Новая занимательная астрономия - Страница 36

Таким образом, современная физика не знает других явлений, кроме эффекта Доплера, с помощью которых можно было бы объяснить красное смещение, наблюдаемое в спектрах галактик.

Но есть ли вообще основания искать какие-то иные объяснения, не связанные с эффектом Доплера? Это было бы, очевидно, оправдано в том случае, если бы «доплеровская» картина приводила к каким-либо серьезным противоречиям. Существуют ли такие противоречия в действительности?

В свое время выдвигались возражения, связанные с возрастом космических объектов. Дело в том, что, согласно теории расширяющейся Метагалактики, продолжительность эпохи расширения исчисляется в 10–20 миллиардов лет. Не приводит ли это к противоречию с существующими оценками возраста звезд, звездных скоплений и галактик?

Одно время действительно казалось, что длительность эпохи расширения и возраст космических объектов не согласуются друг с другом. Однако сейчас можно считать общепризнанным, что продолжительность существования всех известных нам космических образований имеет порядок 10 миллиардов лет.

Тем не менее оценки возраста отдельных космических объектов в 20 и более миллиардов лет встречаются и сейчас. Возникает вопрос: если эти оценки в самом деле подтвердятся, будет ли это катастрофичным для теории расширения?

Как подчеркивает А. Л. Зельманов, вывод о продолжительности эпохи расширения Метагалактики, равной 10–20 миллиардам лет, сделан в рамках теории однородной изотропной Вселенной. В более общей теории этот срок может быть и несколько увеличен.

Однако и в теории однородной изотропной Вселенной возможны некоторые варианты, при которых эпоха расширения Метагалактики могла быть и более длительной. В большинстве вариантов теории в начале расширения преобладает взаимное гравитационное притяжение масс, которое тормозит, замедляет расширение. Но по мере расширения гравитационное притяжение слабеет, а космическое отталкивание, существование которого при определенных условиях допускают уравнения общей теории относительности, усиливается. Возможен случай, при котором притяжение в конце концов уравновешивается отталкиванием, а затем и уступает ему, — тогда замедляющееся расширение должно смениться ускоряющимся.

Предположим, что Метагалактика вела себя именно так и мы живем в эпоху ускоренного расширения. Но это означает, что в недавнем прошлом оно протекало медленнее и, следовательно, длилось дольше, чем при непрекращающемся торможении.

С другой стороны, «оценка возраста вполне может быть и уменьшена.

Согласно теории горячей расширяющейся Вселенной, через некоторое время после начала расширения должна была наступить такая фаза, когда все вещество представляло собой плазму, состоящую из электронов, протонов и ядер легких элементов. Кроме вещества, существовало и электромагнитное излучение: радиоволны, световые и рентгеновские лучи. В тот период вещество и излучение находились в равновесии. Частицы (главным образом электроны) излучали примерно столько же фотонов, сколько и поглощали.

Однако в дальнейшем температура упала настолько, что электроны стали соединяться с ионами, образуя атомы водорода, гелия и других химических элементов. Вследствие этого среда стала прозрачной для излучения. Другими словами, фотоны практически перестали испускаться и поглощаться.

В дальнейшем температура этого излучения постепенно уменьшалась, и, согласно расчетам, вытекающим из модели горячей расширяющейся Вселенной, мировое пространство в современную эпоху должно быть заполнено излучением с температурой около 3–4 кельвинов.

В 1965 г. это гипотетическое излучение было зарегистрировано и получило название реликтового. Обнаружение реликтового излучения прямо свидетельствует о том, что расширение Вселенной длится уже много миллиардов лет из состояния, неизмеримо более плотного, чем современное.

Однако в самые последние годы возникли кое-какие поводы для сомнений. Некоторые исследователи считали, что на самом деле зарегистрирован лишь некий общий тепловой фон Метагалактики, имеющий совершенно иную физическую природу.

Выдвигалась также гипотеза, согласно которой излучение, принимаемое за реликтовое, на самом деле принадлежало в отдаленном прошлом каким-то отдельным космическим объектам, а затем постепенно рассеялось в мировом пространстве.

Однако на проходившем летом 1970 г. в Англии очередном конгрессе Международного астрономического союза ученые пришли к единому мнению, что никаких серьезных оснований сомневаться в реликтовом характере зарегистрированного космического радиоизлучения в настоящее время не существует.

Что же касается гипотезы обособленных источников реликтового излучения, то в тех местах, где они когда-то располагались, должны были бы наблюдаться небольшие флуктуации (колебания) радиоизлучения.

Однако, как показали исследования, проведенные советским радиоастрономом Ю. Н. Парийским, можно с очень большой точностью утверждать, что подобных флуктуаций нигде нет.

Но если бы даже оказалось, что реликтового излучения не существует вообще, то и это вовсе не означало бы, что от теории расширения следует отказаться. В рамках этой теории возможен и такой вариант, при котором реликтовое излучение не возникает.

Очень важный аргумент в пользу теории расширения Вселенной дает изучение квазаров. В сравнительно близких к нам областях Вселенной пространственная плотность этих объектов довольно мала. На расстояниях же порядка 7–9 миллиардов световых лет она значительно возрастает, чтобы потом вновь упасть до нуля. Но это означает, что в далеком прошлом пространственная плотность квазаров была больше, а в более раннюю эпоху они еще не возникали.