сторінка 2
Успішне пояснення ряду явищ за допомогою моделі Великого вибуху призвело до того, що, як правило, не викликає сумніву реальність походження мікрохвильового фонового випромінювання з розширення первинного вогняного кулі в той момент, коли речовина Всесвіту стало прозорим. Можливо, однак, що це занадто просте пояснення. У 1978 р, намагаючись знайти обгрунтування для спостережуваного співвідношення фотонів і баріонів (баріони - «важкі» елементарні частинки, до яких, зокрема, відносяться протони і нейтрони) - 108: 1, - М.Ріс висловив припущення, що фонове випромінювання може бути результатом «епідемії» освіти масивних зірок, що почалася відразу після відділення випромінювання від речовини і до того, як вік Всесвіту досяг 1 млрд. років. Тривалість життя цих зірок не могла перевищувати 10 млн. Років; багатьом з них судилося пройти стадію наднових і викинути в простір важкі хімічні елементи, які частково зібралися в крупиці твердої речовини, утворивши хмари міжзоряного пилу. Цей пил, нагріта випромінюванням догалактіческіх зірок, могла, в свою чергу, випускати інфрачервоне випромінювання, яке в силу його червоного зсуву, викликаного розширенням Всесвіту, спостерігається зараз як мікрохвильове фонове випромінювання.
Ця точка зору не отримала широкого визнання, проте цікаво відзначити, що в 1979 р Д.П.Вуді і П.Л.Річарде з Каліфорнійського університету опублікували результати спостережень, як ніби вказують на деякі відхилення характеристик мікрохвильового фонового випромінювання від кривої випромінювання абсолютно чорного тіла: крива фонового випромінювання виглядає «гостріше», ніж їй слід було б бути. Пізніше в тому ж році М.Роуен-Робінсон, Дж.Негропонте і Дж.Сілк (Коледж королеви Марії, Лондон) вказали, що «горб» на кривій мікрохвильового випромінювання, виявлений Вуді і Річардсом, може бути пояснений випромінюванням пилових хмар, які утворилися слідом за «епідемією» масового формування зірок, що відповідає гіпотезі М. Рису. Поки рано говорити, чи витримає ця нова ідея подальший аналіз, але якщо вона відповідає істині, то це означає, що переважна кількість всієї маси Всесвіту міститься в невидимих залишках зірок первинного, догалактіческого, покоління верб даний час може знаходитися в масивних темних гало, оточуючих яскраві галактики, які ми спостерігаємо сьогодні.
майбутнє Всесвіту
Залишаючи осторонь спірне питання, що стосується освіти галактик, подивимося, що говорять сучасна теорія і дані спостережень щодо майбутнього розвитку Всесвіту і її ймовірного кінця.
Поза всяким сумнівом, саме гравітаційна взаємодія визначить подальший хід подій. Чи достатньо у. Всесвіту речовини для того, щоб сили тяжіння в кінцевому рахунку зупинили процес розширення і змусили галактики знову почати падати один на одного, в результаті чого Всесвіт закінчила б своє існування в якомусь «Великому стисненні». Або ж навпаки. Всесвіт буде розширюватися безкінечно?
Процес розширення Всесвіту можна розглядати, використовуючи вже знайоме нам поняття швидкості втечі. Відповідно до закону всесвітнього тяжіння Ньютона, ефективна гравітаційна сила, що діє на частинку, що знаходиться всередині порожній сферичної оболонки, дорівнює нулю-. тяжіння, що викликається різними частинами оболонки, взаємно компенсується. Те ж має місце і в загальній теорії відносності. Отже, якщо вибрати для дослідження типову сферичну область Всесвіту, то все інше можна вважати порожнистої товстостінній оболонкою, розташованої поза цікавить області, оскільки в силу космологічного принципу всі напрямки у Всесвіті рівноправні, а речовина в ній розподілено рівномірно. Тоді можна припустити, що на галактику, розташовану біля краю обраної нами області, діють сили тяжіння тільки з боку речовини, що знаходиться всередині обраної сфери. Якщо ця речовина розподілено рівномірно, то галактика буде притягатися до центру сфери так, як якщо б там була зосереджена вся укладена всередині сфери маса. У своєму русі щодо центру сфери ця «пробна» галактика повинна вести себе, як снаряд, випущений «назовні» з цієї точки. Якщо швидкість галактики досить велика, т. Е. Якщо вона перевищує швидкість втечі, характерну для цієї сферичної області, то галактика буде продовжувати свій рух вічно (відкрита всесвіт), але якщо швидкість галактики недостатня, то вона врешті-решт зменшиться до нуля, після чого галактика почне рухатися до центру сфери (замкнута всесвіт).
Знаючи швидкість розбігання галактик - вона визначається значенням постійної Хаббла, - можна оцінити необхідну величину маси, яка повинна міститися в даному обсязі простору, щоб розширення колись припинилося; інакше кажучи, потрібно розрахувати середнє значення щільності речовини, яка забезпечила б існування замкнутої всесвіту. Якщо виявиться, що середня щільність речовини перевищує деяке значення, зване критичної щільністю, то Всесвіт через якийсь час повинна перестати розширюватися - тоді поле битви залишиться за силами тяжіння і колапс речовини Всесвіту буде неминучим.
Беручи Але = 55 км / с * Мпс, знаходимо, що значення критичної щільності приблизно дорівнює 5-10-27 кг / м3, або в середньому приблизно 3 атома водню в 1 м3 - це дуже небагато! При такій щільності Всесвіт повинна бути дуже великою, а речовина в ній - дуже розрідженим. Визначення середньої густини речовини у Всесвіті - одна з найважливіших завдань сучасної астрономії.
Інший спосіб з'ясування, відкрита або замкнута Всесвіт, полягає в безпосередньому вимірюванні уповільнення розширення, тобто у вимірі величини, відомої під назвою параметра уповільнення qо. Виробляючи спостереження дуже віддалених об'єктів, ми як би подорожуємо в часі в далеке минуле, коли - якщо вірна теорія Великого вибуху - Всесвіт розширювався швидше, ніж зараз. В принципі, проводячи вимірювання в дуже широкому інтервалі відстаней до галактик і їх червоних зміщень, можна виявити відхилення від закону Хаббла аж до найвіддаленіших зоряних систем. Але на практиці цей метод не дав, принаймні на сьогоднішній день, що узгоджуються між собою надійних результатів. Тут залишається ще багато труднощів, включаючи проблему правильної оцінки відстаней і можливість невідомих поки процесів еволюції: наприклад, цілком можливо, що в минулому галактики мали велику світність, ніж зараз, але питання в тому, наскільки велику? Щоб визначити, чи є наш Всесвіт відкритої або замкнутої, необхідно досліджувати об'єкти з червоним зміщенням вище 0,5, а це відповідає відстаням, що значно перевищують ті, на яких можна побачити звичайні галактики (положення може змінити космічний телескоп, виведений на орбіту навколо Землі, створення якого планується на 80-ті роки). Ясно, що в якості об'єктів дослідження слід взяти квазари, але в їх природі, еволюції та відстанях до них занадто багато неясного, так що надійність отриманих результатів залишається поки сумнівною. На сьогоднішній день ми маємо в своєму розпорядженні даними спостережень, що свідчать на користь як відкритої, так і замкнутої моделі.
Траплялися також спроби визначати вік Всесвіту різними методами і порівнювати його з Хаббловском часом - тим віком, який мала б Всесвіт, якби не було уповільнення розширення (близько 18 млрд. Років при Але = 55 км / с * Мпс). Оцінки віку найстаріших зірок в кульових скупченнях, робилися на основі їх хімічного складу з використанням сучасних теорій зоряної еволюції, дали значення в інтервалі 8-18 млрд. Років, тоді як метод радіоактивної датування дає набагато меншу цифру - близько 6 млрд. Років. У 1978р. Д.Казанас і Д.Н.Шрамм із Чиказького університету, грунтуючись на даних своїх спостережень, прийшли до висновку, що найкраще узгоджується з відомими фактами вік Всесвіту має становити 13,5-15,5 млрд. Років, що відповідає відкритій, вічно розширюється всесвіту.
1 [2] 3
скачати реферат Всесвіт буде розширюватися безкінечно?