Dalekii kosmicheskii termometr
2.03.1997 20:40 | K. A. Postnov/Vselennaya i My

Kosmicheskoe mikrovolnovoe (reliktovoe) izluchenie yavlyaetsya v nastoyashee vremya samym luchshim pryamym dokazatel'stvom, chto Vselennaya byla "goryachei" v dalekom proshlom (koncepciya "Bol'shogo Vzryva", vvedennaya G. A. Gamovym okolo poluveka nazad). Deistvitel'no, sovremennye izmereniya reliktovogo fona (osobenno rezul'taty, poluchennye nedavno s borta specializirovannogo ISZ COBE), podtverzhdayut chisto plankovskii (t.e. chernotel'nyi) harakter ego spektra s temperaturoi 2.726±0.010 K.

Odno iz fundamental'nyh sledstvii koncepcii goryachei rasshiryayusheisya Vselennoi sostoit v tom, chto temperatura zapolnyayushego Vselennuyu izlucheniya dolzhna byt' vyshe v proshlom, prichem zavisimost' nosit lineinyi harakter ot velichiny 1+z, gde z - krasnoe smeshenie, sootvetstvuyushee udalennoi epohe v proshlom. Hotya nikakie pryamye izmereniya reliktovogo fona ne mogut eto proverit', sushestvuet izyashnyi sposob kosvennogo opredeleniya temperatury reliktovogo fona na bol'shih z.

Ideya prosta - nekotorye atomy i molekuly, soderzhashiesya v mezhzvezdnom i mezhgalakticheskom veshestve, mogut vozbuzhdat'sya reliktovymi fotonami (napomnim, chto dlina volny reliktovyh fotonov v maksimume spektra poryadka 1 mm i v odnom kubicheskom santimetre nahoditsya okolo 1000 takih fotonov). Deistvitel'no, opticheskie nablyudeniya linii poglosheniya molekul mezhzvezdnogo ciana v napravlenii na blizkie yarkie zvezdy, sootvetstvuyushie opredelennym perehodam mezhdu vrashatel'nymi urovnyami, vozbuzhdennymi reliktovym izlucheniem, dayut temperaturu relikta v prekrasnom soglasii s rezul'tatami pryamyh izmerenii. Odnako dlya izucheniya vremennoi zavisimosti temperatury nado brat' gorazdo bolee dalekie kosmicheskie ob'ekty, naprimer kvazary.

Izvestno, chto na luch zreniya v napravlenii na kvazary popadaet mnozhestvo oblakov holodnogo veshestva; eto vidno po liniyam poglosheniya (tak nazyvaemyi "laiman-al'fa les", t.k. osnovnoi element oblakov - vodorod, a samye sil'nye linii poglosheniya rezonansnye, t.e. te, kotorye svyazany s perehodami atomov v osnovnoe sostoyanie). No energiya vozbuzhdeniya vodoroda slishkom velika po sravneniyu s energiei reliktovyh fotonov. Odnako uzhe davno bylo predlozheno iskat' vozbuzhdennye reliktovym izlucheniem sostoyaniya po urovnyam atomarnogo ugleroda, tozhe ves'ma rasprostranennogo elementa. Deistvitel'no, energiya tonkogo rasshepleniya urovnei ugleroda sootvetstvuet dline volny 0.61 mm, no dlya blizkih istochnikov vozbuzhdenie reliktovymi fotonami sushestvenno nizhe vozbuzhdeniya iz-za stolknovenii atomov ugleroda s atomami vodoroda. No dlya ob'ektov s krasnym smesheniem z > 1.5 (pri etom maksimum spektra reliktovogo izlucheniya budet vblizi 0.6 mm) vozbuzhdenie reliktovym izlucheniem stanovitsya rezonansnym i dolzhno byt' ves'ma effektivno. Etot sposob opredeleniya temperatury reliktovogo fona byl predlozhen v 1968 g. amerikanskimi astrofizikami Bakalom i Vol'fom (Bahcall, J. N., and Wolf, R. A., 1968, Ap.J., 152, 701). Slozhnost' zaklyuchalas' v nablyudenii i bez togo melkoi linii poglosheniya atomarnogo ugleroda na fone chrezvychaino slabyh dalekih kvazarov.

Eta zadacha byla nedavno uspeshno reshena pri pomoshi ogromnogo sostavnogo 10-m zerkala teleskopa Kek na Gavaiskih ostrovah (Songaila, A. et. al., 1994, Nature, 371, 43). V techenie 13 chasov nepreryvnoi ekspozicii v spektre kvazara QSO 1331±170 s krasnym smesheniem z = 1.776 byli obnaruzheny iskomye linii, sootvetsvuyushie temperature vozbuzhdeniya 7.4±0.8 i 10.4±0.5 K. Dve linii s raznymi temperaturami, po-vidimomu, otrazhayut dvizhenie razlichnyh oblakov vnutri pogloshayushei oblasti. Teoreticheskoe predskazanie dlya temperatury reliktovogo izlucheniya na takom krasnom smeshenii 7.58 K, chto nahoditsya v prekrasnom soglasii s izmereniyami temperatury v odnom iz oblakov.

Odnako poskol'ku poka ne predstavlyaetsya vozmozhnym otdelit' effekt vozbuzhdeniya reliktovym izlucheniem ot lokal'nogo vozbuzhdeniya (naprimer, stolknoveniyami s atomami vodoroda), etot rezul'tat, strogo govorya, dolzhen rassmatrivat'sya kak verhnii predel na temperaturu reliktovogo fona v kvazare 1331+170.

Po materialam A. Songaila et al., 1994, Nature, 371, 43.

Publikacii s klyuchevymi slovami: Reliktovoe izluchenie - goryachaya Vselennaya Publikacii so slovami: Reliktovoe izluchenie - goryachaya Vselennaya

Sm. takzhe: Dipol' reliktovogo izlucheniya: polet skvoz' Vselennuyu Karta reliktovogo izlucheniya ot "Planka" Gaz v skoplenii galaktik sozdaet dyru v reliktovom izluchenii Zavihreniya reliktovogo mikrovolnovogo fona ukazyvayut na inflyaciyu Karta reliktovogo izlucheniya ot kosmicheskogo eksperimenta Plank Holodnoe pyatno v reliktovom izluchenii Novoe otkrytie "Planka". Vse publikacii na tu zhe temu >>