Космологія

КОСМОЛОГИЯ.

Наука, що вивчає всесвіт як єдине ціле, називається космологією. Більшість існуючих космологічних теорій спирається на теорію тяжіння, фізику елементарних частинок, загальну теорію відносності та інші фундаментальні фізичні теорії та, звісно, на астрономічні спостереження. У космології широко використовується метод моделювання, вчені будують теоретичні моделі Всесвіту, шукають спостережні факти, з урахуванням яких можна перевірити правильність теоретичних висновків. Застосування ЕОМ дає змогу провадити необхідні у своїй розрахунки. Реальна всесвіт, як виявилося, добре описується моделями розширення Вселенной.

РОЗШИРЕННЯ ВСЕЛЕННОЙ.

Перше успішне визначення променевої швидкості галактики стеження доплеровского усунення її спектральних ліній було реалізоване в 1912 р. Слайфером в обсерваторії Ловелла. Він знайшов, що галактика в сузір'ї Андромеди наближається до Землі зі швидкістю близько 200 км/с. Це дивовижний результат, якщо і, більшість зірок рухається зі швидкостями трохи більше 50 км/с. Вивчаючи спектри інших галактик, Слайфер знайшов, що з більшості їх характерно червоне усунення ліній, т. е. в на відміну від галактики в Андромеді ці галактики швидше за все видаляються, а чи не наближаються. Зміщення спектральних ліній знову давало великі швидкості. До 1914 р. Слайфер поміряв спектри 13 галактик; усі вони, крім двох, віддалялися зі швидкостями близько км/с.

Такі швидкості набагато перевершували найбільші швидкості, коли-небудь обмірювані в астрономії. Проте найнадзвичайніше полягає були ще попереду. До 1917 р. було зареєстровано швидкістю 600 км/с, і навіть цей рекорд був невдовзі перевиконаний. Цікаво прочитати коментар на той час. Эддингтон писав 1923 г.:

«Однією із найзаплутаніших проблем космології є величезні швидкості спіральних туманностей. Їх променеві швидкістю середньому становлять близько 600 км/с, й у величезному більшості переважають швидкості видалення від Сонячної системи. Зазвичай вважають, що спіральні туманності - самі дивовижні з відомих нам зараз об'єктів (хоча це думка і заперечується деякими авторитетами), отже швидше за все саме тут, аніж будь-де ще, ми могли пошукати ефекти, зумовлені загальними властивостями Вселенной».

Эддингтон наводить потім список променевих швидкостей спіральних галактик, вимірюваних Слайфером в лютому 1922 г., і продолжает:

«Дуже разюче величезне переважання позитивних швидкостей (видалення); проте, на жаль, недолік спостережень туманностей у південному півкулі неможливо зробити остаточне висновок. Навіть якщо південні туманності покажуть переважання позитивних швидкостей, космологічні труднощі навряд чи зникнуть повністю… Треба буде зрозуміти, чому дві туманності(зокрема велика туманність Андромеди) наближається до нас із досить великий швидкістю; саме ці швидкості визначено виключно хорошо».

Ці слова Еддінгтона нагадує нам, що на той час був з визначеністю встановлено, що спіральні галактики лежать поза Чумацького Шляхи. Відкриття Хаббла датується 1924 р. Надалі світло на природу слайферовских швидкостей був пролитий з відкриттям в 1926;1927 рр. обертання Чумацького Шляху. Швидкість руху Сонця навколо центру галактики становить близько 250 км/с. Інші об'єкти у Млечном шляху також звертаються навколо його центру, тому їх променеві швидкості щодо Сонця значно менше 250 км/с. Об'єкти, які перебувають поза Чумацького Шляху, не беруть участь у його обертанні, отже швидкості галактик треба виправити за рух Сонця, щоб отримати їх швидкості щодо Чумацького Шляху в цілому. Коли ця поправка було внесено, швидке наближення двох галактик, яку бентежило Еддінгтона, значно сповільнився, але найцікавіше, після відомих виправлення швидкість наближення галактики в Андромеді виявилася лише близько 100 км/с. Отже, перша вимірювана Слайфером швидкість, яка здавалася тоді страху великий, не давала ставлення до тих сюрпризи, які мають последовать.

Значення результатів Слайфера прояснилося надалі завдяки важливого відкриттю Хаббла, який довів, що швидкості видалення галактик зовсім на випадкові. З вимірюваних їм відстаней до спіральних галактик, Хаббл У 1929 р. встановив, що до відстані 6 мільйонів світлових років швидкості галактик пропорційні відстаней перед тим. На погляд міг би видатися, що відкриття Хаббла відновило привілейоване становище Чумацького Шляху. Проте, та незабаром зрозуміли, результат Хаббла зовсім не від означає, що Чумацький Шлях єдиний центром розбігання галактик. Навпаки закон розширення, у якому швидкість прямо пропорційна відстані, означає, що будь-яку галактику можна б сприйняти як центр розширення. і навіть спостерігатиметься той самий закон разбегания.

Хаббл вважав, що стала пропорційності у його законі розбігання галактик дорівнює приблизно 500 км/(с (Мпс). Цю шкалу швидкостей можна більш наочним способом, який пояснює, чому результат Хаббла означає, що 2 мільйони років тому все галактики перебували зовсім близько друг до друга. Цей результат був є вражаючим не тільки самий собою, але й оскільки, як вважали, вік Землі та Сонця більше 2 мільярдів лет.

Звісно, припущення, що Всесвіт розширюється повсякчас: із постійної швидкістю, то, можливо помилковим. І тут момент, коли галактики перебувають у області простору, міг з’явитися більше, ніж 2 мільярди років тому. Це питання неможливо вирішити без теорії розширення. Тим більше що багато хто вважав, що час 2 мільярди років тому, що називається постійної Хаббла, має фундаментальне значення для Всесвіту в целом.

Такий висновок може бути поспішним, проте наступні роботи, як правило, підтверджували його. До 1931 р. Хаббл розширив область справедливості свого закону від 6 мільйонів до 150 мільйонів світлових років. Нарешті, завдяки новим вимірам доплеровского усунення, виконаним Хьюмассоном, Хаббл досяг відстаней 240 мільйонів світлових років, де швидкості видалення становили близько 1/7 швидкості світла. Такою була, коли Хаббл опублікував мою книжку «Світ туманностей» в 1936 г.

З того часу вступив у дію 200-дюймовый телескоп в Маунт-Вилсон і удосконалені методи реєстрації світла, зібраного телескопом. Це дозволило визначити червоні усунення слабших віддалених галактик. Проте єдине важливе зміна результатів Хаббла пов’язані з великий помилкою у його шкалою відстаней. Постійну Хаббла тепер приймають рівної приблизно 10 мільярдам років. Це значення більше від гаданих вікових груп Землі та Сонця і можна з віком найстаріших зоряних скупчень. Таким чином, припущення, що коли Всесвіт була щільною, не зустрічає більше ніяких трудностей.

Радченко Алекс 11-Б.