Космолог

Наука, яка вивчає всесвіт як єдине ціле, називаєтьсякосмологією. Більшість існуючих космологічних теорій спирається натеорію тяжіння, фізику елементарних часток, загальну теорію відносностіта інші фундаментальні фізичні теорії і, звичайно, на астрономічніспостереження. У космології широко використовується метод моделювання, вченібудують теоретичні моделі Всесвіту, шукають спостережні факти, на основіяких можна перевірити правильність теоретичних висновків. Застосування ЕОМдозволяє проводити необхідні при цьому розрахунки. Реальна всесвіт, яквиявилося, добре описується моделями розширюється Всесвіту.

РОЗШИРЕННЯ ВСЕСВІТУ

Перше успішне визначення променевої швидкості галактики зі спостереженнядоплерівського зміщення її спектральних ліній було виконано у 1912 р.
Слайфером в обсерваторії Ловела. Він знайшов, що a у сузір'ї
Андромеди наближається до Землі зі швидкістю близько 200 км/с. Цедивовижний результат, якщо згадати, що більшість зірок рухається зішвидкостями не більше 50 км/с. Вивчаючи спектри інших галактик, Слайфером знайшов,що для більшості з них характерне червоне зміщення ліній, тобто ввідміну від галактики в Андромеда ці галактики швидше за все видаляються, а ненаближаються. Зсув спектральних ліній знову давало великі швидкості. До
1914 Слайфером виміряв спектри 13 галактик; всі вони, за винятком двох,віддалялися зі швидкостями близько 300 км/с.

Такі швидкості набагато перевершували найбільші швидкості, коли-небудьвиміряні в астрономії. Проте найдивніше було ще попереду. До 1917р. були зареєстровані швидкості в 600 км/с, але навіть цей рекорд бувнезабаром перевершений. Цікаво прочитати коментар того часу. Еддінгтонписав у 1923 р.:

«Однією з найбільш заплутаних проблем космології є величезнішвидкості спіральних туманностей. Їх променеві швидкості в середньому складаютьблизько 600 км/с, і у величезній більшості переважають швидкості віддалення від
Сонячної системи. Звичайно вважають, що спіральні туманності - самідивовижні з відомих нам зараз об'єктів (хоча ця точка зору ізаперечується деякими авторитетами), так що швидше за все саме тут,ніж де-небудь ще, ми могли б пошукати ефекти, обумовлені загальнимивластивостями Всесвіту ».

Еддінгтон призводить потім список променевих швидкостей спіральних галактик,виміряних Слайфером до лютого 1922р., і продовжує:

«Дуже вражає величезна перевага позитивних швидкостей
(видалення); однак, на жаль, брак спостережень туманностей в південномупівкулі не дозволяють зробити остаточний висновок. Якщо навіть південнітуманності покажуть переважання позитивних швидкостей, космологічнітруднощі все ж не зникнуть повністю ... Потрібно буде зрозуміти, чому двітуманності (у тому числі велика туманність Андромеди) наближається до нас іздосить великою швидкістю; як раз ці швидкості визначені виключнодобре ».

Це висловлювання Еддінгтона нагадує нам, що в той час не було звизначеністю встановлено, що спіральні галактики лежать поза Чумацького
Шляху. Відкриття Хаббла датується 1924 р. У подальшому світло на природуслайферовскіх швидкостей було пролито з відкриттям у 1926-1927 рр.. обертання
Чумацького Шляху. Швидкість руху Сонця навколо центру галактики становитьблизько 250 км/с. Інші об'єкти в Чумацькому шляху також звертаються навколо йогоцентру, тому їх променеві швидкості відносно Сонця значно менше
250 км/с. Об'єкти, що знаходяться поза Чумацького шляху, не беруть участь в йогообертанні, так що швидкості галактик потрібно виправити за рух Сонця,щоб дізнатися їх швидкості щодо Молочного Шляху як цілого. Коли цяпоправка була внесена, швидке наближення двох галактик, яке такбентежило Еддінгтона, значно сповільнилося, але найцікавіше, що післявиправлення швидкість наближення галактики в Андромеда виявилася всього лишеблизько 100 км/с. Таким чином, перша виміряна Слайфером швидкість,яка видавалася в той час страхітливо великий, не давала уявлення протих сюрпризи, які повинні були піти.

Значення результатів Слайфером прояснилося надалі завдякиважливого відкриття Хаббла, який показав, що швидкості видалення галактикаж ніяк не випадкові. Виходячи з виміряних їм відстаней до спіральнихгалактик, Хаббл У 1929 р. встановив, що аж до відстані 6 мільйонівсвітлових років швидкості галактик пропорційні відстані до них. Наперший погляд могло би здатися, що відкриття Хаббла відновилопривілейоване становище Чумацького Шляху. Однак, як незабаром стало ясно,результат Хаббла зовсім не означає, що Чумацький Шлях є єдинимцентром розбігання галактик. Навпаки закон розширення, в якому швидкістьпрямо пропорційна відстані, означає, що будь-яку галактику можнавзяти за центр розширення. і при цьому буде спостерігатися той же самийзакон разбегания.

Хаббл вважав, що постійна пропорційності в його законірозбігання галактик дорівнює приблизно 500 км/(с (Мпс). Цю шкалушвидкостей можна уявити більш наочним способом, який пояснює,чому результат Хаббла означає, що 2 мільйони років тому всі галактикизнаходилися дуже близько одне до одного. Цей результат був разючий НЕтільки сам по собі, але також і тому, що, як вважали, вік Землі і
Сонця більше 2 мільярдів років.

Звісно, припущення, що Всесвіт розширюється весь час зпостійною швидкістю, може бути помилковим. У цьому випадку момент, колигалактики були в одній області простору, міг мати місце більше,ніж 2 мільярди років тому. Це питання не можна вирішити без теорії розширення.
Тим часом багато хто вважав, що час 2 мільярди років, яке називаєтьсяпостійною Хаббла, має фундаментальне значення для Всесвіту в цілому.

Такий висновок може видатися поспішним, проте подальші роботи, якправило, підтверджували його. До 1931 Хаббл розширив область справедливостісвого закону з 6 мільйонів до 150 мільйонів світлових років. Нарешті,завдяки нових вимірів доплерівського зсуву, виконаним Хьюмассоном,
Хаббл досяг відстані 240 мільйонів світлових років, де швидкості видаленнястановили близько 1/7 швидкості світла. Така була ситуація, коли Хабблопублікував свою книгу «Світ туманностей» в 1936 р.

З тих пір став до ладу 200-дюймовий телескоп в Маунт-Вілсон івдосконалені методи реєстрації світла, що збирається телескопом. Цедозволило визначити червоні зміщення більш слабких і віддалених галактик.
Однак єдине важлива зміна результатів Хаббла пов'язано з великоюпомилкою в його шкалою відстаней. Постійну Хаббла тепер приймають рівноюприблизно 10 мільярдів років. Це значення більше передбачуваних віків
Землі і Сонця і порівнянно з віком найстаріших зоряних скупчень. Такимчином, припущення, що колись Всесвіт був дуже щільною, незустрічає більше ніяких труднощів.

Радченко Алекс 11-Б