Astronomiya

XI. Mnogoaspektnaya vsevolnovaya astronomiya v ramkah klassicheskoi relyativistskoi kartiny mira

1930.19.II - otkrytie Plutona (K. Tombo, SShA). 1930 - okonchatel'noe dokazatel'stvo sushestvovaniya mezhzvezdnogo poglosheniya sveta, s ocenkoi ego velichiny (R. Dzh. Tryumpler, SShA); 1931 - otkrytie kosmicheskogo radioizlucheniya (K. Yanskii, SShA): Berman, Zanstra - ob'yasnenie fiziki planetarnyh tumannostei: gipoteza Milna: ostatok vzryva novoi - belyi karlik. 1932 - utochnenie rasstoyaniya Solnca ot centra Galaktiki (B. P. Gerasimovich); postanovka problemy sozdaniya Kataloga slabyh zvezd (KSZ) dlya izucheniya struktury Galaktiki i zvezdnyh dvizhenii (B. P. Gerasimovich i N. I. Dneprovskii); organizaciya v SSSR sluzhby Solnca (E. Ya. Perepelkin, Pulkovo); izobretenie zerkal'no-linzovoi sistemy teleskopa (B. Shmidt, Estoniya-Germaniya); katalog Shepli-Eimz yarkih galaktik (sygravshii vazhnuyu rol' v vyyavlenii krupnomasshtabnoi struktury Metagalaktiki). 1932-1933 - metody opredeleniya rasstoyanii do planetarnyh tumannostei, temperatur ih yader, klassifikaciya form (B. A. Voroncov-Vel'yaminov). Nachalo 30-h gg. - vozrozhdenie idei skoplenii i sverhskoplenii galaktik (X. Shepli, E. Habbl, M. H'yumason, V. de Sitter); zaklyuchenie o sushestvovanii vo Vselennoi skrytoi massy na osnove primeneniya teoremy viriala k skopleniyam galaktik (F. Cvikki, SShA). 1932-1951 - povtornoe obnaruzhenie chastei poyasa yarkih galaktik, perpendikulyarnogo Mlechnomu Puti, nekogda otkrytogo V. Gershelem (X. Shepli. K. Seifert). 1932 - ideya vozmozhnosti neitronnyh zvezd (L. D. Landau, SSSR). 1933 - razrabotka teorii luchistogo ravnovesiya planetarnyh tumannostei i teorii vozbuzhdeniya metastabil'nyh urovnei v gazovyh tumannostyah (V. A. Ambarcumyan). 1934 - gipoteza o tom, chto ostatkom vzryva sverhnovoi dolzhna byt' neitronnaya zvezda (V. Baade, F. Cvikki, SShA); teoriya protyazhennyh atmosfer zvezd (teoriya Kozyreva - Chandrase-kara); pervoe detal'noe issledovanie Be-zvezd, v tom chisle problemy istecheniya veshestva iz nih i sostoyaniya veshestva v rasshiryayushihsya obolochkah (B. P. Gerasimovich); otkrytie dlya novopodobnyh zvezd zavisimosti amplituda izmeneniya bleska - period i predskazanie vspyshki T Severnoi Korony (P. P. Parenago, B. V. Kuharkin, Moskva. - Podtverdilos' v 1946 g.),. 1935-1936 - razrabotka metodov statisticheskogo issledovaniya zvezdnyh sistem iobosnovanie korotkoi shkaly vozrasta Galaktiki (soglasuyusheisya s relyativistskoi teoriei) (V. A. Ambarcumyan). 1936 - pervaya klassifikaciya novyh zvezd (Gerasimovich); obnaruzhenie razlichnogo otnositel'nogo soderzhaniya ¹³S i ¹²S v zvezdah raznyh klassov (E. Mak-Kellar, Kanada). 1936-1937 - massovye repressii sovetskih astronomov v epohu kul'ta lichnosti (B. V. Numerov, N. A. Kozyrev, D. I. Eropkin, P. I. Yashnov, N. V. Komendantov, I. A. Balanovskii, V. F. Gaze, N. I. Dneprovskii. E. Ya. Perepelkin, M. M. Musselius. B. P. Gerasimovich). 1936-1940 - vyvod elementov zemnogo ellipsoida (F. N. Krasovskii). 1937 - teoriya termoyadernyh reakcii sinteza (HHe) kak istochnika vnutrizvezdnoi energii (G. Bete, SShA; K. Veiczekker, Germaniya); sooruzhenie pervogo parabolicheskogo radioteleskopa i podtverzhdenie rezul'tata Yanskogo o radioizluchenii Galaktiki (na volne 1,8 m), dogadka ob izluchenii diffuznoi materii (G. Reber, SShA) - nachalo radioastronomii; razrabotka effektivnogo metoda opredeleniya prostranstvennoi plotnosti zvezd na osnove zvezdnyh podschetov s uchetom mezhzvezdnogo poglosheniya (metod Vashakidze - Oorta); obnaruzhenie molekul SN v mezhzvezdnoi srede (P. Svinge, Bel'giya; L. Rozenfel'd, SShA); ideya krupnomasshtabnogo galakticheskogo magnitnogo polya (X. O. Al'ven, Shveciya); ideya neierarhicheskoi krupnomasshtabnoi struktury Vselennoi (analogiyas myl'noi penoi, gde skopleniya galaktik igrayut rol'puzyrei) (F. Cvikki, SShA). 1937-1940 - teoriya zvezdnoi evolyucii na osnove yadernyh istochnikov energii (Dzh. Gamov, SShA). 1938 - kritika kosmogonicheskoi gipotezy Dzhinsa (G. Ressel, okonchatel'noe dokazatel'stvo nesostoyatel'nosti etoi prilivnoi gipotezy, - N. N. Pariiskii, 1943). 1938-1939 - otkrytie dvuh tipov yadernyh reakcii sintezaHHe: proton-protonnogo cikla (K. Kritchfild, Angliya; K. Veiczekker) i uglerodno-azotnogo (G. Bete). 1939 - neitrinnaya teoriya vzryva sverhnovyh (Dzh. Gamov); vyvod na osnovanii OTO neizbezhnosti chernoi dyry (R. Oppengeimer, X. Snaider, SShA). 1939-1941 - razrabotka fizicheskoi teorii dvizheniya meteornyh tel v atmosfere i ustanovlenie verhnei granicy geocentricheskoi skorosti meteoritoobrazuyushih iz nih (B. Yu. Levin). 1939- 1942 - osnovy kosmicheskoi elektrodinamiki (X. Al'ven, Shveciya). 1939 - nach. 40-h gg. - dva novyh metoda opredeleniya elektronnoi temperatury planetarnyh tumannostei (V. A. Ambarcumyan, V. V. Sobolev). 1940 - otkrytie molekul CN, NH v mezhzvezdnoi srede (E. Mak-Kellar, Kanada); sozdanie teorii poglosheniya sveta v Galaktike (P. P. Parenago). 1940-1942 - vydelenie galaktik s aktivnymi yadrami kak kachestvenno novogo zagadochnogo fenomena (K. Seifert, - seifertovskie galaktiki); otkrytie vozbuzhdennogo sostoyaniya molekul mezhzvezdnogo ciana (Mak-Kellar, - v dal'neishem ob'yasneno reliktovym izlucheniem). 1941 - izobretenie meniskovoi opticheskoi sistemy teleskopa (D. D. Maksutov). 1941-1942 - rasshifrovka koroniya, kak mnogokratno ionizirovannyh atomov Fe, Ni i dr. (B. Edlen, Shveciya). 1942 - Krabovidnaya tumannost' - ostatok vzryva sverhnovoi 1054 goda (N. Meioll, Ya. Oort); pervaya radiokarta neba (Reber); otkrytie teplovogo radioizlucheniya Solnca (Dzh. S. Hei i Dzh. Styuart). 1942-1947 - dinamicheskaya teoriya zodiakal'nogo sveta (V. G. Fesenkov). 1943 - zaklyuchenie o polyarizacii izlucheniya v zatmennyh dvoinyh s komponentom rannego klassa (effekt Soboleva - Chandrasekara). 1943-1944 - razdelenie zvezd Galaktiki na podsistemy, imeyushie evolyucionnyi smysl (zvezdnye naseleniya) (V. Baade, B. V. Kukarkin). 1944 - naibolee ranee soobshenie ob otkrytii teplovogo radioizlucheniya Solnca (G. Reber); razlozhenie na zvezdy central'nyh chastei M31 i ee ellipticheskih sputnikov M32 i NGC 205 (Baade);teoreticheskoe predskazanie radioizlucheniya neitral'nogo vodoroda na l=21 sm v mezhzvezdnom prostranstve (X. K. van de Hyulst, Niderlandy); pervaya kratkaya publikaciya kosmogonicheskoi gipotezy O. Yu. Shmidta (Meteoritnaya teoriya proishozhdeniya Zemli i planet). 1945 - teoriya opredeleniya figury real'noi Zemli (geoida) (M. S. Molodenskii). 1945 - nachalo sostavleniya Kembridzhskih katalogov diskretnyh radioistochnikov v rezul'tate radioobzorov severnogo neba s antennami vysokoi razreshayushei sposobnosti metodom aperturnogo sinteza (M. Rail s sotrudnikami, Angliya); podtverzhdenie effekta krasnogo smesheniya v radiodiapazone (Rail). 1946 - radiolokaciya n obnaruzhenie radioizlucheniya Luny; radiolokaciya meteornyh potokov (dokazatel'stvo vozmozhnosti dnevnogo ih nablyudeniya) (Dzh. Hei, Dzh. Styuart), poluchenie UF-spektra Solnca (R. Tauzi, SShA) i otkrytie ego rentgenovskogo izlucheniya (X. Fridman, SShA); sozdanie radiointerferometra (Dzh. Pozi, M. Rail); teoriya goryachei Vselennoi (Dzh. Gamov); obnaruzhenie magnitnogo polya u zvezdy (78 Devy) i ego peremennosti (X. U. Bebkok, SShA); otkrytie pervogo diskretnogo kosmicheskogo radioistochnika Lebed' A (Dzh. Hei, S. Pirsone, Dzh. Fillips, Angliya); poluchenie pervyh IK-spektrov planet i zvezd (Dzh. Koinep); interpretaciya radioizlucheniya spokoinogo Solnca kak teplovogo izlucheniya verhnei atmosfery (V. L. Ginzburg, I. S. Shklovskii, SSSR; D. Martin, Angliya). 1947 - otkrytie globul (B. Bok, Reili, SShA); osnovanie observatorii Maunt Palomar (SShA). 1947-1948 - otkrytie zvezdnyh O- i V-associacii kak oblastei prodolzhayushegosya zvezdoobrazovaniya (V. A. Ambarcumyan. B. E. Markaryan). 1948 - predskazanie ostatochnogo (ot pervichnogo vzryva) izlucheniya vo Vselennoi s T @5K(Dzh. Gamov, R. Al'fer i R. German); obnaruzhenie yadra Galaktiki s pomosh'yu IK-fotografii (V. B. Nikonov, A. A. Kalinyak, V. I. Krasovskii); otkrytie mezhzvezdnoi polyarizacii sveta (U. A. Hiltner, Dzh. Holl, SShA; V. A. Dombrovskii. SSSR); obosnovanie nablyudaemosti kosmicheskogo radioizlucheniya v linii 21 sm (I. S. Shklovskii, SSSR); vyhod pervogo izdaniya Obshego kataloga peremennyhzvezd (ok. 11 tys. ob'ektov) (pod red. B. V. Kukarkina i P. P. Parenago). 1948-1949 - vvedenie v stroi novogo krupneishego v mire 200-dyuimovogo reflektora na Maunt Palomar. 1949 - obosnovanie nablyudaemosti mezhzvezdnyh molekul ON, SN i drugih v radiodiapazone s raschetom radiolinii (Shklovskii); otkrytie unikal'nogo asteroida, orbita kotorogo zahodit za orbitu Merkuriya, - Ikar (Baade). 1949-1951 - detal'naya razrabotka kosmogonicheskoi gipotezy O. Yu. Shmidtom. 1949-1953 - otkrytie obiliya emissionnyh vodorodnyh tumannostei v galaktikah (G. A. Shain i V. F. Gaze). 1950 - gipoteza o sushestvovanii na periferii Solnechnoi sistemy (100-150 tys. a. e.) sfericheskogo sloya kometnyh tel - kometnoe oblako Oorta (Ya. Oort; ranee blizkie idei byli vyskazany V. G. Fesenkovym, a zatem E. Yu. Epikom); otkrytie radioizlucheniya M31, sravnimogo s galakticheskim (R. Braun i K. Hezard, Angliya).

5. Gorizont vidimosti vo Vselennoi

Vazhneishee znachenie dlya principial'nyh voprosov nablyudenii v kosmologii, i dlya fizicheskih processov, protekavshih v proshlom pri rasshirenii Vselennoi, imeet nalichie tak nazyvaemogo gorizonta vidimosti. Nalichie etogo gorizonta svyazano s rasshireniem Vselennoi. Chem dal'she ot nas nahoditsya galaktika, tem bol'she vremeni potrebovalos' svetu, chtoby dostich' nablyudatelya. Svet, kotoryi segodnya dostigaet nablyudatelya, pokinul galaktiku v dalekom proshlom. Vselennaya nachala rasshiryat'sya okolo desyati-dvadcati milliardov let nazad. Svet, vyshedshii iz kakogo-libo istochnika dazhe v moment nachala rasshireniya mira, uspeet proiti lish' konechnoe rasstoyanie vo Vselennoi - rasstoyanie okolo 10-20 milliardov svetovyh let ili okolo (3 ÷ 6)*10⁹Mns. Tochki Vselennoi, lezhashie ot nas na etom rasstoyanii, nazyvayut gorizontom vidimosti. Oblasti Vselennoi, lezhashie za gorizontom, segodnya principial'no nenablyudaemy. My ne mozhem uvidet' bolee dalekie galaktiki: kakimi by teleskopami my ni obladali, svet ot galaktik za gorizontom prosto ne uspel do nas doiti. Krasnoe smeshenie sveta neogranichenno narastaet, kogda izluchayushii ob'ekt lezhit blizhe i blizhe k gorizontu. Na samom gorizonte ono beskonechno. Takim obrazom, my mozhem videt' konechnoe chislo zvezd i galaktik vo Vselennoi. Tem samym reshaetsya eshe odin paradoks doeinshteinovskoi kosmologii: fotometricheskii. Paradoks zaklyuchaetsya v sleduyushem. V beskonechnoi Vselennoi, zapolnennoi zvezdami, luch zreniya rano ili pozdno vstretit svetyashuyusya poverhnost' zvezdy. V etom sluchae vse nebo dolzhno siyat' kak poverhnost' Solnca i zvezd. V deistvitel'nosti iz-za nalichiya gorizonta my vidim konechnoe chislo zvezd, ves'ma redko razbrosannyh v prostranstve, i nochnoe nebo temno. K tomu zhe zhizn' zvezd ogranichena.

Gorizont vidimosti delaet dlya nas ne stol' sushestvennoi raznicu mezhdu zakrytym i otkrytym mirom. V oboih sluchayah my vidim ogranichennuyu chast' Vselennoi s radiusom okolo 10-20 milliardov svetovyh let. V zamknutom mire svet ne uspevaet oboiti mir k nastoyashemu vremeni, i konechno, nevozmozhno uvidet' svet ot nashei sobstvennoi galaktiki, oboshedshii ves' mir. Uvidet' "sobstvennyi zatylok" nevozmozhno v zamknutoi Vselennoi. Dazhe za ves' period rasshireniya ot singulyarnogo sostoyaniya do smeny rasshireniya szhatiem svet uspevaet proiti tol'ko polovinu zamknutogo prostranstva i lish' na faze szhatiya smozhet zakonchit' polnyi obhod mira.

Zametim, chto v etom punkte mozhet byt' sushestvennaya raznica mezhdu Vselennoi bez Λ-sil i Vselennoi s Λ-silami ottalkivaniya, kogda imeetsya zaderzhka rasshireniya, opisannaya v 11 gl. 1. Rassmotrennaya tam model' mira neobhodimo dolzhna imet' prostranstvo polozhitel'noi krivizny i dolzhna byt' zamknuta. Tol'ko v sluchae vysokoi plotnosti ρ (a znachit, i polozhitel'noi krivizny prostranstva) sily tyagoteniya veshestva mogut zatormozit' rasshirenie Vselennoi i pochti ostanovit' ego. V modeli s zaderzhkoi mir dlitel'no pochti ne rasshiryaetsya. Za eto vremya zaderzhki svet uspevaet oboiti vse zamknutoe prostranstvo i vernut'sya v ishodnuyu tochku. Esli zaderzhka rasshireniya dostatochno dlitel'na, to svet mozhet oboiti mir neskol'ko raz. V etom sluchae mozhno nablyudat' neskol'ko izobrazhenii odnogo i togo zhe ob'ekta, naprimer, galaktiki. Mozhet byt', my vidim podobnye "duhi" na nebe i prinimaem ih oshibochno za raznye galaktiki? Kak uzhe govorilos' v konce gl. 1, vryad li zaderzhka rasshireniya deistvitel'no imela mesto. No v principe takaya situaciya vozmozhna!

Gorizont vidimosti dlya kazhdogo nablyudatelya svoi. Vse tochki odnorodnoi Vselennoi ravnopravny. S techeniem vremeni gorizont kazhdogo nablyudatelya rasshiryaetsya, k nablyudatelyu uspevaet dohodit' svet ot vse novyh oblastei Vselennoi. Za sto let radius gorizonta uvelichivaetsya na odnu stomillionnuyu dolyu svoei velichiny.

Eshe odno zamechanie. Vblizi samogo gorizonta my v principe dolzhny videt' veshestvo v dalekom proshlom, kogda plotnost' veshestva byla gorazdo bol'she segodnyashnei. Otdel'nyh ob'ektov togda ne bylo, a veshestvo bylo neprozrachnym dlya izlucheniya. K etomu voprosu my vernemsya v sleduyushei glave.

Nakonec otmetim eshe sleduyushee. Samo ponyatie "principial'nogo" gorizonta vidimosti imeet mesto tol'ko potomu, chto v kosmologicheskih modelyah est' moment v proshlom, kogda nachalos' rasshirenie, kogda ρ = ∞, i za konechnoe vremya, proshedshee ot etogo momenta, svet ot dalekih oblastei ne uspevaet doiti do nablyudatelya.

Esli vblizi singulyarnosti ρ = ∞ mir rasshiryalsya ne tak, kak v modeli Fridmana (o vozmozhnosti etogo sm. gl. 3 i 5), to zakon dvizheniya sveta tam byl by inoi, svet pri nekotoryh usloviyah uspeval by vblizi singulyarnosti prohodit' ogromnye rasstoyaniya i gorizont by otsutstvoval. Nakonec, esli by do momenta singulyarnosti ρ = ∞ byla by epoha szhatiya Vselennoi (sm. ob etom gl. 5), to nikakogo "principial'nogo" gorizonta ne bylo by, tak kak svet, vyshedshii do momenta ρ = ∞, uspeet proiti dal'she, chem tot, kotoryi vyshel v moment ρ = ∞. Konechno, real'nyi svet pri etom neizbezhno poglotitsya v epohu ochen' bol'shih ρ, no my govorim seichas o principial'nom gorizonte dlya chastic, skol' ugodno horosho pronikayushih skvoz' plotnoe veshestvo. Dlya nih gorizonta ne bylo by. (Razumeetsya, schitaem, chto eti "sverhpronikayushie" gipoteticheskie chasticy letyat so skorost'yu sveta.)

Kak my uvidim dal'she, vse eti varianty s vozmozhnym otsutstviem "principial'nogo" gorizonta, ves'ma maloveroyatny i naverno ne imeyut otnosheniya k deistvitel'nosti. I uzh vo vsyakom sluchae vo vseh variantah kosmologicheskih modelei, kotorye mogut imet' otnoshenie k deistvitel'nosti, est' "prakticheskii" gorizont vidimosti, kotoryi sootvetstvuet tomu, chto nablyudatel', prinimayushii signaly ot dalekih oblastei prostranstva, vidit eti oblasti v dalekom proshlom, kogda plotnost' materii byla stol' bol'shoi, chto nikakie chasticy skvoz' veshestvo uzhe ne proidut. Signaly ot bolee dalekih oblastei prostranstva, dazhe esli by v principe mogli uspet' do nas doiti (ibo oni vyshli, naprimer, v gipoteticheskuyu epohu do singulyarnogo sostoyaniya), vse ravno poglotilis' by v sverhplotnoi materii. Etot prakticheskii gorizont, konechno, lezhit k nam chut' blizhe, chem gorizont vidimosti, opredelyaemyi vyhodom signala tochno v moment ρ = ∞. Krome togo, on neskol'ko raznyi dlya raznyh chastic, naprimer dlya sveta i neitrino, ibo neitrino nesravnenno luchshe prohodit skvoz' veshestvo, chem svet. No okazyvaetsya, chto vse razlichiya v rasstoyanii do neitrinnogo, svetovogo i prochih gorizontov nichtozhno maly po sravneniyu s samim rasstoyaniem, kotoroe sostavlyaet, kak uzhe govorilos' 10 ÷ 20 milliardov svetovyh let. Neopredelennost' (10 ÷ 20) svyazana s netochnost'yu opredeleniya postoyannoi Habbla.

Tainy vselennoi

Koncepciya Bol'shogo Vzryva