Спектральные наблюдения СН позволяют надежно определить расстояние до галактики, в которой вспыхнула эта звезда. Производится такое определение по следующей схеме:
из спектральных наблюдений определяется скорость расширения оболочки СН;
отсюда непосредственно определяется радиус фотосферы Rфи ее температура Т;
абсолютная светимость СН находится по формуле: L = 4nRф2sT4, а по известной светимости определяется ее абсолютная звездная величина М, т.е. та величина, которую имела бы интересующая нас звезда, если бы расстояние до нее равнялось стандартному значению 10 пс;
непосредственно измеряется визуальная звездная величина m>, она связана с абсолютной величиной М соотношением: М = m + 5 – 5lgr1, где r1- расстояние от нас до звезды в мегапарсеках. Отсюда определяется это расстояние. Визуальная звездная величина m –это мера величины светового потока звезды.
Итак, группа астрофизиков под руководством Перлмуттера и другая группа под руководством Шмидта изучали сверхновые звезды типа 1, вспыхивающие в разных галактиках, в том числе и удаленных от нас на миллиарды световых лет. В частности, определяли расстояние до этих галактик описанным методом. Но одновременно они определяли расстояние до галактики и другим методом, а именно, по так называемому красному смещению в спектрах этих галактик. Термин «красное смещение» используется для образного обозначения оптического эффекта Доплера.
Все атомы, находящиеся в сильно нагретой среде (например, в атмосферах звезд), излучают свет. Если с помощью спектрографа разложить этот свет по длинам волн, то как правило его спектр предстает в виде отдельных разноцветных линий, разделенных темными промежутками. Со стороны коротких длин волн расположены фиолетовые, синие, голубые цвета, а со стороны длинных волн – красные цвета. При этом каждый элемент характеризуется своим набором таких линий, их расположение присуще только этому элементу. Но если светящийся объект (звезда, галактика) удаляется от нас, то весь спектр линий как одно целое сдвигается в область более длинных волн, к его красному участку, и сдвиг тем сильнее, чем выше скорость удаляющегося объекта. Это и есть оптический эффект Доплера. Условно говорят, что линии «краснеют», отсюда термин «красное смещение». Таким образом, скорость удаления можно определить по величине красного смещения, что позволяет установить и расстояние до светящегося объекта по закону Хаббла: v = H•R. Следовательно, определив красное смещение галактики, в которой вспыхнула Сверхновая класса 1, можно осуществить еще одно, независимое, определение расстояния до нее.
Из двух способов определения расстояния, тот, который был описан первым, считается наиболее надежным. Это связано с тем, что результат находится на основе прямых измерений без введения дополнительных постулатов. Второй же способ опирается на определенные допущения о значении постоянной Хаббла и о том, что в процессе расширения Вселенной участвуют только два фактора – энергия разлетающихся частиц вещества и гравитационное взаимодействие, тормозящее разлет. Совпадение результатов обоих определений расстояния до СН подтвердило бы справедливость указанного допущения. Но блеск СН в достаточно удаленных галактиках оказался ниже ожидавшегося. Это означало, что расстояние, определенное по светимости этих звезд, превышает то, которое получается на основе измерений красного смещения. Галактики, в которых вспыхивают наблюдаемые СН. Следовательно, периферийное расширение Вселенной не замедляется со временем, а ускоряется. Напрашивается вывод, что процесс расширения управляется не двумя, а тремя факторами: кроме кинетической энергии разлета вещества и гравитационного его торможения действует еще фактор, способный в определенной степени нейтрализовать гравитацию. Мы уже знаем, что этот фактор создает антигравитирующий вакуум. Следовательно, и космологическая постоянная на самом деле несколько отличается от нуля. Такое заключение ведет к изменению сегодняшних космологических представлений, к определенным изменениям и физических представлений о строении вещества. В перспективе это может оказать трудно предсказуемое влияние на научно-технические возможности человечества.
Автор: проф. Р. Ровинский
Доклад на семинаре
2001 год. |
