοί. Στις αρχές της δεκαετίας του 20 του 20ου αιώνα, ο χθεσινός στρατιώτης κατάφερε τελικά να ταξινομήσει τα νεφελώματα που παρατηρήθηκαν χωριστά από τον Γαλαξία. Σύμφωνα με την ανακάλυψή του, είναι σπειροειδή, ελλειπτικά και ακανόνιστα (τρεις τύποι).

Στο πλησιέστερο, αλλά όχι στο πλησιέστερο, σπειροειδές νεφέλωμα, την Ανδρομέδα, ο Έντουιν εντόπισε Κηφείδες (μια κατηγορία παλλόμενων αστέρων). Ο νόμος του Hubble έχει πλησιάσει περισσότερο από ποτέ στον τελικό σχηματισμό του. Ο αστρονόμος υπολόγισε την απόσταση από αυτούς τους φάρους και το μέγεθος του μεγαλύτερου.Σύμφωνα με τα συμπεράσματά του, η Ανδρομέδα περιέχει περίπου ένα τρισεκατομμύριο αστέρια (2,5-5 φορές μεγαλύτερα από τον Γαλαξία).

Συνεχής

Μερικοί επιστήμονες, εξηγώντας τη φύση των Κηφείδων, τους συγκρίνουν με φουσκωτές μπάλες από καουτσούκ. Είτε αυξάνονται είτε μειώνονται, άλλοτε πλησιάζουν, άλλοτε απομακρύνονται. Η ακτινική ταχύτητα κυμαίνεται σε αυτή την περίπτωση. Όταν συμπιέζεται, η θερμοκρασία των «ταξιδιωτών» αυξάνεται (αν και η επιφάνεια μειώνεται). Τα παλλόμενα αστέρια είναι ένα ασυνήθιστο εκκρεμές που, αργά ή γρήγορα, θα σταματήσει.

Όπως και άλλα νεφελώματα, η Ανδρομέδα χαρακτηρίζεται από τους επιστήμονες ως ένας νησιωτικός παγκόσμιος χώρος, που θυμίζει τον γαλαξία μας. Το 1929, ο Edwin ανακάλυψε: οι ακτινικές ταχύτητες των γαλαξιών και οι αποστάσεις τους είναι αλληλένδετες και γραμμικά εξαρτώμενες. Προσδιορίστηκε ένας συντελεστής, εκφρασμένος σε km/s ανά megaparsec, η λεγόμενη σταθερά Hubble. Καθώς το Σύμπαν διαστέλλεται, η συνεχής αλλαγή. Αλλά σε μια συγκεκριμένη στιγμή, σε όλα τα σημεία του συστήματος του σύμπαντος, είναι το ίδιο. Το 2016 - 66,93 ± 0,62 (km/s)/Mpc.

Οι ιδέες σχετικά με το σύστημα του σύμπαντος που συνεχίζει την εξέλιξή του και διαστέλλεται έλαβαν μια βάση παρατήρησης. Η διαδικασία μελετήθηκε ενεργά από αστρονόμους μέχρι την αρχή του Β' Παγκοσμίου Πολέμου. Το 1942, ηγήθηκε του Τμήματος Εξωτερικών Βαλλιστικών στο Αμπερντίν Proving Ground (ΗΠΑ). Ονειρευόταν αυτό κάποιος οπαδός της ίσως πιο μυστηριώδους επιστήμης στον κόσμο; Όχι, ήθελε να «αποκρυπτογραφήσει» τους νόμους των κρυφών γωνιών των μακρινών γαλαξιών! Όσον αφορά τις πολιτικές του απόψεις, ο αστρονόμος καταδίκασε ανοιχτά τον ηγέτη του Τρίτου Ράιχ, Αδόλφο Χίτλερ. Στο τέλος της ζωής του, ο Χαμπλ έγινε γνωστός ως ισχυρός αντίπαλος της χρήσης όπλων μαζικής καταστροφής. Ας επιστρέψουμε όμως στα νεφελώματα.

Μεγάλος Έντουιν

Πολλές αστρονομικές σταθερές προσαρμόζονται με την πάροδο του χρόνου και εμφανίζονται νέες ανακαλύψεις. Αλλά όλα αυτά δεν μπορούν να συγκριθούν με τον Νόμο της Διαστολής του Σύμπαντος. Ο διάσημος αστρονόμος του 20ου αιώνα, ο Χαμπλ (από την εποχή του Κοπέρνικου, δεν είχε ίσο!) ισοδυναμεί με τον ιδρυτή της πειραματικής φυσικής, Γαλιλαίο Γαλιλλέι, και τον συγγραφέα του καινοτόμου συμπεράσματος για την ύπαρξη αστρικών συστημάτων. , Ουίλιαμ Χέρσελ.

Πριν ακόμη ανακαλυφθεί ο νόμος του Χαμπλ, ο συγγραφέας του έγινε μέλος της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών των Ηνωμένων Πολιτειών της Αμερικής, αργότερα ακαδημίες σε διάφορες χώρες και έχει πολλά βραβεία. Πολλοί άνθρωποι πιθανότατα έχουν ακούσει ότι πριν από πάνω από δέκα χρόνια το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble εκτοξεύτηκε σε τροχιά και λειτουργεί με επιτυχία. Αυτό το όνομα δίνεται σε έναν από τους μικρούς πλανήτες που περιστρέφονται μεταξύ των τροχιών του Άρη και του Δία (αστεροειδές).

Δεν θα ήταν απολύτως δίκαιο να πούμε ότι ο αστρονόμος ονειρευόταν μόνο να διαιωνίσει το όνομά του, αλλά υπάρχουν έμμεσες αποδείξεις ότι ο Έντουιν αγαπούσε να προσελκύει την προσοχή. Υπάρχουν φωτογραφίες του να ποζάρει ευδιάθετος δίπλα σε αστέρες του κινηματογράφου. Παρακάτω θα μιλήσουμε για τις προσπάθειές του να «διορθώσει» το επίτευγμά του σε επίπεδο βραβείων και έτσι να μπει στην ιστορία της κοσμολογίας.

Μέθοδος Henrietta Leavitt

Ο διάσημος Βρετανός αστροφυσικός έγραψε στο βιβλίο του A Brief History of Time ότι «η ανακάλυψη ότι το Σύμπαν διαστέλλεται ήταν η μεγαλύτερη πνευματική επανάσταση του 20ού αιώνα». Το Hubble είχε την τύχη να βρεθεί στο σωστό μέρος την κατάλληλη στιγμή. Το Παρατηρητήριο του Όρους Γουίλσον ήταν το κέντρο του παρατηρητικού έργου που διέπει τη νέα αστροφυσική (αργότερα ονομάστηκε κοσμολογία). Το πιο ισχυρό τηλεσκόπιο στη Γη, το τηλεσκόπιο Hooker, είχε μόλις τεθεί σε λειτουργία.

Αλλά η σταθερά του Hubble δύσκολα ανακαλύφθηκε μόνο από τύχη. Χρειαζόταν υπομονή, επιμονή και ικανότητα να νικήσουμε τους επιστημονικούς αντιπάλους. Έτσι πρότεινε το μοντέλο του Γαλαξία ο Αμερικανός αστρονόμος Χάρλοου Σάπλεϊ. Ήταν ήδη γνωστός ως ο επιστήμονας που προσδιόρισε το μέγεθος του Γαλαξία. Χρησιμοποίησε εκτενώς την τεχνική του προσδιορισμού των αποστάσεων από τους Κηφείδες, χρησιμοποιώντας μια τεχνική που συντάχθηκε το 1908 από την Henrietta Swan Leavitt. Καθόρισε την απόσταση από ένα αντικείμενο με βάση τις τυπικές διακυμάνσεις του φωτός από τα φωτεινά αστέρια (μεταβλητές Κηφειδών).

Όχι σκόνη και αέριο, αλλά άλλοι γαλαξίες

Ο Χάρλοου Σάπλεϊ πίστευε ότι ο γαλαξίας είχε πλάτος 300.000 έτη φωτός (περίπου δέκα φορές πλάτος από το κανονικό). Ωστόσο, ο Shapley, όπως και οι περισσότεροι αστρονόμοι εκείνης της εποχής, ήταν σίγουρος: ο Γαλαξίας είναι ολόκληρο το Σύμπαν. Παρά την υπόθεση που έγινε για πρώτη φορά από τον William Herschel τον 18ο αιώνα, συμμεριζόταν την κοινή πεποίθηση ότι όλα τα νεφελώματα για σχετικά κοντινά αντικείμενα είναι απλώς κομμάτια σκόνης και αερίου στον ουρανό.

Πόσες πικρές, κρύες νύχτες πέρασε ο Hubble καθισμένος στο πανίσχυρο τηλεσκόπιο Hooker προτού αποδείξει ότι ο Shapley έκανε λάθος. Τον Οκτώβριο του 1923, ο Έντουιν παρατήρησε ένα «φλεγμένο» αντικείμενο στο νεφέλωμα M31 (αστερισμός της Ανδρομέδας) και πρότεινε ότι δεν ανήκε στον Γαλαξία. Αφού μελέτησε προσεκτικά φωτογραφικές πλάκες που έδειχναν την ίδια περιοχή που είχαν μελετήσει προηγουμένως άλλοι αστρονόμοι, συμπεριλαμβανομένου του Shapley, ο Edwin συνειδητοποίησε ότι ήταν ένας Κηφείδης.

Ανακαλύφθηκε το διάστημα

Το Hubble χρησιμοποίησε τη μέθοδο Shapley για να μετρήσει την απόσταση από το μεταβλητό αστέρι. Αποδείχθηκε ότι απέχει εκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη, η οποία είναι πολύ πέρα ​​από τον Γαλαξία. Ο ίδιος ο γαλαξίας περιέχει εκατομμύρια αστέρια. Το Γνωστό Σύμπαν επεκτάθηκε δραματικά την ίδια μέρα και -κατά μία έννοια- ανακαλύφθηκε ο ίδιος ο Κόσμος!

Οι New York Times έγραψαν: "Τα σπειροειδή νεφελώματα που ανακαλύφθηκαν είναι αστρικά συστήματα. Ο Δρ. Hubbel (sic) επιβεβαιώνει την άποψη ότι είναι σαν «νησιωτικά σύμπαντα» παρόμοια με τα δικά μας». Η ανακάλυψη ήταν σημαντική για τον αστρονομικό κόσμο, αλλά η μεγαλύτερη στιγμή του Hubble δεν είχε έρθει ακόμη.

Χωρίς στατικό

Όπως είπαμε, νίκη ήρθε στον Κοπέρνικο Νο. 2 το 1929, όταν ταξινόμησε όλα τα γνωστά νεφελώματα και μέτρησε τις ταχύτητες τους από τα φάσματα του εκπεμπόμενου φωτός. Η εκπληκτική ανακάλυψή του ότι όλοι οι γαλαξίες υποχωρούν από εμάς με ταχύτητες που αυξάνονται ανάλογα με την απόστασή τους από τον Γαλαξία σόκαρε τον κόσμο. Ο νόμος του Hubble κατήργησε την παραδοσιακή ιδέα ενός στατικού Σύμπαντος και έδειξε ότι το ίδιο είναι γεμάτο δυναμική. Ο ίδιος ο Αϊνστάιν έσκυψε το κεφάλι του μπροστά σε τέτοιες εκπληκτικές δυνάμεις παρατήρησης.

Ο συγγραφέας της θεωρίας της σχετικότητας διόρθωσε τις δικές του εξισώσεις, τις οποίες χρησιμοποίησε για να δικαιολογήσει τη διαστολή του Σύμπαντος. Τώρα το Hubble έδειξε ότι ο Αϊνστάιν είχε δίκιο. Ο χρόνος Hubble είναι το αντίστροφο της σταθεράς Hubble (t H = 1/H). Αυτός είναι ο χαρακτηριστικός χρόνος διαστολής του Σύμπαντος την τρέχουσα στιγμή.

Έσκασε και σκορπίστηκε

Εάν η σταθερά το 2016 είναι ίση με 66,93 ± 0,62 (km/s)/Mpc, τότε η επέκταση χαρακτηρίζεται επί του παρόντος από τα ακόλουθα ψηφία: (4,61 ± 0,05) 10 17 s ή (14,610 ± 0,016) 10 9 ετών. Και πάλι λίγο χιούμορ. Οι αισιόδοξοι λένε: είναι καλό που οι γαλαξίες «σκορπίζονται». Αν τους φανταστούμε να πλησιάζουν, αργά ή γρήγορα θα γινόταν Big Bang. Αλλά μαζί του ξεκίνησε η γέννηση του Σύμπαντος.

Οι γαλαξίες «όρμησαν» (άρχισαν να κινούνται) προς διαφορετικές κατευθύνσεις ταυτόχρονα. Αν η ταχύτητα αφαίρεσης δεν ήταν ανάλογη με την απόσταση, η θεωρία της έκρηξης δεν έχει νόημα. Μια άλλη παραγόμενη σταθερά είναι η απόσταση Hubble - το γινόμενο του χρόνου και της ταχύτητας του φωτός: D H = ct H = c/H. Την τρέχουσα στιγμή - (1,382 ± 0,015) 10 26 m ή (14,610 ± 0,016) 10 9 έτη φωτός.

Και πάλι για τη φουσκωτή μπάλα. Υπάρχει η άποψη ότι ακόμη και οι αστρονόμοι δεν ερμηνεύουν πάντα σωστά τη διαστολή του Σύμπαντος. Μερικοί ειδικοί πιστεύουν ότι φουσκώνει σαν λαστιχένια μπάλα, μη γνωρίζοντας κανέναν σωματικό περιορισμό. Ταυτόχρονα, οι ίδιοι οι γαλαξίες όχι μόνο απομακρύνονται από εμάς, αλλά και χαοτικά «τρέχουν» μέσα σε ακίνητα σμήνη. Άλλοι ισχυρίζονται ότι οι μακρινοί γαλαξίες «αποχωρούν» ως θραύσματα της Μεγάλης Έκρηξης, αλλά το κάνουν αυτό με ηρεμία.

Θα μπορούσε να γίνει νομπελίστας

Το Hubble προσπάθησε να κερδίσει το βραβείο Νόμπελ. Στα τέλη της δεκαετίας του 1940, προσέλαβε ακόμη και έναν διαφημιστικό πράκτορα (τώρα θα τον αποκαλούσαν διευθυντή δημοσίων σχέσεων) για να προωθήσει την επιχείρηση. Αλλά οι προσπάθειες ήταν μάταιες: δεν υπήρχε κατηγορία για αστρονόμους. Ο Έντουιν πέθανε το 1953 κατά τη διάρκεια επιστημονικής έρευνας. Για αρκετές νύχτες παρατήρησε εξωγαλαξιακά αντικείμενα.

Το τελευταίο του φιλόδοξο όνειρο έμεινε ανεκπλήρωτο. Αλλά ο επιστήμονας πιθανότατα θα χαιρόταν να αποκτήσει ένα διαστημικό τηλεσκόπιο το όνομά του. Και γενιές αδελφών στο μυαλό συνεχίζουν να εξερευνούν τον τεράστιο και υπέροχο χώρο. Κρύβει ακόμα πολλά μυστήρια. Πόσες ανακαλύψεις έχουμε μπροστά μας! Και οι παραγόμενες σταθερές Hubble σίγουρα θα βοηθήσουν έναν από τους νέους επιστήμονες να γίνει ο «Κοπέρνικος Νο. 3».

Προκαλώντας τον Αριστοτέλη

Τι θα αποδειχθεί ή θα καταρριφθεί, όπως όταν η θεωρία του απείρου, της αιωνιότητας και του αμετάβλητου του χώρου γύρω από τη Γη, την οποία υποστήριζε ο ίδιος ο Αριστοτέλης, έγινε κομμάτια; Απέδωσε συμμετρία και τελειότητα στο Σύμπαν. Η κοσμολογική αρχή επιβεβαιώθηκε: όλα ρέουν, όλα αλλάζουν.

Πιστεύεται ότι σε δισεκατομμύρια χρόνια οι ουρανοί θα είναι άδειοι και σκοτεινοί. Η επέκταση θα «παρασύρει» γαλαξίες πέρα ​​από τον κοσμικό ορίζοντα, από όπου το φως δεν θα μπορεί να φτάσει σε εμάς. Θα είναι η σταθερά Hubble σχετική με ένα άδειο Σύμπαν; Τι θα γίνει με την επιστήμη της κοσμολογίας; Θα εξαφανιστεί; Όλα αυτά είναι εικασίες.

Redshift

Στο μεταξύ, το τηλεσκόπιο Hubble τράβηξε μια φωτογραφία που δείχνει ότι είμαστε ακόμα μακριά από το παγκόσμιο κενό. Στους επαγγελματικούς κύκλους, υπάρχει η άποψη ότι η ανακάλυψη του Έντουιν Χαμπλ είναι πολύτιμη, αλλά όχι ο νόμος του. Ωστόσο, ήταν αυτός που αναγνωρίστηκε σχεδόν αμέσως στους επιστημονικούς κύκλους εκείνης της εποχής. Οι παρατηρήσεις της «κόκκινης μετατόπισης» όχι μόνο έχουν κερδίσει το δικαίωμα ύπαρξης, αλλά είναι επίσης σχετικές στον 21ο αιώνα.

Και σήμερα, όταν προσδιορίζουν την απόσταση από τους γαλαξίες, βασίζονται στην υπερανακάλυψη του επιστήμονα. Οι αισιόδοξοι λένε: ακόμα κι αν ο γαλαξίας μας παραμείνει ο μοναδικός, δεν θα «βαρεθούμε». Θα υπάρχουν δισεκατομμύρια νάνοι αστέρια και πλανήτες. Αυτό σημαίνει ότι θα υπάρχουν ακόμα «παράλληλοι κόσμοι» δίπλα μας που θα πρέπει να εξερευνηθούν.

Ένα από τα σημαντικότερα έργα του Έντουιν Χαμπλ ήταν η παρατήρηση του νεφελώματος που βρίσκεται στον αστερισμό της Ανδρομέδας. Μελετώντας το με έναν ανακλαστήρα εκατό ιντσών, ο επιστήμονας μπόρεσε να ταξινομήσει το νεφέλωμα ως κάποιου είδους αστρικό σύστημα. Το ίδιο ισχύει και για το νεφέλωμα στον αστερισμό του Τριγώνου, το οποίο έλαβε επίσης την ιδιότητα του γαλαξία. Η ανακάλυψη του Hubble διεύρυνε το εύρος του υλικού κόσμου. Τώρα το Σύμπαν άρχισε να μοιάζει με ένα χώρο γεμάτο γαλαξίες - γιγάντια σμήνη αστεριών. Ας εξετάσουμε τον νόμο που ανακάλυψε - τον νόμο του Hubble, έναν από τους πιο θεμελιώδεις νόμους της σύγχρονης κοσμολογίας.

Η σταθερά Hubble είναι Ν 0 = (67,80 ± 0,77) (km/s)/Mpc

Ιστορία και ουσία της ανακάλυψης

Ο κοσμολογικός νόμος που χαρακτηρίζει τη διαστολή του Σύμπαντος είναι πλέον γνωστός ακριβώς ως νόμος του Hubble. Αυτό είναι το πιο σημαντικό παρατηρητικό γεγονός στη σύγχρονη κοσμολογία. Βοηθά στην εκτίμηση του χρόνου διαστολής του Σύμπαντος. Οι υπολογισμοί γίνονται λαμβάνοντας υπόψη έναν συντελεστή αναλογικότητας που ονομάζεται σταθερά Hubble. Ο ίδιος ο νόμος έλαβε το σημερινό του καθεστώς αρχικά, ως αποτέλεσμα της δουλειάς του J. Lemaitre, και αργότερα του E. Hubble, ο οποίος χρησιμοποίησε τα ακίνητα για αυτό. Αυτά τα ενδιαφέροντα αντικείμενα έχουν περιοδικές αλλαγές στη φωτεινότητα, γεγονός που καθιστά δυνατό τον προσδιορισμό της αφαίρεσής τους αρκετά αξιόπιστα. Χρησιμοποιώντας τη σχέση περιόδου-φωτεινότητας, μέτρησε τις αποστάσεις από ορισμένους Κηφείδες.Αναγνώρισε επίσης τους γαλαξίες τους, γεγονός που κατέστησε δυνατό τον υπολογισμό των ακτινικών ταχυτήτων. Όλα αυτά τα πειράματα πραγματοποιήθηκαν το 1929.

Η τιμή του συντελεστή αναλογικότητας που εξήγαγε ο επιστήμονας ήταν περίπου 500 km/sec ανά 1 Mpc. Αλλά στην εποχή μας, οι παράμετροι των συντελεστών έχουν αλλάξει. Τώρα είναι 67,8 ± 0,77 km/sec ανά 1 Mpc. Αυτή η απόκλιση εξηγείται από το γεγονός ότι ο Hubble δεν έλαβε υπόψη τη διόρθωση της απορρόφησης, η οποία δεν είχε ανακαλυφθεί ακόμη στην εποχή του. Επιπλέον, οι ίδιες οι ταχύτητες των γαλαξιών δεν ελήφθησαν υπόψη, σε συνδυασμό με την ταχύτητα που είναι κοινή για την ομάδα των γαλαξιών. Θα πρέπει επίσης να ληφθεί υπόψη ότι η διαστολή του Σύμπαντος δεν σημαίνει την απλή διαστολή των γαλαξιών στο διάστημα. Αυτή είναι επίσης μια δυναμική αλλαγή στον ίδιο τον χώρο.

Σταθερά Hubble

Αυτό είναι ένα συστατικό του νόμου του Hubble, ο οποίος συσχετίζει την απόσταση από ένα αντικείμενο που βρίσκεται έξω από τον γαλαξία μας και την ταχύτητα αφαίρεσής του. Οι θέσεις αυτής της σταθεράς καθορίζουν τις μέσες ταχύτητες των γαλαξιών. Χρησιμοποιώντας τη σταθερά Hubble, μπορούμε να προσδιορίσουμε ότι ένας γαλαξίας, η απόσταση του οποίου είναι 10 Mpc, απομακρύνεται με ταχύτητα 700 km/sec. Και ένας γαλαξίας 100 Mpc μακριά θα έχει ήδη ταχύτητα 7000 km/sec. Μέχρι στιγμής, όλα τα εξαιρετικά βαθιά διαστημικά αντικείμενα που έχουν ανακαλυφθεί ταιριάζουν στο πλαίσιο του νόμου Hubble.

Σε μοντέλα όπου υπάρχει διαστελλόμενο Σύμπαν, η σταθερά Hubble αλλάζει την τιμή της με την πάροδο του χρόνου.

Το όνομα δικαιολογείται από τη σταθερότητά του σε όλα τα σημεία του Σύμπαντος, αλλά μόνο σε μια συγκεκριμένη χρονική στιγμή. Μερικοί αστρονόμοι παίζουν με αυτήν την αλλαγή αποκαλώντας τη σταθερά μεταβλητή.

Συμπεράσματα από το νόμο

Έχοντας διαπιστώσει ότι το νεφέλωμα της Ανδρομέδας ήταν ένας γαλαξίας που αποτελείται από μεμονωμένα αστέρια, το Hubble επέστησε την προσοχή στη μετατόπιση των φασματικών γραμμών ακτινοβολίας από γειτονικούς γαλαξίες. Η μετατόπιση μετατοπίστηκε στην κόκκινη πλευρά και ο επιστήμονας το χαρακτήρισε ως εκδήλωση του φαινομένου Doppler. Αποδείχθηκε ότι οι γαλαξίες, σε σχέση με τη Γη, απομακρύνονται. Περαιτέρω έρευνα βοήθησε να καταλάβουμε ότι οι γαλαξίες ξεφεύγουν πιο γρήγορα όσο πιο μακριά είναι από εμάς. Ήταν αυτό το γεγονός που καθόρισε ότι ο νόμος του Hubble είναι η κεντρομόλος διαστολή του Σύμπαντος με ταχύτητες που αυξάνονται με την απόσταση από τον παρατηρητή. Εκτός από το γεγονός ότι το Σύμπαν διαστέλλεται, ο νόμος καθορίζει ότι είχε και την αρχή του στο χρόνο. Για να κατανοήσετε αυτό το αξίωμα, πρέπει να προσπαθήσετε να αντιστρέψετε οπτικά τη συνεχιζόμενη επέκταση. Σε αυτή την περίπτωση, μπορείτε να φτάσετε στο σημείο εκκίνησης. Σε αυτό το σημείο -ένα μικρό κομμάτι πρωτούλης- συγκεντρώθηκε ολόκληρος ο όγκος του σημερινού Σύμπαντος.

Ο νόμος του Hubble μπορεί επίσης να ρίξει φως στην ηλικία του κόσμου μας. Εάν η απομάκρυνση όλων των γαλαξιών έγινε αρχικά με την ίδια ταχύτητα που παρατηρείται τώρα, τότε ο χρόνος που έχει περάσει από την αρχή της διαστολής είναι η ίδια η αξία της ηλικίας. Με την τρέχουσα τιμή της σταθεράς Hubble (67,8 ± 0,77 km/sec ανά 1 Mpc), η ηλικία του Σύμπαντος μας υπολογίζεται σε (13,798 ± 0,037). 10 9 χρονών.

Το νόημα στην αστρονομία

Ο Αϊνστάιν εκτίμησε πολύ το έργο του Χαμπλ και ο νόμος έλαβε γρήγορα αναγνώριση στην επιστήμη. Ήταν οι παρατηρήσεις του Hubble (με τον Humason) για μετατοπίσεις στο κόκκινο που έκαναν εύλογο να υποθέσουμε ότι το Σύμπαν δεν είναι ακίνητο. Ο νόμος που διατύπωσε ο μεγάλος επιστήμονας έγινε στην πραγματικότητα μια ένδειξη ότι υπάρχει μια συγκεκριμένη δομή στο Σύμπαν που επηρεάζει την ύφεση των γαλαξιών. Έχει την ιδιότητα να εξομαλύνει τις ανομοιογένειες της κοσμικής ύλης. Εφόσον οι γαλαξίες που υποχωρούν δεν επιβραδύνουν, όπως θα έπρεπε να οφείλονται στη δράση της δικής τους βαρύτητας, πρέπει να υπάρχει κάποιο είδος δύναμης που τους σπρώχνει. Και αυτή η δύναμη ονομάζεται σκοτεινή ενέργεια, η οποία έχει περίπου το 70% της συνολικής μάζας/ενέργειας του ορατού Σύμπαντος.

Επί του παρόντος, οι αποστάσεις από μακρινούς γαλαξίες και κβάζαρ υπολογίζονται χρησιμοποιώντας το νόμο του Hubble. Το κύριο πράγμα είναι ότι πραγματικά αποδεικνύεται αληθινό για ολόκληρο το Σύμπαν, απεριόριστο σε χώρο και χρόνο. Εξάλλου, δεν γνωρίζουμε ακόμη τις ιδιότητες της σκοτεινής ύλης, οι οποίες μπορεί κάλλιστα να διορθώσουν οποιεσδήποτε ιδέες και νόμους.

1. Ο νόμος του Hubble. Νόμος Newton-Hubble.

Βιβλιογραφία

ο νόμος του Χαμπλ. Νόμος Newton-Hubble

Ο νόμος του Hubble (ο νόμος της καθολικής ύφεσης των γαλαξιών) είναι ένας εμπειρικός νόμος που συσχετίζει την ερυθρή μετατόπιση των γαλαξιών και την απόσταση από αυτούς με γραμμικό τρόπο:

όπου z είναι η ερυθρή μετατόπιση του γαλαξία, D είναι η απόσταση από αυτόν, H0 είναι ο συντελεστής αναλογικότητας, που ονομάζεται σταθερά Hubble. Σε μια μικρή τιμή z, ικανοποιείται η κατά προσέγγιση ισότητα cz=Vr, όπου Vr είναι η ταχύτητα του γαλαξία κατά μήκος της οπτικής γραμμής του παρατηρητή, c είναι η ταχύτητα του φωτός. Στην περίπτωση αυτή, ο νόμος παίρνει την κλασική μορφή:

Αυτή η ηλικία είναι ο χαρακτηριστικός χρόνος διαστολής του Σύμπαντος αυτή τη στιγμή και, μέχρι συντελεστή 2, αντιστοιχεί στην ηλικία του Σύμπαντος που υπολογίζεται χρησιμοποιώντας το τυπικό κοσμολογικό μοντέλο Friedmann.

Το 1913-1914, ο Αμερικανός αστρονόμος Vesto Slifer διαπίστωσε ότι το νεφέλωμα της Ανδρομέδας και περισσότερα από δώδεκα ουράνια αντικείμενα κινούνταν σε σχέση με το Ηλιακό Σύστημα με τεράστιες ταχύτητες (περίπου 1000 km/sec). Αυτό σήμαινε ότι όλα βρίσκονταν εκτός του Γαλαξία (προηγουμένως, πολλοί αστρονόμοι πίστευαν ότι τα νεφελώματα ήταν πλανητικά συστήματα που σχηματίζονταν στον Γαλαξία μας).

Ένα άλλο σημαντικό αποτέλεσμα: όλα τα νεφελώματα που εξέτασε ο Slipher, εκτός από 3, απομακρύνονταν από το Ηλιακό Σύστημα. Το 1917-1922, ο Slipher έλαβε πρόσθετα δεδομένα που επιβεβαιώνουν ότι η ταχύτητα σχεδόν όλων των εξωγαλαξιακών νεφελωμάτων κατευθύνεται μακριά από τον Ήλιο. Ο Άρθουρ Έντινγκτον, με βάση τα κοσμολογικά μοντέλα της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας που συζητήθηκαν εκείνα τα χρόνια, πρότεινε ότι αυτό το γεγονός αντανακλά έναν γενικό φυσικό νόμο: το Σύμπαν διαστέλλεται και όσο πιο μακριά είναι ένα αστρονομικό αντικείμενο από εμάς, τόσο μεγαλύτερη είναι η σχετική του ταχύτητα.

Ο τύπος του νόμου για τη διαστολή του Σύμπαντος καθιερώθηκε πειραματικά για τους γαλαξίες από τον Βέλγο επιστήμονα Georges Lemaitre το 1927, και αργότερα από το διάσημο E. Hubble το 1929 χρησιμοποιώντας ένα τηλεσκόπιο 100 ιντσών, το οποίο αναλύει τους κοντινούς γαλαξίες σε αστέρια. Μεταξύ αυτών ήταν και οι Κηφείδες, χρησιμοποιώντας τη σχέση περιόδου-φωτεινότητας των οποίων, το Hubble μέτρησε την απόσταση από αυτούς, καθώς και την ερυθρή μετατόπιση των γαλαξιών, που καθιστά δυνατό τον προσδιορισμό της ακτινικής τους ταχύτητας.

Ο συντελεστής αναλογικότητας που ελήφθη από το Hubble ήταν περίπου 500 km/s ανά megaparsec. Η σύγχρονη τιμή είναι 73,8 ± 2,4 km/s ανά megaparsec. Μια τέτοια σημαντική διαφορά διασφαλίζεται από δύο παράγοντες: την απουσία διόρθωσης σημείου μηδέν για τη σχέση περιόδου-φωτεινότητας για εξαφάνιση (η οποία δεν είχε ακόμη ανακαλυφθεί) και η σημαντική συμβολή των δικών της ταχυτήτων στη συνολική ταχύτητα για την τοπική ομάδα των γαλαξιών.

Από την άποψη της κλασικής μηχανικής, ο νόμος του Hubble μπορεί να εξηγηθεί ξεκάθαρα ως εξής. Μια φορά κι έναν καιρό, το Σύμπαν σχηματίστηκε ως αποτέλεσμα της Μεγάλης Έκρηξης. Τη στιγμή της έκρηξης, διαφορετικά σωματίδια ύλης (θραύσματα) έλαβαν διαφορετικές ταχύτητες. Όσοι από αυτούς έλαβαν υψηλές ταχύτητες, κατά συνέπεια, έχουν καταφέρει να πετάξουν πιο μακριά από αυτούς που έλαβαν χαμηλότερες ταχύτητες. Εάν πραγματοποιήσουμε έναν αριθμητικό υπολογισμό, αποδεικνύεται ότι η εξάρτηση της απόστασης από την ταχύτητα αποδεικνύεται γραμμική. Επιπλέον, αποδεικνύεται ότι αυτή η εξάρτηση είναι ίδια για όλα τα σημεία στο διάστημα, δηλαδή, από τις παρατηρήσεις των ιπτάμενων θραυσμάτων είναι αδύνατο να βρεθεί το σημείο έκρηξης: από την άποψη κάθε θραύσματος, βρίσκεται στο κέντρο . Ωστόσο, παρά αυτή τη σαφήνεια, θα πρέπει να θυμόμαστε ότι η διαστολή του Σύμπαντος δεν πρέπει να περιγράφεται από την κλασική μηχανική, αλλά από τη γενική θεωρία της σχετικότητας.

Το πρώτο σημείο αφορά αν οι παρατηρήσεις λαμβάνουν υπόψη το γεγονός ότι επειδή το φως ταξιδεύει από τους γαλαξίες για εκατομμύρια χρόνια, τους παρατηρούμε στο παρελθόν. Ως αποτέλεσμα, αφού απομακρύνονται από εμάς, αυτή τη στιγμή θα πρέπει να είναι πιο μακριά. Ερώτηση: για ποια από τις δύο αποστάσεις καθορίζεται η εξάρτηση του Hubble; Απάντηση: Μέχρι τα μέσα του 20ου αιώνα, αυτό δεν είχε σημασία. Το γράφημα Hubble δείχνει ότι οι υψηλότερες ταχύτητες των γαλαξιών που εξέτασε το Hubble ήταν έως και 1000 km/s. Κατ 'αρχήν, αυτή είναι μια υψηλή ταχύτητα, αλλά κατά τη διάρκεια του χρόνου που το φως ταξίδευε από αυτούς στη Γη, κατάφεραν να μετακινηθούν μόνο ένα μικρό ποσοστό της συνολικής απόστασης.

Το δεύτερο σημείο είναι ότι η διαστολή του Σύμπαντος δεν είναι μια απλή διαστολή γαλαξιών σε κενό χώρο. Βρίσκεται στη δυναμική αλλαγή του ίδιου του χώρου. Η αποτυχία κατανόησης αυτού του γεγονότος συχνά οδηγεί τους συγγραφείς ακόμη και σοβαρής λογοτεχνίας σε λανθασμένα συμπεράσματα. Για παράδειγμα, λέγεται συχνά ότι η ταχύτητα διαφυγής των γαλαξιών δεν πρέπει να υπερβαίνει την ταχύτητα του φωτός και επομένως, σε εκείνες τις αποστάσεις όπου αυτό πρέπει να παρατηρηθεί, θα πρέπει επίσης να παρατηρούνται αποκλίσεις από το νόμο του Hubble. Αυτό δεν είναι αλήθεια: σύμφωνα με τη γενική θεωρία της σχετικότητας, οι γαλαξίες που διαφεύγουν ταχύτερα από το φως πρέπει να υπάρχουν και να παρατηρούνται.

Αρκετά χρόνια πριν από την πειραματική ανακάλυψη του νόμου του Hubble, ο Alexander Friedman εξήγαγε θεωρητικά λύσεις στην εξίσωση του Αϊνστάιν για ολόκληρο το Σύμπαν, και ως αποτέλεσμα διαπιστώθηκε ότι εάν η κατανομή της ύλης σε αυτό είναι ομοιόμορφη κατά μέσο όρο, τότε είτε συστέλλεται είτε επεκτείνεται, και στην τελευταία περίπτωση θα πρέπει να τηρείται ο γραμμικός νόμος μεταξύ της απόστασης και της ταχύτητας διαφυγής. Αυτό το χαρακτηριστικό των λύσεων του Friedmann ταυτίστηκε αμέσως με το φαινόμενο που ανακάλυψε το Hubble.

Σύμφωνα με αυτό το (γενικά αποδεκτό) μοντέλο, η κοσμολογική μετατόπιση προς το κόκκινο δεν μπορεί να ερμηνευτεί ως το φαινόμενο Doppler, καθώς η ταχύτητα που προκύπτει από το παρατηρούμενο z χρησιμοποιώντας τους τύπους για αυτό το φαινόμενο δεν αντιστοιχεί (μόνο περίπου ίση) σε οποιαδήποτε ταχύτητα με την έννοια του μια αλλαγή στην κοσμολογική απόσταση μεταξύ των γαλαξιών. Οι γαλαξίες είναι ακίνητοι (εκτός από τις ιδιόμορφες ταχύτητες τους), και ο χώρος διαστέλλεται, γεγονός που προκαλεί την επέκταση του κυματοειδούς πακέτου. (Δείτε το άρθρο Cosmological redshift). Η σχέση είναι κατά προσέγγιση, ενώ η ισότητα

όπου είναι η απόσταση σε μια δεδομένη στιγμή, υπάρχει μια ακριβής ισότητα, δηλαδή, η μετατόπιση προς το ερυθρό σχετίζεται γραμμικά με την απόσταση μόνο κατά προσέγγιση για τους κοντινούς γαλαξίες και η ταχύτητα αφαίρεσής τους αυξάνεται γραμμικά με την απόσταση ακριβώς. Έτσι, στον τελευταίο τύπο, η ταχύτητα V δεν αντιστοιχεί στην ταχύτητα που υπολογίζεται από το φαινόμενο Doppler.

Κατά τη διαδικασία επέκτασης, εάν εμφανίζεται ομοιόμορφα, η σταθερά Hubble θα πρέπει να μειωθεί και ο δείκτης "0" όταν τη συμβολίζει υποδηλώνει ότι η τιμή του H0 αναφέρεται στη σύγχρονη εποχή. Το αντίστροφο της σταθεράς Hubble θα πρέπει σε αυτή την περίπτωση να είναι ίσο με το χρόνο που έχει περάσει από την έναρξη της διαστολής, δηλαδή την ηλικία του Σύμπαντος.

Η τιμή H0 προσδιορίζεται από παρατηρήσεις γαλαξιών, οι αποστάσεις προς τους οποίους μετρώνται χωρίς τη βοήθεια μετατόπισης στο κόκκινο (κυρίως από τα φωτεινότερα αστέρια ή τους Κηφείδες). Οι περισσότερες ανεξάρτητες εκτιμήσεις του H0 δίνουν μια τιμή 70--80 km/s ανά megaparsec για αυτήν την παράμετρο. Αυτό σημαίνει ότι οι γαλαξίες που βρίσκονται σε απόσταση 100 megaparsec απομακρύνονται από εμάς με ταχύτητα 7000-8000 km/s. Επί του παρόντος, η πιο αξιόπιστη (αν και εξαρτώμενη από το μοντέλο) εκτίμηση θεωρείται ότι είναι Н0 = (73,8 ± 2,4) km/(s·Mpc).

Το πρόβλημα της εκτίμησης του H0 περιπλέκεται από το γεγονός ότι, εκτός από τις κοσμολογικές ταχύτητες που οφείλονται στη διαστολή του Σύμπαντος, οι γαλαξίες έχουν επίσης τις δικές τους (ιδιόμορφες) ταχύτητες, οι οποίες μπορεί να είναι αρκετές εκατοντάδες km/s (για μέλη μαζικών σμηνών γαλαξιών - περισσότερα από 1000 km/s). Αυτό οδηγεί στο γεγονός ότι ο νόμος του Hubble εκπληρώνεται ελάχιστα ή δεν ικανοποιείται καθόλου για αντικείμενα που βρίσκονται σε απόσταση μικρότερη από 10-15 εκατομμύρια έτη φωτός. χρόνια, δηλαδή ακριβώς για εκείνους τους γαλαξίες των οποίων οι αποστάσεις προσδιορίζονται πιο αξιόπιστα χωρίς μετατόπιση προς το κόκκινο.

Ο νόμος του Hubble δεν ικανοποιείται επίσης ελάχιστα για γαλαξίες σε πολύ μεγάλες αποστάσεις (δισεκατομμύρια έτη φωτός), που αντιστοιχούν στην τιμή z > 1. Οι αποστάσεις από αντικείμενα με τόσο μεγάλη μετατόπιση στο κόκκινο γίνονται σαφείς, καθώς εξαρτώνται από το αποδεκτό μοντέλο του Σύμπαντος και σχετικά με τη στιγμή που σχετίζονται με το χρόνο. Σε αυτήν την περίπτωση, μόνο η μετατόπιση προς το κόκκινο χρησιμοποιείται συνήθως ως μέτρο απόστασης.

Στην εποχή μας, οι παρατηρήσεις υπέρ της ύπαρξης της σκοτεινής ενέργειας έχουν προφανώς αποκαλύψει αποκλίσεις από τον γραμμικό νόμο του Hubble (όπως η σχέση μεταξύ της παρατηρούμενης μετατόπισης προς το κόκκινο και της απόστασης). Ανακαλύφθηκε ότι το Σύμπαν μας φαίνεται να διαστέλλεται με επιταχυνόμενο ρυθμό. Αυτό το γεγονός δεν ακυρώνει τον νόμο του Χαμπλ, εάν κατανοηθεί ως εξάρτηση από την απόσταση σε μια δεδομένη συγκεκριμένη χρονική στιγμή, δηλαδή εάν λάβουμε υπόψη ότι παρατηρούμε μακρινά αντικείμενα στο παρελθόν.

γαλαξιακό γεωειδές μετατόπισης hubble

2. Τι είναι ένα «γεωειδές», τα χαρακτηριστικά του, το σχήμα του. Γιατί η Γη έχει αυτό το συγκεκριμένο σχήμα;

Η φυσική φιγούρα της Γης περιορίζεται από την επιφάνεια των ηπείρων, των θαλασσών και των ωκεανών. Αντικείμενο μελέτης είναι η μορφή του συμπαγούς κελύφους της Γης - η επιφάνεια της γης, ο πυθμένας των θαλασσών και των ωκεανών. Το φυσικό σχήμα της Γης έχει πολύπλοκο σχήμα, επομένως, για τη μελέτη του, καθώς και για την επίλυση θεωρητικών και εφαρμοσμένων προβλημάτων γεωδαισίας, εισάγονται απλούστερα σχήματα σύγκρισης, μεταξύ των οποίων σημαντική θέση κατέχει το γεωειδές.

Μια επιφάνεια που είναι παντού κάθετη στις ράβδους ονομάζεται επίπεδη. Η γη δημιουργεί αμέτρητες επίπεδες επιφάνειες γύρω της.

Μόνο μια επίπεδη επιφάνεια διέρχεται από ένα σημείο στο χώρο. Από τη σκοπιά της μηχανικής, μια επίπεδη επιφάνεια είναι μια επιφάνεια ίσου δυναμικού βαρύτητας και αντιπροσωπεύει ένα σχήμα ισορροπίας ενός υγρού ή παχύρρευστου περιστρεφόμενου σώματος που σχηματίζεται υπό την επίδραση ελκτικών και φυγόκεντρων δυνάμεων.

Μεταξύ των πολλών επίπεδων επιφανειών, διακρίνεται μία - η κύρια, η οποία, με την πρόταση του Listing (1871), ονομάστηκε γεωειδές, που σημαίνει «όμοια με τη γη». Η επιφάνεια του γεωειδούς συμπίπτει με την επιφάνεια των θαλασσών και των ωκεανών στην ήρεμη κατάσταση και συνεχίζει νοερά κάτω από τις ηπείρους. Διέρχεται από την αρχή της μέτρησης ύψους και μερικές φορές ονομάζεται επιφάνεια αναφοράς.

Η επιφάνεια του γεωειδούς είναι ακόμα αρκετά δύσκολο να μελετηθεί. Περιγράφεται με άπειρες σειρές, τις λεγόμενες επεκτάσεις σε σφαιρικές συναρτήσεις. Αν αφήσουμε έναν πεπερασμένο αριθμό όρων στη σειρά, λαμβάνουμε το ένα ή το άλλο συγκεκριμένο μοντέλο του γεωειδούς. Το απλούστερο μοντέλο του γεωειδούς είναι μια σφαίρα, μετά ένα ελλειψοειδές περιστροφής· τα επόμενα μοντέλα δεν προσφέρονται για απλή γεωμετρική ερμηνεία. Επομένως, μελετώνται οι αποκλίσεις του γεωειδούς από κάποιο σχήμα σύγκρισης· κατά κανόνα, αυτό θα είναι ένα διαξονικό ελλειψοειδές.

Το πραγματικό σχήμα της επιφάνειας της Γης, με τις ανωμαλίες και τις συνεχείς αλλαγές με την πάροδο του χρόνου, είναι απείρως πολύπλοκο. Είναι σχεδόν αδύνατο να το προσδιορίσουμε για κάθε χρονική στιγμή και δεν είναι απαραίτητο. Οι τοπογράφοι εισήγαγαν την έννοια του «γεωειδούς» - μια φανταστική επιφάνεια που αντικατοπτρίζει με αρκετά ακρίβεια την πραγματική επιφάνεια του πλανήτη μας και ταυτόχρονα είναι προσβάσιμη για πρακτική μελέτη.

Κυριολεκτικά, "γεωειδές" σημαίνει "όμοιο με τη γη". Πρόκειται για μια επιφάνεια που συμπίπτει κατά προσέγγιση με την ήρεμη επιφάνεια του Παγκόσμιου Ωκεανού και τις κάθετες στις οποίες σε κάθε σημείο υπάρχουν βαρέλια. Συνεχίζοντας αυτή την επιφάνεια κάτω από τις ηπείρους έτσι ώστε σε όλα τα σημεία να παραμένει επίπεδη, δηλαδή κάθετα στη γραμμή του βάθρου, παίρνουμε την πλήρη επιφάνεια του γεωειδούς.

Η μελέτη του σχήματος του γεωειδούς είναι το κύριο καθήκον της ανώτερης γεωδαισίας. Αυτή η εργασία αποτελείται από δύο μέρη: τον προσδιορισμό του παραμετρικού ελλειψοειδούς που βρίσκεται πλησιέστερα στο γεωειδές και τη θέση των επιμέρους σημείων του γεωειδούς σε σχέση με το ελλειψοειδές. Φυσικά, στην επίλυση αυτών των προβλημάτων συμμετέχουν και οι βαρυγράφοι. Είναι αλήθεια ότι οι βαρυμετρικές μέθοδοι καθιστούν δυνατό τον προσδιορισμό μόνο του σχήματος, αλλά όχι των διαστάσεων του γεωειδούς. Γι' αυτό ο συνδυασμός γεωδαιτικών και βαρυμετρικών μεθόδων κατά τη μελέτη του σχήματος της Γης είναι απολύτως απαραίτητος.

Θεωρητικά, το σχήμα του γεωειδούς μπορεί να αναπαρασταθεί ως εξής. Σε κάθε σημείο της Γης υπάρχει ένα λεγόμενο δυναμικό βαρύτητας - μια ποσότητα που χαρακτηρίζει την ένταση, την «τάση» αυτής της δύναμης. Το δυναμικό βαρύτητας μπορεί να αναπαρασταθεί μαθηματικά ως το άθροισμα ενός άπειρου αριθμού όρων, καθένας από τους οποίους ονομάζεται αρμονική. Όσο περισσότερους όρους παίρνουμε, τόσο ακριβέστερα εκφράζουμε το βαρυτικό δυναμικό, το οποίο καθορίζει το σχήμα του γεωειδούς.

Όπως γνωρίζουμε, γεωλογικά, η Γη είναι ένας ενεργός πλανήτης. Τα στρώματα που σχηματίζουν τη Γη έχουν διαφορετικές πυκνότητες και υπόκεινται συνεχώς σε γεωλογικές διεργασίες, τεκτονικές κινήσεις στρωμάτων, μετατόπιση ηπείρων, μετατόπιση του κέντρου αδράνειας (αν και ελάχιστη), φαινόμενα όπως παλίρροιες, ατμοσφαιρικά φαινόμενα που συμβαίνουν στην υδρόσφαιρα και ατμόσφαιρα - όλα αυτά τα φαινόμενα και συν την ανθρώπινη παρέμβαση προκαλούν αλλαγές σε ορισμένες περιοχές της επιφάνειας της γης. Αυτό προκαλεί συνεχείς αλλαγές στο σχήμα του γεωειδούς της Γης.

Αν λάβουμε υπόψη ότι η απόσταση από το κέντρο της Γης στην επιφάνειά της είναι σταθερή (στις υψηλότερες κορυφές δεν υπάρχει μεγαλύτερη από 1-2 cm μείωση ή αύξηση ετησίως), και η ποσότητα των πόρων μέσα στη Γη σχεδόν δεν αλλάζει και, αγνοώντας άλλες επιρροές, μπορείτε εύκολα να υποστηρίξετε ότι ο κύριος λόγος για τις μικρές διαφορές στη βαρύτητα στην επιφάνεια της Γης είναι οι αλλαγές στη μάζα στην επιφάνεια. Το λιώσιμο του πάγου μειώνει το βάρος σε ορισμένα σημεία και τα φράγματα αυξάνουν το βάρος σε άλλα μέρη, τα οποία παίζουν σημαντικό ρόλο στις διαφορές στη βαρύτητα στην επιφάνεια της Γης. Με βάση αυτές τις πληροφορίες, οι επιστήμονες μπορούν να χρησιμοποιήσουν βαρυτικές μετρήσεις για να προσδιορίσουν πού και πώς αλλάζει η μάζα. Γιατί όταν μια μάζα αλλάζει θέση, αυτή η περιοχή υφίσταται αλλαγές στη βαρύτητα.

Με τη βοήθεια βαρυτικών μετρήσεων, μπορούν να προσδιοριστούν ακόμη και οι παραμικρές αλλαγές στις μάζες. Αλλαγές στη θέση ενός σώματος στην επιφάνεια της Γης σημαίνει αλλαγή της βαρύτητας σε αυτήν την περιοχή. Συνοπτικά, οι μετρήσεις βαρύτητας είναι η πιο σημαντική πηγή δεδομένων που χρησιμοποιούνται για την κατανόηση των αλλαγών στο γεωειδές και επιπλέον για την κατανόηση των φαινομένων που προκαλούν αυτές τις αλλαγές. Για τον προσδιορισμό των θέσεων μαζών που έχουν μετατοπιστεί στην επιφάνεια της Γης από το ένα μέρος στο άλλο ή, με άλλα λόγια, σε ποιο μέρος της Γης το βάρος έχει αυξηθεί ή μειωθεί, χρησιμοποιείται η μέθοδος μέτρησης της βαρύτητας με δορυφόρους. Οι πιο πρόσφατες δορυφορικές τεχνολογίες που χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση και την παρακολούθηση αλλαγών στη βαρύτητα είναι ο δορυφόρος GOCE της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας και ο δορυφόρος GRACE της NASA. Το GOCE σχεδιάζεται να παρακολουθεί με ακρίβεια το βαρυτικό πεδίο της Γης καθώς πετά γύρω από την τροχιά του. Πετώντας πάνω από περιοχές όπου η βαρύτητα είναι ισχυρή ή ασθενής, ο δορυφόρος ανιχνεύει διαφορές στη βαρύτητα χρησιμοποιώντας σήματα που αποστέλλονται από το όργανο βαθμονομητή. Και οι δορυφόροι GRACE είναι δίδυμοι δορυφόροι τοποθετημένοι στην ίδια τροχιά σε απόσταση 220 m ο ένας από τον άλλο και σε υψόμετρο 500 km από τη Γη. Χρησιμοποιώντας σήματα μικροκυμάτων, οι δορυφόροι μετρούν την απόσταση μεταξύ τους με τέτοια ακρίβεια που μπορούν να ανιχνεύσουν αλλαγές μικρότερες από το ένα εκατοστό του πλάτους μιας ανθρώπινης τρίχας. Ταυτόχρονα, η απόσταση μεταξύ τους και ενός σημείου στην επιφάνεια της Γης μετράται εξίσου με ακρίβεια. Χρησιμοποιώντας αυτές τις μετρήσεις, μπορούμε να υπολογίσουμε τη διαφορά στη βαρύτητα. Τα δορυφορικά δεδομένα GRACE παρέχουν 1000 φορές μεγαλύτερη ακρίβεια από τα τρέχοντα συστήματα ανίχνευσης βαρύτητας. Οι επιστήμονες που θέλουν να επωφεληθούν από αυτούς τους νέους δορυφόρους έχουν κάνει πολλή δουλειά και μπόρεσαν να εντοπίσουν πολλά ενδιαφέροντα φαινόμενα που προκάλεσαν αλλαγές στο γεωειδές και εντόπισαν τις αιτίες αυτών των φαινομένων.

Τεράστια κύματα στην επιφάνεια της θάλασσας, που προέκυψαν ως αποτέλεσμα σεισμού μεγέθους 9,0 βαθμών της κλίμακας Ρίχτερ που σημειώθηκε στο νησί της Σουμάτρα το 2004, προκάλεσαν την εμφάνιση μιας ευθύγραμμης προεξοχής ύψους περίπου 6 μέτρων στην ακτή. Σύμφωνα με τον δορυφόρο GOCE, μια μετατόπιση του κέντρου αδράνειας στην επιφάνεια της Γης σε αυτή την περιοχή προκάλεσε μια μετατόπιση γεωειδών 18 mm. Αυτό θεωρείται μια αρκετά υψηλή τιμή για την αλλαγή του γεωειδούς.

Οι αλλαγές στη μάζα των πολικών παγοκάλυψης επηρεάζουν επίσης τις αλλαγές στο γεωειδές. Σύμφωνα με στοιχεία που ελήφθησαν από τους δορυφόρους GRACE, οι πάγοι της Γροιλανδίας και της Ανταρκτικής λιώνουν πολύ πιο γρήγορα από το αναμενόμενο. Ο λιωμένος πάγος αυξάνει το επίπεδο των ωκεανών του κόσμου κατά 0,41 mm κάθε χρόνο και το βάρος του νερού που προκύπτει από το λιώσιμο των πάγων προκαλεί αλλαγή στο σχήμα της Γης.

Μία από τις ενδιαφέρουσες πληροφορίες που ελήφθησαν από τα δεδομένα βαρύτητας του δορυφόρου GRACE είναι το μεγαλύτερο φράγμα στον κόσμο, το φράγμα Three Gorges στην Κίνα, το οποίο προκάλεσε μια αλλαγή στη βαρύτητα στην επιφάνεια της Γης. Το φράγμα κατασκευάζεται για την κατασκευή μιας δεξαμενής μήκους 600 km και πλάτους 112 km. Με την ολοκλήρωση της κατασκευής του σώματος του φράγματος, η δεξαμενή θα περιέχει 39,3 δισεκατομμύρια m3 νερού και το βάθος του νερού θα φτάσει τα 175 μέτρα. Καθώς αυξάνεται η στάθμη του νερού, 1,5 δισεκατομμύριο άνθρωποι θα αναγκαστούν να εγκαταλείψουν τα σπίτια τους. Διαπιστώθηκε ότι το τεράστιο φορτίο νερού που συσσωρεύτηκε στα ολοκληρωμένα τμήματα του φράγματος αύξησε το μέγεθος της βαρύτητας σε αυτό το μέρος. Επομένως, το σχήμα της Γης ή η δομή του γεωειδούς έχει αλλάξει λόγω του υδατικού φορτίου σε αυτό το μέρος.

Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι η κατασκευή τέτοιων κατασκευών και υπό την επίδραση άλλων επεμβάσεων, το σχήμα της Γης γίνεται όλο και πιο στρογγυλό. Υποτίθεται ότι ο λόγος για αυτό ήταν η αποδυνάμωση του φορτίου των παγετώνων στον φλοιό της γης που παρατηρήθηκε με το τέλος της εποχής των παγετώνων, ειδικά στους πόλους. Σε ορισμένες περιοχές της Σκανδιναβίας και του Καναδά, λόγω της τήξης των παγετώνων, η Γη αυξάνεται κατά 1 εκατοστό κάθε χρόνο. Θεωρείται επίσης ότι ο λόγος για τη στρογγυλοποίηση μπορεί να είναι τα ωκεάνια ρεύματα, τα οποία αλλάζουν την κατεύθυνση τους και κατευθύνονται όλο και περισσότερο προς τον ισημερινό. Τα ωκεάνια ρεύματα μετακινούν τα νερά των λιωμένων παγετώνων στον ισημερινό, γεγονός που προκαλεί αύξηση του φορτίου στην περιοχή του ισημερινού. Η μάζα μειώνεται στους πόλους και αυξάνεται στον ισημερινό, γεγονός που συμβάλλει σε αλλαγές στο σχήμα της Γης.

Πολλοί επιστήμονες πιστεύουν ότι πολλές αλλαγές στο σχήμα της Γης οφείλονται στην κλιματική αλλαγή. Δυστυχώς, πρέπει να σημειωθεί ότι στην έκθεση για την εξαετή εργασία της Διακυβερνητικής Επιτροπής για την Κλιματική Αλλαγή, ανακοινώθηκε ότι οι άνθρωποι ευθύνονται για το 90% της υπερθέρμανσης του πλανήτη. Ως αποτέλεσμα αυτών των φαινομένων, η γεωειδική δομή της γερασμένης Γης γίνεται όλο και πιο στρογγυλή κάθε μέρα. Λόγω της στρογγυλοποίησης, η ακτίνα της Γης αυξάνεται ετησίως κατά 0,4-0,8 mm 11 . Φαινόμενα που μπορεί να επηρεάσουν την αλλαγή βρίσκονται υπό συνεχή παρατήρηση από τους επιστήμονες. Σύμφωνα με τους επιστήμονες, οι αλλαγές στο γεωειδές που συμβαίνουν ως αποτέλεσμα μετατοπίσεων μάζας παίζουν σημαντικό ρόλο στη δυναμική της Γης. Η μετατόπιση λοιπόν των μαζών, που καθορίζεται από τις αλλαγές της βαρύτητας, είναι ο λόγος για την επιβράδυνση της ταχύτητας περιστροφής της Γης γύρω από τον άξονά της. Πιστεύεται ότι μια αλλαγή στην ταχύτητα περιστροφής της Γης μπορεί να οδηγήσει σε αλλαγή στη ζώνη ώρας της ημέρας. Με βάση όλα αυτά, μπορούμε να πούμε ότι στο μέλλον η ζώνη 24 ωρών μπορεί να επιμηκυνθεί παράλληλα με την επιβράδυνση της περιστροφής.

Βιβλιογραφία

1. Guseikhanov M.K., Radzhabov O.R. Έννοιες της σύγχρονης φυσικής επιστήμης. - Μ., 2004.

2. Dubiishcheva T.Ya. Έννοιες της σύγχρονης φυσικής επιστήμης. - Μ., 2003.

3. Έννοιες της σύγχρονης φυσικής επιστήμης. / Εκδ. V.N. Lavrienko, V.P. Ρατνίκοβα. Μ.: ΕΝΟΤΗΤΑ, 1997.

4. Hawking S. Από τη Μεγάλη Έκρηξη στις μαύρες τρύπες. - Μ.: Μιρ, 1990.

5. Shatkin G.A. Ο πλανήτης μας - Γη // Επιστήμη και ζωή. -1999. - Νο 5.

6. Υλικά της Wikipedia. Δωρεάν Εγκυκλοπαίδεια:

Παρόμοια έγγραφα

Η εξέλιξη των ιδεών για τη δομή του Σύμπαντος και την προέλευσή του. Η διαστολή του Σύμπαντος είναι το μεγαλύτερο φυσικό φαινόμενο που γνωρίζει η ανθρωπότητα. Ο όρος «κόκκινη μετατόπιση» και η χρήση του για αναφορά σε κοσμολογικά και βαρυτικά φαινόμενα.

περίληψη, προστέθηκε 26/01/2010


Μια σύντομη περιγραφή του Σύμπαντος και των κοσμολογικών του μοντέλων. Μοντέλο του Μεγάλου Vibuhu. Η ουσία του φωτομετρικού παραδόξου του Olbers. Η φύση της υπολειμματικής δόνησης. Πληθωριστικό μοντέλο του κόσμου. νόμος του Hubble (ο νόμος της ριζικής διασποράς των γαλαξιών), yogo zmіst.

εργασία μαθήματος, προστέθηκε 24/05/2016


Έννοιες της κοσμολογίας: υποθέσεις του Α. Αϊνστάιν, θεωρίες του Α. Φρίντμαν, ο εμπειρικός νόμος του Χαμπλ, οι υποθέσεις του G. Gamow, οι θεωρίες των κειμηλίων των A. Penzis και R. Wilson. Μοντέλο του Κόσμου: το μεγάλο εξόγκωμα, το στάδιο της εξέλιξης στην εποχή. δομή γιόγκο.

περίληψη, προστέθηκε 23/08/2010


Σύγχρονες ιδέες για το αναπτυσσόμενο Σύμπαν, τις διεργασίες που λαμβάνουν χώρα σε αυτό και τα χαρακτηριστικά τους. «Κυτταρικός» χαρακτήρας ανομοιογενειών μεγάλης κλίμακας στην κατανομή των γαλαξιών. Σύγκριση αποστάσεων από γαλαξίες με την ταχύτητα αφαίρεσής τους. Σταθερά Hubble.

δοκιμή, προστέθηκε 09/11/2011


Milky Way, γενικές πληροφορίες για τον γαλαξία μας. Ανακάλυψη της οικογένειας των νάνων γαλαξιών, η πορεία ζωής αυτών των αστρικών συστημάτων. Η θέση του Ηλιακού Συστήματος (η κλίση του) στον Γαλαξία. Αστρικά συστήματα, ταξινόμηση Hubble. Μεγάλο Μαγγελάνο Σύννεφο.

περίληψη, προστέθηκε 04/03/2011


Ένας γαλαξίας είναι ένα μεγάλο σύστημα από αστέρια, διαστρικό αέριο, σκόνη, σκοτεινή ύλη και ενέργεια. Ταξινόμηση γαλαξιών από τον Ε. Χαμπλ. Ελλειπτικοί, φακοειδείς, σπειροειδείς, σταυρωτοί σπειροειδείς γαλαξίες. Οι ακανόνιστοι γαλαξίες είναι γαλαξίες λάθος είδους.

παρουσίαση, προστέθηκε 13/12/2010


Φωτογραφίες του Άρη στον ουρανό της Γης. Μια εικόνα που τραβήχτηκε από το τροχιακό τηλεσκόπιο Hubble και παλιά σκίτσα. Διάγραμμα της τροχιάς και των αντιθέσεων ενός δεδομένου πλανήτη. Χαρακτηριστικά της φύσης και των δορυφόρων του Άρη. Εξερευνώντας τον πλανήτη χρησιμοποιώντας διαστημόπλοιο.

παρουσίαση, προστέθηκε 16/05/2011


Η συμβολή των ουκρανικών σπουδών στην ανάπτυξη της αστροναυτικής και της έρευνας στο διάστημα. Η λύση αφορά την τρελή εξερεύνηση του Άρη από Αμερικανούς και Ευρωπαίους επιστήμονες. Αποστολή «Rosetti» και προσγειωμένος «Fili». Απόδειξη ζωής πέρα ​​από τη γη. Ολόκληρα μάτια του τηλεσκοπίου Hubble.

παρουσίαση, προστέθηκε 04/10/2016


Σύγχρονη εικόνα του Σύμπαντος. Διαστρικό αέριο και σκόνη. Η θεμελιώδης απλότητα των ελλειπτικών γαλαξιών. Ο νόμος της παγκόσμιας «σκέδασης» των γαλαξιών. Η υπόθεση του Friedman. Διαστημικά τέρατα. Φάσμα κβάζαρ. Η έννοια των «μαύρων τρυπών». Τι περιμένει το Σύμπαν στο μέλλον.

εργασία μαθήματος, προστέθηκε 23/01/2009


Οι μεγαλύτερες αστρονομικές ανακαλύψεις του 15ου-17ου αιώνα ήταν έργο μεγάλων επιστημόνων. Η σημασία για την αστρονομία των επιστημονικών δραστηριοτήτων του Κοπέρνικου, του Τύχο Μπράχε, των νόμων της κίνησης των πλανητών του Κέπλερ και της έρευνας του Γαλιλαίου. Ανακάλυψη του νόμου της παγκόσμιας έλξης από τον I. Newton.

Τυπώνω

Στο άρθρο της 23/05/2013 «Μια νέα ματιά στη φύση της σκοτεινής ενέργειας (DE) στις συνέπειες της γενικής σχετικότητας» προτάθηκε μια εκδοχή σχετικά με την παγκόσμια επιρροή της κοσμικής βαρύτητας στον νόμο Hubble, με τη μορφή διόρθωση για την πρόσθετη μπλε βαρυτική μετατόπιση του φάσματος ακτινοβολίας μακρινών γαλαξιών (ερμηνεία υπό TE ). Αυτή είναι μια νέα κατεύθυνση στην έρευνα ΤΕ, που βρήκε απροσδόκητα θεωρητική επιβεβαίωση, οπότε η έκδοση έχει συνέχεια.

Ας στραφούμε στο έργο των Ya. Zeldovich και I. Novikov «Δομή και εξέλιξη του Σύμπαντος», στο κεφάλαιο 3.5. – Η εξίσωση (10) εξετάζει τον τύπο του πλήρους νόμου Hubble, λαμβάνοντας υπόψη την μπλε βαρυτική μετατόπιση, και τον σχολιάζει στο Κεφάλαιο 3.12. σελ. 123-124, το παρουσιάζουμε με πιο βολική μορφή:

1+ Z hubble (R) -2/3 πρ mGR 2 /C2 =ν(R)/ν ο, (1)

Οπου: ρ m- κρίσιμη πυκνότητα ύλης στο Σύμπαν, Z hubble– κοσμολογική ερυθρή μετατόπιση, ν(R)– παρατηρούμενη συχνότητα, ν ο- αληθινή συχνότητα.

Η εξίσωση (1) είναι ενδιαφέρουσα για το περιεχόμενό της· περιλαμβάνει τη σταθερά 2/3 πρ mσολ, ας το ονομάσουμε σταθερά βαρυτικής μετατόπισης Λ grav, το οποίο είναι γραμμένο με μορφή παρόμοια με την κοσμολογική σταθερά του Αϊνστάιν Λ einsh =4/3πρ m Gστην αρχική έκδοση. Στην κοσμολογία Λ einshπου σχετίζεται με το TE, αυτό είναι που κάνει τον τύπο (1) μοναδικό, αρχικά θεωρητικά περιείχε ένα αποτέλεσμα υπό την ερμηνεία του TE, αλλά αυτό ήταν το 1975.

Ας αναλύσουμε την εξίσωση (1), τη σταθερά Λ gravπροκύπτει από τις λύσεις Poisson για ένα σφαιρικά συμμετρικό ομοιογενές Σύμπαν,

ƒ(R) - ƒ(0) =∆ƒ =2/3 πρ mGR 2 , (2)

όπου: ƒ – Νευτώνειο βαρυτικό δυναμικό (GP).

Και δείχνει πώς σχηματίζεται το MS του Σύμπαντος· από την εξίσωση (2) προκύπτει ότι η κύρια συμβολή στον σχηματισμό του MS γίνεται από μακρινές μάζες, για το βαρυτικά δεσμευμένο (ορατό) τμήμα του Σύμπαντος με ακτίνα R όλα (t)=C∆t(Οπου ∆ t– εποχή του Σύμπαντος). Στις εξισώσεις του Friedmann το γινόμενο ρ eR 2 όλαείναι μια σταθερά σε όλο το βέλος του χρόνου, πράγμα που σημαίνει ότι το GP σε όλα τα σημεία του Σύμπαντος και σε ολόκληρο το βέλος του χρόνου είναι μια σταθερά, αντικαθιστώντας τις σύγχρονες τιμές των παραμέτρων του Σύμπαντος στην εξίσωση (2) παίρνω,

∆ƒ = 2/3 πρ mGR 2 =0,75*3,14*9,6*10 -26 *6,7*10 -11 *1,7*10 52 =3*10 16 ≈С 2

περίπου ίση με την ταχύτητα του φωτός στο τετράγωνο. Στη συνέχεια η παράμετρος Rστην εξίσωση (2) αποκτά μια συγκεκριμένη τιμή ως την ακτίνα του ορατού τμήματος του Σύμπαντος και είναι απαράδεκτο να χρησιμοποιούνται αυθαίρετες αποστάσεις για τον υπολογισμό του GP, είναι το ίδιο παντού.

Τίθεται το ερώτημα, για τι είδους μπλε βαρυτική μετατόπιση του φάσματος ακτινοβολίας μιλάμε στην εξίσωση (1), εάν το βαρυτικό πεδίο του Σύμπαντος είναι σφαιρικά ομοιογενές, γι' αυτόν τον λόγο η διόρθωση για την μπλε βαρυτική μετατόπιση - 2/3 πρ mGR 2 /Γ 2δεν θεωρείται στην κοσμολογία. Από την άλλη πλευρά, η απλότητα και, το πιο σημαντικό, η φυσικότητα της εξήγησης της φύσης του ΤΕ είναι αρκετά λογική και εξαιρετικά ελκυστική· ίσως η τροπολογία Zeldovich-Novikov σχετίζεται με το ερώτημα: η βαρύτητα (ως μορφή ενέργειας) υπακούει στο νόμο του Hubble για την κοσμολογική μετατόπιση του ερυθρού, ας στραφούμε στη θεωρία του πληθωρισμού.

Μία από τις βασικές και απαραίτητες προϋποθέσεις της θεωρίας του πληθωρισμού είναι οι συνθήκες μηδενικής ενέργειας για την προέλευση και την περαιτέρω ανάπτυξη του Σύμπαντος, η αρνητική ενέργεια της κοσμικής βαρύτητας είναι αυστηρά ίση με τη θετική ενέργεια όλης της ύλης και της ακτινοβολίας. Και αυτό το ενεργειακό ισοζύγιο πρέπει να διατηρείται σε όλο το βέλος του χρόνου, το GTR δεν έρχεται σε αντίθεση με αυτές τις συνθήκες, επιπλέον, σε κάποιο βαθμό απορρέουν από το GTR, συγκεκριμένα.

1. Ισότητα βαρυτικής και αδρανειακής μάζας

Αυτό το αξίωμα μας επιτρέπει να γράψουμε τυπικά τις μηδενικές συνθήκες στη φόρμα

M όλα C 2 + M όλα ∆ƒ=0

Οπου: Μ όλα Γ 2- συνολική ενέργεια όλης της ύλης και της ακτινοβολίας. M όλα ∆ƒ– βαρυτική ενέργεια ολόκληρου του Σύμπαντος.

Από την εξίσωση προκύπτει ότι ∆ƒ= -С 2, το ερώτημα είναι πώς σχηματίζεται ∆ƒ , συζητείται παρακάτω.

2. Η βαρύτητα δεν έχει οθόνες και είναι αθροιστικής φύσης.

Το GP για ένα συγκεκριμένο σημείο σχηματίζεται λόγω της επιβολής (συσσώρευσης) του GP από πηγές βαρύτητας σε ολόκληρο τον όγκο του Σύμπαντος και, καταρχήν, καθιστά δυνατή την επίτευξη GP= -Γ 2.

3. Η ταχύτητα της βαρύτητας είναι ίση με την ταχύτητα του φωτός

Αυτή η συνθήκη καθιστά δυνατό τον περιορισμό της περιοχής σχηματισμού του MS στην περιοχή του ορατού τμήματος του Σύμπαντος, διαφορετικά το MS τείνει στο άπειρο.

4. Η ενέργεια στη γενική σχετικότητα βαραίνει

Αυτό το συμπέρασμα από τη γενική σχετικότητα μας επιτρέπει να απαντήσουμε στο ερώτημα: εάν η βαρύτητα (ως μορφή ενέργειας) υπακούει στο νόμο του Hubble για την κοσμολογική μετατόπιση του ερυθρού.

Η ενέργεια στη γενική σχετικότητα βαραίνει, επομένως όλοι οι υπολογισμοί στη σύγχρονη κοσμολογία πραγματοποιούνται μέσω της ενεργειακής πυκνότητας, είναι πιο βολικό και απλούστερο. Έτσι, θα απλοποιήσουμε την εργασία και, ως παρατηρητής, θα αναλύσουμε τις παραμέτρους του πρώιμου Σύμπαντος, όταν κυριαρχεί η ακτινοβολία, η ακτινοβολία γίνεται σαφώς η πηγή της βαρύτητας (η ύλη και η σκοτεινή ύλη μπορούν να παραμεληθούν). Το Σύμπαν διαστέλλεται με επιβράδυνση, τότε η ενέργεια των κβαντών που έρχεται στον παρατηρητή, σύμφωνα με το νόμο του Hubble, πέφτει αναλογικά με την απόσταση και για τα όρια του ορατού τμήματος του Σύμπαντος τείνει στο μηδέν. Δεδομένου ότι η ενέργεια των βαρυτικών πηγών τείνει στο μηδέν, τότε η βαρυτική ενέργεια από αυτές τις πηγές θα πρέπει να μειωθεί με την ίδια σειρά· εάν δεν δούμε την ύλη πέρα ​​από τον ορίζοντα των σωματιδίων, τότε σίγουρα δεν βλέπουμε τη βαρύτητα, για παράδειγμα: εάν το GP του παρατηρητή ισούται με –С 2, τότε κατά μήκος του βέλους του χρόνου πίσω το GP, όπως και η ενέργεια των κβάντων, θα πρέπει να τείνει στο μηδέν. Μόνο με αυτόν τον τρόπο παρατηρούνται συνθήκες μηδενικής ενέργειας.

Με βάση τα παραπάνω, ας κάνουμε υπολογισμούς, έχουμε το νόμο του Hubble

V(R)=HR,

Οπου: V(R)– η ταχύτητα της διαστολής του Hubble είναι ανάλογη της απόστασης R.

Ας τετραγωνίσουμε και τις δύο πλευρές του,

V 2 (R)=H 2R 2, (3)

από το WIKI παίρνουμε τη σύγχρονη τιμή της κρίσιμης πυκνότητας της ύλης

ρ m =3H 2 /8pG,

από το οποίο προκύπτει

Ν 2 =8/3 πρ mσολ,

ας το αντικαταστήσουμε στην εξίσωση (3)

V 2 (R)=8/3 πρ mσολR 2.

Έχουμε το δικαίωμα να πιστεύουμε ότι η αλλαγή του ρυθμού διαστολής σχετίζεται με τη βαρύτητα του διαστήματος· το GP του παρατηρητή είναι πάντα και παντού ίσο με –С 2, και αλλάζει σύμφωνα με τον νόμο επέκτασης του Hubble ως –С 2 +V 2 (R).

τότε η διαφορά GP θα είναι,

∆ƒ = –С 2 – (-С 2 +V 2 (R)) = -V 2 (R) =8/3 πρ mσολR 2, (4)

συγκρίνετε το με την εξίσωση του Poisson

∆ƒ = 2/3 πρ mσολR 2. (2)

Βλέπουμε ότι, όσον αφορά τη μορφή του φυσικού περιεχομένου, οι εξισώσεις (2) και (4) είναι πανομοιότυπες, ο νόμος του Hubble (τετράγωνο) είναι σαφής, προκύπτει από παρατηρήσεις και δείχνει πώς σχηματίζεται το MS σε όλο το βέλος του χρόνου, ενώ παραμένει ίδια σε κάθε σημείο του Σύμπαντος. Και έχουμε λόγους να πιστεύουμε ότι η εξίσωση (4) είναι ο νόμος του Hubble για το βαρυτικό πεδίο του Σύμπαντος. Τότε η ακτινοβολία που διαδίδεται στο βαρυτικό Σύμπαν θα πρέπει να υπόκειται, σύμφωνα με τη γενική σχετικότητα, σε πρόσθετη βαρυτική μετατόπιση, επειδή η επιτάχυνση πέδησης κατευθύνεται πάντα προς τον παρατηρητή, τότε η μετατόπιση θα πρέπει να είναι μπλε, τότε ο νόμος του Hubble (1) παίρνει τη μορφή

1+ Z hubble (R) -V 2 (R)/C2 =ν(R)/ν ο(5)

Κοιτάξτε προσεκτικά πώς περιγράφει πλήρως η εξίσωση (5) και, κατά συνέπεια, εξηγεί τα διαγράμματα Hubble στο Σχήμα 1, βάσει των οποίων ανακαλύφθηκε το TE.

Όπου η κόκκινη γραμμή είναι η εξάρτηση των αποστάσεων από την ερυθρή μετατόπιση του φάσματος των γαλαξιών, που κατασκευάστηκε από παρατηρήσεις των σουπερνόβα τύπου Ia, που αντιστοιχεί στην επιταχυνόμενη διαστολή του Σύμπαντος ( Z obs.). Η μπλε (διακεκομμένη) γραμμή αντιστοιχεί σε θεωρητικούς υπολογισμούς για τη γραμμική διαστολή του Σύμπαντος ( Ζ θεωρ), τότε η διαφορά μεταξύ,