Opredelenie postoyannoi Habbla po cefeidam v skoplenii galaktik v sozvezdii Devy - "ul'trafioletovaya katastrofa" kosmologii konca HH veka?
2.03.1997 20:35 | K. A. Postnov/Vselennaya i My

Postoyannaya Habbla H₀ yavlyaetsya odnoi iz fundamental'nyh nablyudatel'nyh konstant kosmologii. Vvedennaya amerikanskim astronomom E. Habblom v 20-h godah nashego stoletiya, ona opredelyaet masshtab Vselennoi (svyazyvaya nablyudaemye skorosti ubeganiya galaktik s rasstoyaniem do nih cherez sootnoshenie v = H₀ r) i ee vozrast. V otsutstvii zamedlyayushih sil, vozrast Vselennoi koroche 1/H₀ (napomnim, chto postoyannaya Habbla izmeryaetsya v km/s na megaparsek, i, sledovatel'no, imeet razmernost' obratnogo vremeni). Naprimer, v standartnoi modeli Bol'shogo Vzryva so srednei plotnost'yu materii ravnoi kriticheskoi (t.e. takoi, pri kotoroi Vselennaya kak celoe opisyvaetsya ploskim prostranstvom i ee polnaya energiya ravna nulyu), vozrast est' (2/3)(1/H₀). Krome togo, znachenie postoyannoi Habbla nalagaet ogranicheniya na plotnost' barionov, obrazovavshihsya na rannih stadiyah rasshireniya posle Bol'shogo Vzryva, na kolichestvo nevidimoi materii i na formirovanie nablyudaemoi krupnomasshtabnoi struktury Vselennoi. Odnako izmereniya postoyannoi Habbla raznymi metodami dayut ee znachenie primerno mezhdu 50 i 100 km/(sMpk), prichem glavnaya trudnost' sostoit v pravil'nom opredelenii rasstoyaniya do udalyayusheisya galaktiki.

Osnovnym metodom izmereniya rasstoyanii do dalekih ob'ektov schitaetsya nablyudenie klassicheskih Cefeid. Eti peremennye zvezdy yavlyayutsya sverhgigantami so svetimost'yu 1000-100000 solnechnyh, pul'siruyushimi s periodami v neskol'ko desyatkov dnei. Ih osnovnoe svoistvo sostoit v zhestkoi svyazi perioda pul'sacii s absolyutnoi zvezdnoi velichinoi (t.n. sootnoshenie period - svetimost'), kotoraya v nastoyashee vremya ponyatna i s teoreticheskoi tochki zreniya. Izuchaya blizkie cefeidy (naprimer, nahodyashiesya v Magellanovyh Oblakah, rasstoyanie do kotoryh mozhno opredelit' i drugimi metodami), kalibruyut etu zavisimost', a zatem primenyayut ee dlya ocenki rasstoyaniya do cefeid v dalekih galaktikah.

Odnako izmerenie postoyannoi Habbla po otnositel'no blizkim galaktikam (na rasstoyanii do 5 Mpk) nevozmozhno iz-za sobstvennyh (t.n. pekulyarnyh) skorostei gravitacionno-vzaimodeistvuyushih galaktik poryadka soten km/s. Poetomu v kachestve ob'ekta issledovanii bylo vybrano blizhaishee k nam skoplenie galaktik v sozvezdii Devy.

V konce sentyabrya 1994 g. byli opublikovany rezul'taty nablyudenii cefeid v galaktike NGC 4571, nahodyasheisya vblizi centra skopleniya v sozvezdii Devy. Eti nazemnye nablyudeniya provodilis' na Kanadsko-francuzsko-gavaiskom teleskope na observatorii Mauna Kea (Pierce et al. 1994, Nature 371, 385). Bylo obnaruzheno 3 cefeidy, po kotorym rasstoyanie do galaktiki okazalos' ravnym 14.9±1.2 Mpk. Eto privelo k ocenke postoyannoi Habbla H₀ = 87±7 km/(sMpk).

Cherez mesyac v pechati poyavilis' rezul'taty nablyudenii cefeid v galaktike M100 blizkoi k centru skopleniya v sozvezdii Devy, provedennye s borta kosmicheskogo teleskopa im. Habbla (W. L. Freedman et al. 1994, Nature 371, 757). Bylo obnaruzheno 13 cefeid primerno 25-i zvezdnoi velichiny s periodami mezhdu 10 i 65 sutkami, i predvaritel'nyi analiz privel k vyvodu, chto rasstoyanie do galaktiki M100 17±1.8 Mpk. Eto privodit k znacheniyu postoyannoi Habbla H₀ = 80±17 km/(sMpk). Sushestvenno, chto blizkoe znachenie postoyannoi Habbla H₀ = 77±16 km/(sMpk) poluchaetsya iz ocenki nablyudaemoi skorosti udaleniya bolee dalekogo sverhskopleniya galaktik v Volosah Veroniki (v - 7200±100 km/s), t.k. otnositel'noe rasstoyanie mezhdu centrom etogo skopleniya i skopleniya v sozvezdii Devy izvestno dostatochno horosho (modul' rasstoyaniya 3.71±0.10 zv. velichiny).

Chto oznachaet takoe znachenie postoyannoi Habbla? Vo-pervyh, vremya s nachala rasshireniya Vselennoi v standartnoi modeli okazyvaetsya okolo 8 mlrd. let, chto protivorechit po krainei mere: 1) obsheprinyatym ocenkam vozrasta staryh sharovyh skoplenii - 14±2 mlrd. let, kotoryi vyvoditsya iz teorii zvezdnoi evolyucii; 2) ocenkam vozrasta naseleniya galakticheskogo diska, vyvedennym iz krivyh ostyvaniya staryh belyh karlikov; 3) vozrastu zemnyh porod, ocenivaemomu po radioaktivnomu raspadu tyazhelyh elementov. Vse eti ocenki svidetel'stvuyut o vozraste Vselennoi po krainei mere 10 mlrd. let. Soglasie s astronomicheskimi dannymi pri takoi postoyannoi Habbla mozhno poluchit', naprimer, putem vvedeniya kosmologicheskoi postoyannoi, sushestvovanie kotoroi neizbezhno sleduet iz principov fundamental'noi fiziki. Sledovatel'no, libo standartnaya kosmologicheskaya model' dolzhna byt' peresmotrena, libo sovremennye teorii zvezdnoi evolyucii i nablyudeniya sleduet proverit'.

Mozhno li govorit' o krizise v dannoi situacii? S odnoi storony, nuzhno podozhdat' novyh nablyudenii - ne snimetsya li voznikshee protivorechie samo soboi (dlya etogo na kosmicheskom teleskope im. Habbla uzhe provoditsya special'naya programma nablyudeniya cefeid primerno v 20 galaktikah polya i v blizkih gruppah Lev I, Volosy Veroniki I, a takzhe eshe v 2 bol'shih spiral'nyh galaktikah iz skoplenii v sozvezdiyah Devy i Pechi). S drugoi storony, ne napominaet li voznikshaya situaciya v kosmologii to, chto bylo v fizike v konce XIX v., kogda znamenitaya "ul'trafioletovaya katastrofa" posluzhila nachalom novoi kvantovomehanicheskoi epohi?

               Po materialam zhurnala Nature 371, 1994. 

Publikacii s klyuchevymi slovami: Postoyannaya Habbla - Cefeidy Publikacii so slovami: Postoyannaya Habbla - Cefeidy
Sm. takzhe: RS Kormy Blizkaya peremennaya zvezda – cefeida RS Kormy Sverhnovaya i cefeidy v spiral'noi galaktike UGC 9391 "VAR!" Skoplenie galaktik v Deve NGC 5584 i rasshirenie Vselennoi Eho ot RS Kormy Vse publikacii na tu zhe temu >>