Лекция. Расширяющая Вселенная.
План лекции: Открытие А.А.Фридманом расширения Вселенной и подтверждение Э.Хабблом разбегания галактик.
Еще в 30-е годы Ф. Цвикки определил вириальный порядок массы (определяемый по формуле (1.4)) для некоторых скоплений, несколько превышающий массу системы, определяемую по светимостям ее членов /9/. Этот, так называемый «вириальный парадокс» до сих пор еще не решен.
Позже, в 50-х годах было установлено существование среди галактик, их групп и скоплений значительного количества явно нестационарных систем. Для многих групп и скоплений была обнаружена очень большая дисперсия скоростей, что говорит о неустойчивости этих систем. Для объяснения этого явления академиком В.А. Амбарцумяном было выдвинуто следующее представление: галактики каждого скопления с момента его возникновения получили столь большие скорости, что силы взаимного притяжения недостаточны для сохранения скопления как целого. Более того, оказалось, что среди кратных галактик процент неустойчивых систем типа трапеции во много раз выше, чем среди кратных звезд. Иными словами, вместо отдельных проявлений нестационарности, мы повсеместно наблюдаем процессы распада скоплений и групп галактик /10/. Время распада скоплений и кратных систем измеряется миллиардами лет; галактики, находящиеся на периферии большого скопления (радиусом около 5 Мпк), могут пересечь его за хаббловское время один раз /11/. Однако, и возраст галактик измеряется сроками ненамного большими, т.е. значительный процент галактик еще не успел уйти из неустойчивых скоплений и групп /10/.
|
|
|
И.Д.Караченцев /12/ и П.Пейдж /13/ на основе сводки более 100 объектов разной кратности показали, что степень нестационарности систем возрастает с ростом их светимостей. Среднее отношение вириальной массы к светимости увеличивается от 40, для пар, до 400, для групп в скоплениях, т.е. избыток вириальной массы увеличивается с ростом населенности систем, от двойных и тройных галактик через группы к скоплениям и сверхскоплениям.
Наиболее хорошо изучено правильное скопление Кома, находящееся в направлении созвездии Волосы Вероники на расстоянии от центра Галактики примерно 100 Мпк. Распределение пространственной плотности числа галактик в скоплениях определяется законом Кинга:
. (1.8)
где r - расстояние от центра скопления, 
- радиус ядра скопления. Для больших скоплений 
, 
. Скопление Кома является крупным скоплением и содержит 
галактик. В центре, вероятно, находится массивная эллиптическая галактика, содержащая от одного до десяти процентов всей массы скопления.
Рууд и др. /14/ подчеркивают, что дисперсия скоростей сильно зависит от расстояния от центра скопления, спадая от центра к краю: в центре она составляет ~1000 км/с, в то время как на краю - всего 500 км/с.
|
|
|
Как показал И.Д.Караченцев, при наблюдаемых скоростях галактик в скоплениях они могли бы оставаться в системе не более одного-двух миллиардов лет и, следовательно, скопления не должны существовать дольше этого времени. К такому же выводу пришли Рууд и Дикел для групп галактик /15/.
Если считать скопление Комы стационарным, то, используя теорему вириала можно найти массу скопления по дисперсии скоростей. Она оказывается довольно большой: 
при Н = 75 км/(с·Мпк). По подсчетам галактик можно определить интегральную светимость скопления и вычислить затем М/L. По Эйблу /15/ данное отношение составляет 
, что во много раз превышает М/L даже для эллиптических галактик, у которых М/L наибольшее среди галактик.
Анализируя приведенные выше аргументы, в книге «Строение и эволюция Вселенной» Я.Б. Зельдович и И.Д. Новиков /17/ делают такие выводы:
а) либо скопление не стационарно, хотя его правильный вид и концентрация к центру говорят за стационарность;
б) либо в скоплении имеется много невидимой (скрытой) материи между видимыми частями галактик;
|
|
|
в) либо имеются сильные систематические погрешности наблюдений и их интерпретации.
Открытие горячего газа в скоплениях галактик с помощью американского исследовательского рентгеновского спутника «Ухуру», запущенного на экваториальную орбиту в 1970 г., оказалось веским доводом в пользу стационарности и гравитационной связанности скоплений. Как стало известно, температура газа в скоплении Кома достигает сотни миллионов кельвинов и газ полностью ионизирован, тепловые скорости частиц являются близкими к тысяче километров в секунду, т.е. почти совпадают со скоростями галактик в скоплении. Такое совпадение имеет место и для других скоплений галактик, и это означает, что частицы газа и галактики двигаются в «общем» гравитационном поле и являются составляющими единой стационарной гравитационно связанной системы /18/.
Парадокс с неустойчивостью скоплений галактик вызвал предположение о наличии большого количества невидимых (скрытых) масс материи в пространстве между галактиками. Если невидимой материи достаточно много, то скопления окажутся гравитационно-связанными, а средняя плотность вещества во Вселенной - близкой к критической.
Дата добавления: 2019-02-13; просмотров: 273; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!