1 национальная академия наук армении бюраканская

НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК АРМЕНИИ БЮРАКАНСКАЯ АСТРОФИЗИЧЕСКАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ ИМЕНИ В.А.АМБАРЦУМЯНА АРУТЮНЯН ГАЙК АВАКОВИЧ ВЛИЯНИЕ ХАББЛОВСКОГО РАССШИРЕНИЯ ВСЕЛЕННОЙ НА ФОРМИРОВАНИЕ КОСМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ Диссертация на соискание степени доктора физико-математических наук по специальности «Астрофизика, радиоастрономия» Ա.03.02 Бюракан 2011 1 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ 4 ГЛАВА 1. НАБЛЮДАЕМЫЕ ПРОЯВЛЕНИЯ РАСШИРЕНИЯ 1.1. Введение 24 1.2. Расширение орбиты Луны 28 1.3. «Разбухание» Земли 32 1.4. Универсальное расширение 35 1.5. Физические следствия увеличения масштаба 38 1.6. Антигравитационная «темная» энергия и активность объектов 43 1.7. Амбарцумяновские события 46 1.8. Влияние Хаббловского расширения на свойства атомных ядер 53 1.9. О возможности существования гипотетических объектов 61 1.10. Обсуждение и перспективы 67 ГЛАВА 2. ФИЗИЧЕСКИЕ СЛЕДСТВИЯ РАСШИРЕНИЯ 2.1. Введение 71 2.2. Металличность космических объектов 77 2.3. Зависимость металличности от массы объектов, морфологии и места 83 2.4. Кинематика скоплений галактик в свете амбарцумяновских событий 88 2.5. Наличие радиальных скоростей 92 2.6. cD галактики как генераторы формирования скоплений 98 2.7. Гало cD галактик - побочный результат формирования скоплений 103 ГЛАВА 3. КВАЗАРЫ В РАМКАХ КОНЦЕПЦИИ ОБ УНИВЕРСАЛЬНОМ РАСШИРЕНИИ 3.1. Введение 3.2. Различныe зависимости светимостей квазаров от красного смещения 113 3.3. Квазары в областях богатых скоплений галактик 124 3.4. Видимые звездные величины 132 3.5. Центральные войды 138 3.6. Распределение квазаров в областях скоплений Virgo и Fornax 141 109 2 3.7. Абсолютная яркость квазаров из областей скоплений 149 ГЛАВА 4. ЧАСТНЫЕ ЗАДАЧИ, СВЯЗАННЫЕ С ФОРМИРОВАНИЕМ КОСМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ И ИХ СИСТЕМ 4.1. Введение 154 4.2. Эволюционный переход квазаров в стадию галактик 159 4.3. Зависимость количества галактик от видимой звездной величины 164 4.4. Проблема слабых голубых галактик 170 4.5. Распределение галактик вокруг дисковыхгалактик скоплениях 173 4.6. Распределение галактик относительно направления перемычек 177 4.7. Общие характеристики скоплений галактик и их галактик-членов 182 4.8. К вопросу об определении функции распределения частот звездных вспышек 189 ГЛАВА 5. РАССЕЯНИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ НА СВОБОДНЫХ ЭЛЕКТРОНАХ 5.1. Введение 5.2. Вероятность рассеяния фотонов на электронах с данной плотностью 202 5.3. Функция перераспределения 206 5.4. Рассеяние низкочастотного излучения 211 5.5. Случай медленных электронов 215 5.6. Энергетические потери электронов 216 5.7. Исследование асимптотик 222 5.8. Энергетические потери электрона в единицу времени при рассеянии на 5.9. 200 изотропно-монохроматических фотонах 225 Отражение излучения от полубесконечной «электронной среды» 229 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 237 ЛИТЕРАТУРА 256 3 ВВЕДЕНИЕ Данная диссертационная работа посвящена исследованию возможного воздействия хаббловского расширения Вселенной на формирование космических объектов, принадлежащих различным иерархическим уровням мироздания. Поводом для начала такого рода исследований послужило появление множества наблюдательных фактов, свидетельствующих о том, что однородное и изотропное расширение Вселенной не является прерогативой лишь больших масштабов, для которых справедливо условие однородности распределения вещества, но четко наблюдается также и в намного меньших масштабах. Тогда возникает достаточно обоснованный вопрос о том, чем же обусловлено такое расширение и, какое отношение имеют к нему современные модели, описывающие наблюдаемое раширение Вселенной. С этой целью в Главе 1 настоящей диссертационой работы рассматриваются различные проявления расширения космических объектов и их систем и делается попытка объяснить многообразие данных явлений универсальным ускоряющемся расширением пространства, которое обуславливает наблюдаемые расширения Вселенной на всех масштабах. Во Введении Главы 1 кратко описываются основные вехи становления современных представлений о расширяющейся Вселенной. На основе достаточно хорошо известных наблюдательных данных об измерении константы Хаббла делается вывод о том, что используемые модели Вселенной, по крайней мере, не вполне адекватны к реально существующему мирозданию. Во втором параграфе подробно исследуется явление удаления Луны от Земли. Этот эффект достаточно хорошо известен и детально изучен многими авторами. Традиционно он объясняется, так называемым, приливным механизмом, суть которого состоит в следующем. Как известно, лунный прилив, вследствие чего вода мирового океана течет в обратном по отношению к суточному вращению Земли направлении, замедляет вращение нашей планеты. Луна получает ту часть вращательного момента Земли, которая теряется нашей планетой, и удаляется от нее. 4 Однако, как показывают несложные расчеты, замедление осевого вращения Земли, которое составляет 1.8 миллисекунд за столетие, недостаточно для наблюдаемой скорости удаления Луны, которая, согласно результатам лазерной локации Луны составляет 3.82±0,07см/год. Дефицит вращательного момента составляет примерно 25 процентов. Поэтому нами сделан вывод о том, что приливной механизм, используемый для объяснения явления отдаления Луны от Земли, не соответствует действительности или же, по крайней мере, учтены не все механизмы. В третьем параграфе рассматривается другое явление расширения, которое было открыто в середине прошлого столетия методами палеогеографии. Согласно этим исследованиям радиус Земли увеличивается в среднем на 0.5мм за год. Такой рост радиуса сам приводит к замедлению осевого вращения Земли на 1.35мсек за столетие. И если увеличение радиуса действительно имеет место, то на удаление Луны остается гораздо меньше вращательного момента, что еще больше углубляет кризис теории, и оказывается совершенно несостоятельной. Учитывая тот факт, что хаббловское расширение, которое согласно принятой теории должно было наблюдаться на масштабах, превышающих 200÷300Мпк, а в действительности четко прослеживается до гораздо меньших масштабов порядка 1÷2Мпк, предлагается рабочая гипотеза, что указанное расширение имеет универсальный характер и может иметь место в масштабах планет и меньше. Тогда закон Хаббла, открытый для внегалактических объектов, может быть рассмотрен в качестве частного случая универсального расширения, который легко обнаруживается для больших масштабов. Показывается, что постоянная Хаббла со значением H  75 км/сек/Мпк наиболее точно описывает универсальное расширение, и при этом значении единица длины получает приращение   7.6  10 11 год-1. Используя полученное соотношение для увеличения земного радиуса получаем R  0.48 мм за год, что с большой точностью совпадает с результатом, полученном методами палеогеографии. Это же соотношение для скорости удаления Луны дает значение r  2.92 см/год. При этом замедление осевого вращения Земли вследствие увеличения радиуса составляет 1.3мсек за столетие, и 5 лишь замедление на 0.5мсек за столетие остается на приливной механизм. Это остаточное значение замедления, в свою очередь, обеспечивает удаление Луны на 0.9см за год. Совместный эффект хаббловского расширения и приливного механизма дает скорость удаления 3.82см, что совпадает с наблюдаемой величиной. Тогда можно сделать вывод о том, что четыре наблюдательные величины, каковыми являются постоянная Хаббла, скорость удаления Луны от Земли, замедление осевого вращения Земли, и скорость увеличения радиуса Земли, измеренные абсолютно разными методами (астрофизика, лазерная локация, историография и палеогеография), хорошо согласуются друг с другом, если учитывается хаббловское расширение на малых масштабах. При этом решается также парадокс чрезмерно быстрого удаления Луны. В четвертом параграфе рассматривается физическая картина наблюдаемой Вселенной с учетом того, что хаббловское удаление галактик является лишь наиболее очевидным проявлением универсального расширения, которому подвержены все пространственные масштабы. Тогда хаббловский закон может быть сформулирован для любых двух точек пространства, которые находятся на некотором расстоянии r друг от друга. Дифференцируя закон Хаббла и учитывая, что значение хаббловской постоянной одно и то же для космологических расстояний от нескольких Мпк до нескольких тысяч Мпк, приходим к выводу, что хаббловское расширение ускоряется. Этот результат подтверждается и другими методами, каковыми являются, например, исследования далеких сверхновых Ia типа или изучение анизотропии остаточного микроволнового излучения. Важно, что в этом случае вывод об ускоряющемся расширении сам напрашивается, если считается, что хаббловскому расширению подвержены все пространственные масштабы. А заключение об универсальности хаббловского расширения было сделано нами на основе изучения явлений расширения в непосредственной близости от Земли. В пятом параграфе обсуждается возможность обнаружения универсального расширения на примере реальных космических объектов или их систем. Очевидно, что такой незначительный эффект может быть обнаружен либо в наиболее 6 детально изученных в смысле динамики и кинематики системах, либо при наличии накопительного эффекта для больших расстояний или очень больших промежутков времени. В сущности, именно таковыми являются все примеры, обсуждение которых привело к заключению об универсальном расширении. Удаление Луны является уникальным случаем в том смысле, что для измерения данного эффекта можно использовать высокоточные методы лазерной локации. Явление земного расширения открыто лишь потому, что были использованы палеогеографические данные за последние 500 миллионов лет. Что же касается хаббловского расширения Вселенной, то оно открыто с помощью доплеровского эффекта сначала для расстояний нескольких десятков Мпк, а в дальнейшем, благодаря применению более точных методов анализа, эффект был открыт для расстояний до нескольких Мпк. Обсуждается возможность обнаружения универсального расширения с помощью исследования орбит планет солнечной системы. Указывается также на возможность изучения данного явления на основе анализа кинематических данных богатых скоплений галактик. В шестом параграфе кратко изложены выводы о том, что вследствие универсального расширения как в отдельных космических объекыах, так и в любых системах, сосоящих из таких объектов, постепенно накапливается положительная энергия, которая является угрозой для их существования. Для сохранения цельности объекты должны периодически освобождаться от накопленной энергии, что для внешнего наблюдателя выражается различными формами активности. Следующий параграф посвящен одной форме активности, названной амбарцумяновским событием, и представляющей собой выброс вещества из недр космического объекта, а чаще всего из ядер галактик. Здесь вводится в рассмотрение понятия масштабного фактора, вмороженного в вещество. Смысл данного понятия в том, что гравитационная (как и ядерная) сила противостоит расширению любого объекта и является единственным источником его сохранения в целостности. Поэтому, несмотря на то, что пустое пространство расширяется по закону Хаббла (увеличивается масштабный фактор), внутри любого гравитационно 7 связанного космического объекта расширение замедлено из-за гравитационных сил. Поэтому расширение пространства в местах накопления вещества должно быть замедлено, а масштабный фактор должен быть вморожен в вещество. Учитывая это можно вычислить увеличение гравитационной потенциальной энергии, которая накапливается, например, в сферическом объекте некоторой массы и радиуса. Показано, что «протоскопление» галактик с массой 1014÷1015 солнечных масс за 107 лет накапливает столько энергии, что может выбросить объекты с массой 1011÷1012 M⊙. Таким образом, этот механизм за хаббловское время может сформировать богатое скопление галактик. В восьмом параграфе рассматривается эффект возможного влияния хаббловского расширения на структурные особенности атомных ядер, а также на явление радиоактивности. По современным представлениям больше 70-и процентов массы-энергии Вселенной составляет темная энергия или энергия ускоряющегося расширения Вселенной. Если считаем, что универсальное расширение имеет место во всех масштабах, то должны учитывать его влияние на атомные ядра. Как известо, атомные ядра характеризуются своею энергией связи, которая по сути дела, обеспечивает их целостность. В данном параграфе обсуждается вопрос о трансформации темной энергии во внутриядерную энергию, что, очевидно, уменьшает энергию связи и постепенно дестабилизирует ядро. Но уменьшение энергии связи, с другой стороны, означает увеличение средней массы нуклонов, а в конечном счете, и самого ядра. Такое заключение созвучно с основными выводами квазистационарной космологии, хотя не требует рождение новой материи. Здесь также делается важный вывод о том, что в начале эволюции космических объектов, а также при чрезвычайно большом накоплении материи, металличность объектов должно быть выше при равных условиях по остальным критериям. В девятом параграфе обсуждается вопрос о возможности существования таких экзотических объектов, каковыми являются черные дыры. Показывается, что при последовательном применении аксиом современной физики мы приходим к выводу, что объект замкнутый в свою сферу Шварцшильда исчезает не только как источник электромагнитного излучения, но также и как центр гравитационного 8 поля. Причиной такого парадокса может быть тот факт, что при теоретическом исследовании самогравитирующих тел, в том числе тех, которые попадают внутрь шварцшильдовской сферы, никогда не учитываются структурные особенности самой материи и, в первую очередь, механизм превращения некоторой части массы в энергию, что наблюдается в атомных ядрах. В качестве решения данного парадокса предлагается сценарий, при котором никогда физический объект не попадает внутрь шварцшильдовской сферы, так как в самогравитирующей системе формируются ядра, большая часть массы которых превращается в энергию и уходит. В десятом параграфе обсуждаются некоторые перспективы дальнейшего развития данной концепции об универсальном расширении. Глава 2 работы посвящена исследованию наблюдательных данных, которые свидетельствуют о возможном влиянии хаббловского расширения на формирование реальных объектов и их систем. Во Введении Главы обсуждаются вопросы, связанные с образованием наиболее крупных галактик наблюдаемой Вселенной, каковыми являются, так называемые, cD галактики, а также атомных ядер, относительное содержание которых формирует химический состав космических объектов. Приведены основные наблюдательные данные и принятые современной наукой механизмы их формирования. Второй параграф полностью посвящен обсуждению классической модели формирования атомных ядер в бигбанговской теории образования Вселенной и космических объектов. Как известно, в основу этой теории лежит представление о том, что все звезды первого поколения были взорваны как сверхновые, выбросив тем самым обогащенное тяжелыми ядрами вещество их ядерных областей. Тем самым синтезированными в их недрах тяжелыми ядрами было обогащено также и остальное вещество в данной галактике, из которого в дальнейшем были сформированы звезды, принадлежащие населению первого типа. Здесь же приводятся данные о высокой металличности квазаров, которые будучи молодыми объектами, согласно классической теории, не должны были 9 содержать тяжелые элементы. Указывается на полное соответствие с выводами, сделанными в Главе 1 об уменьшении металличности в ходе эволюции космических объектов. С целью обоснования новой концепции особое внимание уделяется явлению распада сверхтяжелых ядер, а также известной эмпирической зависимости между периодом полураспада и величиной кинетической энергии выброшенной альфа-частицы (правило Нетолла-Гейгера для альфа распада). На феноменологическом уровне показывается, что именно такая картина наблюдалась бы, если бы универсальное расширение происходило в масштабах атомных ядер и элементарных частиц. В третьем параграфе обсуждается вопрос о согласии с рассматриваемой концепцией наблюдательных данных о зависимости металличности от массы космических объектов, их морфологии и местонахождения внутри объекта. Для этой цели используются выводы Главы 1. Во-первых, мы пользуемся выводом о том, что при универсальном расширении увеличение пространственного масштаба в объемах с большим накоплением вещества задерживается, что, в свою очередь, задерживает образование легких элементов. Для поддержки данного вывода приводится хорошо установленная положительная корреляция между массами галактик и их металличностью. С другой стороны, оставаясь в рамках рассматриваемой концепции о том, что космические объекты формируются вследствие распада и «выноса материи» из недр «протообъекта» (например, из ядра галактики), мы приходим к выводу, что чем ближе выброшенно вещество к материнскому телу, тем выше должна быть его металличность. Фактических данных об этом существует в огромном количестве. Об этом свидетельствует, например, большое количество измерений градиента в Млечном Пути и в других галактиках. Во всех случаях наблюдается отрицательный градиент металличности, что полностью согласуается с нашими выводами. 10 В четвером параграфе рассматривается кинематика двух наиболее близких к нам скоплений галактик, с целью выявления наблюдательных данных, так или иначе свидетельствующих об амбарцумяновских событиях. Указывается на хорошо известную тенденцию ранних типов галактик концентрироваться ближе к центру скопления, когда поздние типы предпочитают окраины. В связи с этим данные тенденции рассматриваются с другой точки зрения, а именно, обращается внимание на то, что галактики с большим моментом вращения находятся дальше от центра, тогда как галактики с отсутствием вращательного момента бывают в центральных областях. Тогда нетрудно видеть, что в рамках концепции об амбарцумяновских событий сегрегация галактик по типам получает естественное объяснение, если предполагать, что выброшенный из ядра протоскопления «протогалактика» характеризуется как начальной массой, так и начальным суммарным вращательным моментом, который обеспечивает для галактики ее собственное вращение и орбитальный момент в скоплении. Если начальный момент большой, то «протогалактика» с большей вероятностью уйдет из центральной части и превратится в галактику позднего типа. Если начальный момент очень маленький, то «протогалактика» не сможет далеко уйти от места рождения и не имеет шансов стать галактикой позднего типа. Для более детального исследования кинематики галактик в скоплении рассмотрен случай известного скопления в созвездии Дева с центральной галактикой М87. Отдельно рассматривая галактики, радиальные скорости которых больше и меньше скорости центральной галактики, мы приходим к очень важному заключению. Получается, что скорости галактик поздних типов или периферийных галактик по отношению к центральной галактике на 50 процентов больше, чем у галактик ранних типов. В следующем параграфе делается попытка найти свидетельста о наличии радиальных скоростей в скоплении, то есть факты которые могли бы с некоторой достоверностью говорить об удалении галактик от центральной или наоборот. Прямой метод поиска корреляции между скоростями и расстоянием от 11 центральной галактики дает положительный результат (но с малым коэффициентом корреляции порядка 0.5) лишь для галактик, которые обладают скоростями меньше скорости центральной галактики. Галактики с большими скоростями не подчиняются никакой закономерности. Тем не менее, используя также косвенные данные, делается не совсем уверенный вывод о том, что скорости, найденные в предыдущем параграфе могут означать, галактики позднего типа удаляются от центральной галактики с большими скоростями, чем галактики ранних типов. В шестом параграфе рассматриваются центральные cD галактики в качестве остатков протоскоплений или генераторов скоплений, вследствие выбросов вещества из которых образовались соответствующие скопления. Большинство тех свойств этих галактик, которые стали причиной для предложения сценариев, в которых они представляются в качестве «галактических каннибалов», находящихся на дне потенциальной ямы, могут быть использованы для обратной цели. Более того, они обаладают свойствами, которые никак не вяжутся с предствлением их в качестве «каннибалов», но хорошо согласуются с нашими представлениями. Например, то обстоятельство, что разброс светимости «основного тела» cD галактик минимален, несмотря на то, что они находятся в скоплениях, богатства которых различаются на порядок и больше, никак не объясняется классическими сценариями. В рамках рассматриваемой концепции он находит достаточно простое объяснение, так как чем больше масса «протоскопления», тем интенсивнее происходит его распад и тем интенсивнее формируется скопление. А масса «основного тела» протоскопления или будущего cD галактики стремится к величине, которая является максимально возможной для данной эпохи расширения. С таким сценарием формирования скоплений галактик, в центре которых находится cD галактика, хорошо согласуется также наличие у этих галактик растянутого звездного гало, светимость которого коррелирует со светимостью скопления. Механизм образования гало cD галактик, как побочного результата формирования скопления обсуждается в седьмом параграфе. В классической 12 трактовке гало интерпретировалось как образование, которое строится из осколков поглощенных галактик. Считалось, что чем богаче скопление, тем больше галактик поглощает центральная галактика и тем больше осколков остается в гало. При этом никак не объяснялось, почему же центральное тело, которое якобы формируется вследствие поглощения внешних галактик, имеет одну и ту же светимость в скоплениях различных богатсв. В рамках рассматриваемой концепции нет никаких противоречий, так как размер основного тела определяется эпохой расширения и масштабным фактором для данной эпохи, а массы (светимости) скопления и гало центральной галактики определяются разницей массы «протоскопления» и его современного остатка – «основного тела». И именно поэтому существует корреляция между светимостями гало и скопления – чем больше выброшено материи, тем больше галактик в скоплении, а также материала для формирования гало. В Главе 3 обсуждаются вопросы формирования квазаров и их локализации в пространстве с учетом наличия универсального расширения. Если из ядер галактик действительно происходят выбросы догалактической материи, то мы должны иметь возможность, по крайней мере, качественно описывать физические свойства сгустков выброшенной материи, учитывая вмороженность пространственного масштаба в материи. Приведенные в Главе 2 наблюдательные данные, которые касаются металличности галактик, градиенту металличности в галактиках, а также амбарцумяновским событиям, создают хорошую основу для формирования представления этих свойств, по крайней мере, в общих чертах. В первую очередь, имеется ввиду, что в направлении к центру массивных объектов должен наблюдаться градиент плотности, а также масштабного фактора. А поскольку в рамках рассматриваемой концепции как металличность вещества, так и возможность существования более массивных (состоящих из большего количества барионов) объектов определяется масштабным фактором, то можно прийти к выводу, что выброшенный сгусток материи по своим свойствам напоминает объекты ранних стадий эволюции. Другими словами, на иерархическом уровне, например, галактик, могут быть выброшены объекты со свойствами космологических квазаров. То есть, рассматриваемая концепция позволяет придти 13 к выводу, что наряду с космологическими квазарами могут быть также и локальные объекты со свойствами квазаров. Для проверки этого вывода свеланы статистические исследования квазаров. Во втором параграфе рассматриваются результаты статистических исследований трех выборок, в которые входят а) квазары с линиями поглощения, б) квазары, входящие в ассоциации с галактиками и с) квазары, которые не входят в первые две подгруппы. Авторы данных исследований получили, что при переходе к светимостям этих квазаров зависимости светимости от красного смещения для данных трех групп отличаются друг от друга с коэффициентом достоверности более 0.99. Этот результат так и не нашел последовательного объяснения в рамках космологической интерпретации квазаров. В диссертационной работе показано, что эта проблема находит достаточно простое и последовательное решение, если предполагается, что, по крайней мере, некоторая часть квазаров выброшена из ядер близлежащих галактик и обладает аномальным красными смещением, которое постепенно исчезает в ходе эволюции вещества и уменьшения разницы масштабных факторов в пустом пространстве и в веществе. В третьем параграфе рассматривается вопрос о возможности физической связи квазаров со скоплениями галактик. Логическим обоснованием для такого исследования послужило тот естественный вывод, что если из ядер галактик выбрасываются «локальные квазары», то математическое ожидание обнаружения таких объектов будет выше в богатых скоплениях галактик. Для исследований были отобраны четыре скопления – два северных и два южных. С целью обнаружения зависимостей от расстояния, если таковые существуют, были выбраны известные скопления в Деве и в Печи, которые находятся примерно на одинаковом расстоянии, а также скопление в Коме (А1656), которое находится на расстоянии в пять раз дальше и скопление А1060, которое занимает промежуточное расстояние. Несмотря на то, что в период данных исследований не было никаких полных выборок квазаров для статистических исследований с высоким коэффициентом достоверности, тем не менее, учитывая, что выборки квазаров были составлены на основе случайных обнаружений объектов, данные выборки могли бы служить для получения предварительных результатов. Первым 14 интересным результатом было то, что плотность квазаров в областях данных скоплений оказалась выше средней плотности по небосводу. Однако завышенная плотность могла бы интерпретирована также и как результат более детального исследования областей скоплений. В четвертом параграфе сопоставляются видимые звездные величины для всех рассматриваемых выборок. Получается достаточно четкая корреляция между расстояниями скоплений и средними видимыми величинами квазаров – чем дальше находится скопление, тем слабее квазары, обнаруженные в области соответствующего скопления. Причем корреляция исчезает для тех квазаров, которые были открыты в результате специально организованных глубоких обзоров. Интересные результаты получаются также на основе исследования центральных областей поверхностного распределения рассматриваемых выборок квазаров, что сделано в пятом параграфе. Дело в том, что в центральных областях этих распределений плотность квазаров падает до нуля. Естественно, этот эффект объсняется сравнительно большим поглощением света в центре скопления. Тем не менее, не вполне четки аргументации по поводу того, являются ли квазары объектами фона, или же часть из них погружена в эту поглощающую среду. Для получения ответа на этот вопрос детально изучаются как видимые величины квазаров околовойдовской области, так и относительные размеры войдов по сравнению с размерами полных выборок из областей соответствующих скоплений. В шестом параграфе рассматривается поверхностное распределение квазаров в областях ближайших к нам скоплений Дева и Печь. Здесь наиболее важным является большая концентрация квазаров с большими красными смещениями вокруг центральных галактик NGC 4486 и NGC1399 – зарождающейся и сформированной cD галактик. Этот избыток легко интерпретируется в рамках модели формирования квазаров посредством их выброса из галактических ядер – в данном случае из ядер упомянутых центральных галактик. Большое значение красных смещений ввиду их небольшого расстояния от материнской галактики, в рамках данной концепции, может объясняться тем, что они были выброшены не очень давно, и их аномальное красное смещение пока еще бкизко к своему максимальному значению. Представляет интерес и тот факт, что, например, в 15 области скопления Девы наблюдается монотонное увеличение яркости квазаров, а также уменьшение их поверхностной плотности с ростом расстояния от центральной галактики. На расстоянии 7о, что на расстоянии скопления соответствует линейному расстоянию 2Мпк, средняя яркость квазаров резко падает, что может быть объяснено увеличением относительного количества квазаров фона по отношению к числу "локальных" квазаров. Причина изменения относительного количества квазаров указанных двух типов очевидна – плотность космологических квазаров должна быть постоянной, тогда как плотность «локальных» квазаров резко падает за пределами скопления. В последнем параграфе Главы 3 рассматриваются светимости квазаров из составленных выборок при предположении, что их красные смещения имеют чисто космологический характер. Получается, что светимость квазаров зависит от того, в каком направлении находится их выборка - чем ближе скопление галактик из области которого укомплектована выборка, тем больше получаются светимости соответствующих квазаров. Из физических соображений понятно, что такой зависимости не может быть. Поэтому единственным более вероятным выводом может быть то, что некоторая часть квазаров являются «локальными» объектами, которые предстаяляют собой ранние стадии вновь образовавшихся галактик, обладающими аномальным красным смещением. Вывод о том, что некоторая часть квазаров являются «локальными» объектами позволяет оценить их среднюю светимость. Простые расчеты позволяют для их средней абсолютной звездной величины приблизительно получить значение -13m. Такими величинами обладают карликовые галактики. И поэтому на основе данных исследований мы приходим к важному выводу, что образование новых галактик в «локальной» Вселенной продолжается и, что в нашу эпоху рождаются именно карликовые галактики. Этот вывод имеет то же значение для галактик, какое значение для атомных ядер имеет заключение о том, что в ходе эволюции происходит снижение металличности вещества во Вселенной. В Главе 4 рассматриваются некоторые частные задачи, которые так или иначе связаны с процессом формирования космических объектов и их систем. Как и в предыдущих двух главах большее внимание уделено внегалактическим 16 объектам, но, в качестве примера, рассмотрены также две задачи, связанные с формированием и проявлением активности звезд. Во Введении данной Главы описываются те задачи, которые рассматриваются в этом разделе работы. Во втором параграфе обсуждается вопрос о переходе объектов из стадии квазара в стадию галактик в «локальной» Вселенной. Очевидно, что этот переход сопровождается двумя основными процессами – постепенным исчезновением аномального красного смещения, а также формированием звездного населения и соответствующего морфологического класса. Эти процессы приводят к тому, что через некоторое время постквазары воспринимаются как галактики, но их красные смещения все еще имеют большое значение, и по этой причине они считаются расположенными гораздо дальше, чем они находятся на самом деле. В третьем параграфе рассматривается запутанность ситуации из-за возможности существования в спектрах внегалактических объектов аномального красного смещения. Обсуждается вопрос наблюдательных проявлений данного эффекта, например, при определении количества объектов в интервале звездных величин (m, m  dm) , в зависимости от расстояния, что, в свою очередь, зависит от космологического красного смещения. Если же наблюдаемое красное смещение является суммой различных компонентов, в том числе, аномального красного смещения, то физическая картина достаточно сильно изменяется. Другими словами, в данном случае в выражении, определяющего количество объектов в данном интервале звездных величин добавляется положительное слагаемое, которое исчезает при отсутствии аномального красного смешения, а также когда наблюдаемое красное смещение равняется нулю. А это означает, что наличие аномального красного смещения при подсчете галактик в нашем ближайшем окружении уменьшает реальное количество этих галактик, поскольку вследствие аномального красного смещения мы считаем их находящимися на больших расстояниях. Вывод сделанный выше используется в четвертом параграфе с целью решения проблемы избытка слабых голубых галактик. Дело в том, что подсчеты, выполненные в конце 70-х прошлого века показали, что в цветовой полосе B наблюдаемое число слабых объектов (m>20) превосходит их ожидаемое 17 количество. Причем следует отметить, что тогда же было установлено, что избыток галактик наблюдается именно в голубом цвете, а в более длинноволновых полосах его нет. Именно поэтому проблема называется проблемой избытка голубых галактик. Однако, если мы рассматриваем вопрос в рамках обсуждаемой здесь концепции, проблема легко решается. Проблема, в действительности, не в избытке слабых голубых галактик, наблюдаемого при увеличении красного смещения, а в их недосчете в локальной Вселенной. А причиной недостачи является то, что вновь образованные молодые галактики-постквазары, которые все еще характеризуются аномальным красным смещением, считаются объектами, которые находятся больших расстояниях. С другой стороны, вновь образованные обьекты, которые недавно выброшены из ядер галактик, обладают огромной энергией, от которого интенсивно освобождаются и поэтому излучают в коротковольновом диапазоне спектра, что делает их голубыми. А то, что в настоящее время из ядер галактик выбрасываются сгустки материи, которые в последствии становятся карликовыми галактиками, естественно, их классифицирует как слабые объекты. Таким образом, избыток слабых голубых галактик может быть интерпретирован формированием новых галактик в локальной Вселенной, которые находятся в постквазаровой стадии эволюции. В пятом параграфе исследовано население скоплений галактик в Деве и Печи вокруг дисковых галактик. С этой целью каталогизированные населения этих скоплений всех типов разделены на две группы, абсолютные звездные величины которых ярче -15m и -17m. Анализ показывает, что в первой группе меньше половины являются дисковыми галактиками, тогда как во второй группе таковыми являются почти 80 процентов населения. Это, помимо более тонких эффектов, является результатом различия между функциями светимости для эллиптических и дисковых галактик, что изучено достаточно подробно. Статистика первых соседей показывает, что первыми соседями чаще бывают эллиптические галактики и, вообще, первые соседи почти повторяют распределение морфологических типов в скоплении. Таким образом, первые соседи из интервала рассмотренных звездных величин, не показывают никакой корреляции между морфологическими типами первых соседей. 18 В шестом параграфе те же наблюдательные данные, которые были использованы в предыдущем параграфе, использованы для определения распределения галактик относительно направления перемычек галактик типа SB. С этой целью были выбраны галактики с перемычкой с ультрафиолетовым континуумом из списка Маркаряна, часть которых является галактиками типа Сейферта, а другая, более многочисленная часть, галактиками с вспышкой звездообразования. В качестве единственного параметра для выбора галактик вокруг центральных галактик было использовано проекционное расстояние объектов от центральной. Так как при этом не учтены знаьения красного смещения, по всей видимости немалая их часть может оказаться объектами фона. Если рассматривается вся выборка, то не замечается заметная разница распределения галактик в направлении перемычки по сравнению с остальными направлениями. Однако, в двух случаях, а именно, когда количество «спутников» больше 10-и или центральная галактика является сейфертовской, наблюдается некоторый избыток окружающих галактик в направлении перемычки SB-галактик, причем вероятность того, что это может быть результатом случайного отклонения, крайне мала. В седьмом параграфе мы рассматриваем общие характеристики 377 скоплений галактик, а также галактик – членов скоплений. Причем, учитывая то соображение, что «протоскопление галактик» в ранних стадиях формирования протогалактик выбрасывает сгустки вещества больших масс, мы обсуждаем свойства 20и ярчайших галактик в богатых скоплениях и сравниваем их со свойствами полной выборки галактик. Таким образом, считается, что ярчайшие галактики, в среднем, выброшены раньше остальных. Здесь анализируется форма скопления, раздельно рассматривая обе выборки. Раздельно рассматриваем также позиционные углы галактик. Распределение ярчайших объектов оказывается более вытянутым, и нет сомнения, что физическая причина такого различия должна находиться в начальных условиях формирования скоплений. Исследованы также структурные особенности скоплений вместе с распределением галактик в родительском скоплении. Результаты анализа показывают, что лишь в случае скоплений I типа по классификации Баутца- 19 Моргана с центральной cD галактикой, наблюдается статистически достоверный избыток количества галактик в противоположных друг к другу секторах. В случае выборки В ярчайших галактик избыток наблюдается лишь во втором секторе. В последнем параграфе рассматривается одна обратная задача определения функции распределения частот звездных вспышек в звездном скоплении. В рамках концепции, которая рассматривается в настоящей диссертационной работе, энергия вспышечной активности звезд представляется в виде трансформированной темной энергии хаббловского расширения, вследствие чего происходит рекуррентное освобождение энергии (см. парграф 1.7). Временные масштабы в звездном мире позволяют получить информацию для определения распределения средних частот звездных вспышек. Для исследования задачи наряду с теоретическим анализом ситуации предлагается также простой численный метод для более эффективного использования наблюдательного материала. Метод, который основывается на использовании своего рода инвариантности хронологии открытия первых вспышек по отошению к сдвигу начального момента наблюдений, а также учитывает пуассоновский характер звездных вспышек, существенно уточняет кривую хронологии открытий вспышек. Учитывая тот факт, что амбарцумяновские события также являются пуассоновским процессом, есть некоторые предпосылки для использования аналогичного подхода для скоплений галактик. В Главе 5 рассматривается задача рассеяния излучения на свободных электронах. С первого взгляда предмет исследования данной Главы может казаться абсолютно не связанным с общей задачей, поставленной в диссертационной работе. В этой связи следует отметить, что механизм изменения спектра излучения вследствие взаимодействия со свободными электронами широко применяется для определения расстояний скоплений (эффект Сюняева-Зельдовича), что безусловно делает эту задачу важным для наших исследований. Однако, для достижения своей цели авторы пользуются диффузионным уравнением Компанееца, что, строго говоря, не адекватно рассматриваемой задаче. Для решения поставленной задачи следует пользоваться методами теории переноса излучения. Поэтому, во Введении Главы 5 кратко излагается суть проблемы и подчеркивается важность применения 20 методов теории переноса в задаче взаимодействия фонового излучения с горячей плазмой скоплений галактик. Во втором параграфе рассматривается общая задача интегрирования эффективного сечения фотон-электронного взаимодействия с целью получения вероятности рассеяния фотонов на электронах с данной плотностью. Задача решается в самом общем случае без физических или математических приближений. Для данной энергии электронов и фотонов также определены пределы энергии рассеянного фотона для данного угла рассеяния. В третьем параграфе вводится понятие функции перераспределения используемой в теории переноса излучения. В сущности полученная во втором параграфе вероятность и функция перераспределения почти идентичны. Различие состоит в том, что полученная вероятность относится к плотностям взаимодействующих частиц, тогда как функция перераспределения определена с учетом, что в уравнении переноса излучения фигурирует интенсивность излучения. Кроме этого, полученная выше вероятность рассчитана для единицы времени, а функция перераспределения не имеет такой размерности. Здесь же определяется также усредненная по углам функция перераспределения. Дело в том, что при рассмотрении различных задач угловая зависимость функции перераспределения становится несущественной, и поэтому функция перераспределения усредняется по всевозможным углам рассеяния. Такое приближение оправдано, например, при рассмотрении рассеяния фонового излучения на межгалактической плазме. Учитывая вышесказанное, полученная функция была проинтегрирована по всем углам и получено выражение для искомой функции. Полученные выражения для функции перераспределения излучения при рассеянии на моноэнергетических электронах не очень удобны для практического применения, если требуются численные расчеты. Дело в том, что в точную формулу входят члены, которые по абсолютной величине отличаются друг от друга намного больше, чем компьютерная точность в состоянии учесть, например, при сложении этих слагагаемых. Поэтому при компьютерных расчетах накапливаются ошибки машинного округления чисел. Накопление ошибок особенно заметно при расчетах функции для низкочастотного излучения. С целью преодоления этой 21 трудности в четвертом параграфе получены асимптотические выражения для функции перераспределения, которые обеспечивают высокую точность расчетов при любых энергиях взаимодействующих фотонов. Полученные асимптотики при дополнительных физических упрощениях пероходят в известные выражения. В пятом параграфе отдельно рассмотрен предельный случай медленных электронов. При рассеянии фотона на таких электронах интервал изменения энергии конечных фотонов, полученный в третьем параграфе, уменьшается и в предельном случае свертывается в точку. Учитывая данное обстоятельство и сделав переход на предельный случай, мы получаем извесную формулу КлейнаНишины. В шестом параграфе рассматривается задача об энергетических потерях электронов в процессе взаимодействия с фотонным газом. Задача представляет большой практический интерес и рассмотрен многими авторами. В настоящей работе она обсуждена в самом общем виде, и в случае рассеяния мононаправленных пучков фотонов и электронов получена достаточно простая формула, которая позволяет легко выявить области действия прямого и обратного комтон-эффектов. То, что при рассеянии на фотонах электрон, вообще говоря, может не только потерять, но и приобрести энергию, делает понятие «энергетических потерь электрона» относительным. Имея ввиду, что потери или прирост энергии зависят от соотношения энергий частиц и от геометрии акта взаимодействия, детально исследованы наиболее интересные частные случаи. В следующем параграфе исследованы асимтотики выражения полученного для вычисления энергетических потерь электрона. Изучение данных предельных случаев наиболее прозрачно показывает пределы применения той или иной гипотезы о фотон- электронном взаимодействии. Например, из рассмотренных асимптотик непосредственно вытекает тот очевидный факт, что обратный комптонэффект не может иметь место для покоящегося электрона, а также при малых углах между направлениями начального электрона и фотона. В восьмом параграфе рассматривается задача об энергетических потерях, когда имеется изотропно-монохроматическое фотонное облако. Естественно, что для получения соответствующих величин следует найти интегралы выражений, 22 полученных в шестом параграфе, что и сделано здесь. Также получены асимптотики в некоторых частных случаях, представляющих отдельный интерес. В частности, обращает на себя внимание тот факт, что энергетические потери электронов в зависимости от энергии первоначальных фотонов показывают ярко выраженный максимум на некотором значении энергии фотонов. Наличие такого максимума может быть использовано также для планирования эксперимента, если, например, необходимо теоретически определить значения энергий электронов и фотонов таким образом, чтобы при рассеянии энергетические потерии электронов были наибольшими. В последнем параграфе рассматривается классическая задача отражения излучения от полубесконечной среды, в которой основными центрами рассеяния являются свободные электроны. Для этого вводятся в рассмотрение семейство величин, представляющих собой вероятность того, что фотон некоторой энергии падающий на границу одномерной «электронной» среды выйдет из него через некоторое время в некотором интервале энергий после n рассеяний в среде. Для определения этих вероятностей был использован принцип инвариантности Амбарцумяна, что позволило получить семейство интегрально-дифференциальных уравнений. Показано, что величины зависящие от времени и от энергии фотона могут быть разделены. Величины, определяющие зависимость от энергии фотона, опредляются n-кратными интегралами от функции перераспределения. А для величин, которые показывают временную зависимость искомых величин, разработан метод, который полностью решает поставленую задачу. 23 ГЛАВА 1 ÍÀÁËÞÄÀÅÌÛÅ ÏÐÎßÂËÅÍÈß ÐÀÑØÈÐÅÍÈß `Ì am a detective in search of a criminal - the cosmical constant. I know he exists, but I do not know his appearance; for instance I do not know if he is a little man or a tall man. '' Arthur Eddington in ``The Expanding Universe''. 1.1. Ââåäåíèå Ñëàéôåð áûë ïåðâûì, кто îáíàðóæèë, ÷òî ñïåêòðû (ïî÷òè) âñåõ ãàëàêòèê ñìåùåíû â êðàñíóþ ñòîðîíó (Slipher, 1917; 1925). Примерно в то же время гëîáàëüíîå ðàñøèðåíèå Вñåëåííîé áûëî òåîðåòè÷åñêè ïðåäñêàçàíî Ôðèäìàíîì (Friedman,1922) íà îñíîâå ðåøåíèÿ óðàâíåíèÿ Ýéíøòåéíà. Независимо от него аббат Жорж Леметр (Lemaître, 1927) предложил аналогичное решение. Этот результат в дальнейшем был опубликован в журнале Nature (Lemaître, 1931), где впервые автор предложил идею о “первозданном атоме” из которого была сформирована Вселенная, благодаря взрыву и последующего расширения, что, по мнению автора, описывалось полученным им решением. Именно этот сценарый был назван Фредом Хойлом в шутку “Большим взрывом” (Big Bang). Íàáëþäàòåëüíîå ïîäòâåðæäåíèå áûëî ïîëó÷åíî ïðèìåðíî ÷åðåç îäíî äåñÿòèëåòèå áëàãîäàðÿ ðàáîòàì Õàááëà è Õþìàñîíà (Hubble, 1929; Hubble & Humason, 1931; 1934). Èñòîðè÷åñêè ñíà÷àëà áûëà îòêðûòà ÿâíàÿ êîððåëÿöèÿ ìåæäó ðàññòàÿíèàìè ãàëàêòèê è èõ êðàñíûìè ñìåùåíèÿìè. Êîððåëÿöèÿ, êàê îêàçàëîñü, ìàòåìàòè÷åñêè ïðåäñòàâëÿåòñÿ ïðîñòåéøèì ëèíåéíûì ñîîòíîøåíèåì. Â äàëüíåéøåì, îò÷àñòè áëàãîäàðÿ ñèëüíîму âëèÿíèю òåîðèè è, â ÷àñòíîñòè, ðåçóëüòàòам ðåøåíèÿ óðàâíåíèÿ Ýéíøòåéíà, ïîñòåïåííî ñòàëî îáùåïðèíÿòûì ñåãîäíÿøíеå äîìèíèðóþùåå ïðåäñòàâëеíèå î õàááëîâñêîì èëè êîñìîëîãè÷åñêîì ðàñøèðåíèè Âñåëåííîé. 24 Êàê èçâåñòíî, èìåííî îòêðûòèå õàááëîâñêîå ðàñøèðåíèÿ ñòàëî âåñüêèì àðãóìåíòîì äëÿ ïðåäëîæåíèÿ èäåè î формировании атомных ядер в согласии с гипотезой о Áîëüøîì âçðûâå (Gamow, 1946). Âñå ïîñëåäóþùèå äåñÿòèëåòèÿ ïðîøëè ïîä äèêòîâêîé êîñìîëîãè÷åñêèõ è êîñìîãîíè÷åñêèõ òåîðèé, òàê èëè èíà÷å îñíîâàííûõ íà ïåðâîíà÷àëüíîй èäåå î ïåðâè÷íîì âçðûâå. Îòêðûòèå ìèêðîâîëíîâîãî èçëó÷åíèÿ Ïåíçèàñîì è Âèëüñîíîì (Penzias & Wilson, 1965) ñòàëî ñåðüåçíûì ïîäñïîðèåì äëÿ ãîðÿ÷åé ìîäåëè îáðàçîâàíèÿ Âñåëåííîé. Òî, ÷òî â íàó÷íîé ëèòåðàòóðå îíî, íàðàâíå ñ ìèêðîâîëíîâûì, íàçûâàåòñÿ òàêæå è ðåëèêòîâûì èçëó÷åíèåì, ïîêàçûâàåò, ÷òî íàó÷íîå îáùåñòâî ïî÷òè ïîëíîñòüþ óâåðåíî, ÷òî èññëåäóåìàÿ íàìè Âñåëåííàÿ ðîäèëàñü áëàãîäàðÿ Áîëüøîìó âçðûâó. Íåçàâèñèìî îò ïåðâîïðè÷èíû ðàñøèðåíèÿ äëÿ àñòðîíîìèè âñåãäà îäíîé èç ñàìûõ âàæíûõ çàäà÷ ñ÷èòàëîñü îïðåäåëåíèå ñêîðîñòè ðàñøèðåíèÿ èëè ïîñòîÿííîé Õàááëà, êîòîðàÿ âî âñåõ ìîäåëÿõ, îñíîâàííûõ íà èäåå Áîëüøîãî âçðûâà áûëà ôóíêöèîíàëüíî ñâÿçàíà êàê ñ âîçðàñòîì Âñåëåííîé, òàê è ñ åå íàáëþäàåìûì äèàìåòðîì. Ïåðâûå îïðåäåëåíèÿ, êàê èçâåñòíî, ïðèâåëè ê î÷åíü áîëüøîìó çíà÷åíèþ – 540 êì/ñåê/Ìïê (Õàááë, 1929). Õîðîøî èçâåñòíî, ÷òî ïðè÷èíîé ïîëó÷åíèÿ òàêîãî áîëüøîãî çíà÷åíèÿ áûëà ñêðûòà â íåòî÷íîì îïðåäåëåíèè íóëü-ïóíêòà ïåðèîäñâåòèìîñòü äëÿ öåôåèä. Ïîñëå íîâîãî îïðåäåëåíèÿ íóëü-ïóíêòà Áààäå (Baade,1952), Õüþìàñîí, Ìåéîëë è Ñåíäèäæ (Humason, Mayall & Sandage, 1956) îïðåäåëèëè íîâîå çíà÷åíèå ïîñòîÿííîé Õàááëà, êîòîðàÿ ñîãëàñíî íîâûì ðàñ÷åòàì áûëà ðàâíà 180 êì/ñåê/Ìïê. Ïîñëå ïåðâîãî ïåðеñìîòðà âåëè÷èíû ïîñòîÿííîé Õàááëà íà÷àëиñü äîñòàòî÷íî интенсивíыå è öåëåíàïðàâëåííыå исследования, öåëüþ êîòîðых áûëî äàëüíåéøåå óòî÷íåíèå ýòîé âåëè÷èíû. Êðîìå æåëàíèÿ åå óòî÷íåíèÿ, ïî âñåé âèäèìîñòè, î÷åíü áîëüøóþ ðîëü èãðàëо èíòóèòèâíîå æåëàíèå óâåëè÷èòü âîçðàñò Âñåëåííîé, òàê êàê áîëüøèå çíà÷åíèÿ õàááëîâñêîé ïîñòîÿííîé íå ìîãëè îáåñïå÷èòü òîò âîçðàñò, êîòîðûé àñòðîôèçèêè ïîëó÷àëè äðóãèìè ìåòîäàìè, íàïðèìåð, äëÿ íåêîòîðûõ øàðîâûõ ñêîïëåíèé. Âîçíèêàë ïàðàäîêñ, êîãäà âîçðàñò Âñåëåííîé ïîëó÷àëñÿ ìåíüøå âîçðàñòà îáúåêòîâ, íàõîäÿùèõñÿ â íåé. Ïîýòîìó, åñëè ê êîíöó 60õ ãîäîâ ïðîøëîãî âåêà ñ÷èòàëîñü, ÷òî ïîñòîÿííàÿ Õàááëà èìååò çíà÷åíèå â èíòåðâàëå 50-100 êì/ñåê/Ìïê, ñ íàèáîëåå âåðîÿòíûì 25 çíà÷åíèåì 75 êì/ñåê/Ìïê, òî äî êîíöà 80õ, íåêîòîðûå àâòîðû ñòàëè ïðèâîäèòü àðãóìåíòû â ïîëüçó î÷åíü íèçêèõ çíà÷åíèé, äîõîäÿùèõ äî 30-40 êì/ñåê/Ìïê. Ïðè÷åì îäíè è òå æå ìåòîäû äàâàëè ïðèìåðíî îäèíàêîâûå çíà÷åíèÿ ó îäíûõ àâòîðîâ, è äðóãиå çíà÷åíèя ó äðóãèõ. Ïî âèäèìîìó, ïðîöåññ óìåíüøåíèÿ ïîñòîÿííîé Õàááëà íåÿâíî áûë îáóñëîâëåí è óêàçàííûì íåìàëîâàæíûì îáñòîÿòåëüñòâîì, ñâÿçàííûì ñ âîçðàñòîì Âñåëåííîé. Ýòîò ïðîåêò ñòàë îäíûì èç êëþ÷åâûõ äëÿ êîñìè÷åñêîãî òåëåñêîïà Õàááë è ïîçâîëèë çàíîâî îïðåäåëèòü ïîñòîÿííóþ Õàááëà, èñïîëüçóÿ ïî÷òè âñå èçâåñòíûå ìåòîäû, ïðèìåíÿåìûå â äàííîé îáëàñòè (ñì., íàïðèìåð, Kennicutt, Freedman, Mould, 1994; Freedman, Madore, Gibson, et al, 2001, à òàêæå ññûëêè â íåé; Spergel, Verde, Peiris, et al 2003). Ïàðåëëåëüíî áûëà îïóáëèêîâàíà ñåðèÿ ðàáîò Ñýíäèäæà ñ ñîàâòîðàìè (ñì. Sandage, 1999; 2000; 2002 è ññûëêè â íèõ), â êîòîðûõ àâòîðû ïðîäîëæàþò íàñòàèâàòü íà ñðàâíèòåëüíî áîëåå íèçêèõ çíà÷åíèÿõ. Ïðàâäà, ïî ñðàâíåíèþ ñî çíà÷åíèÿìè, ïðåäëàãàåìûìè ãðóïïîé Ñýíäèäæà â 80ûå ãîäû, òåïåðü îíè íàñòàèâàþò íà áîëüøèå çíà÷åíèÿ. Ñòîèò òàêæå îòìåòèòü, ÷òî êàê îäíà, òàê è äðóãàÿ ãðóïïà óòâåðæäàþò, ÷òî ïîãðåøíîñòü èõ îêîí÷àòåëüíûõ ðåçóëüòàòîâ íå ïðåâûøàåò 10 ïðîöåíòîâ. Âàæíî îòìåòèòü, ÷òî çà ïîñëåäíåå äåñÿòèëåòèå, íåñìîòðÿ íà òî, ÷òî èññëåäîâàòåëüñêèå ãðóïïû ïðîäîëæàþò ñêåïòè÷åñêè îòíîñèòüñÿ ê ðåçóëüòàòàì äðóã äðóãà, òåì íå ìåíåå îòìå÷àåòñÿ ïîñòåïåííîå óìåíüøåíèå ðàçíèöû ìåæäó ýòèìè ðåçóëüòàòàìè. Â ëþáîì ñëó÷àå, ïðèîñòàíîâëåíà ÿâíàÿ òåíäåíöèÿ äàëüíåéøåãî óìåíüøåíèÿ íèæíåãî ïðåäåëà õàááëîâñêîé ïîñòîÿííîé è îòìå÷àåòñÿ îáðàòíûé ïðîöåññ (ñì., íàïðèìåð, van den Bergh, 1994; Lauer, Tonry, Postman, et al, 1998; Tamman, 2005; Spergel, Bean, Dore, et al 2006). В качестве новейшего обзора по проблеме определения хаббловской постоянной может быть рассмотрена работа Фридман и Мадора (Freedman, Madore, 2010), в которой они в качестве наилучшей оценки приводят значение 73 ±2 (случайная) ±4 (систематическая) км сек-1 Мпк-1. На основе той же программы авторы приводят также значение 72 ±8 км сек-1 Мпк-1 (Freedman, Kennicutt, Mould, 2010). Отметим также работу (Paraficz, Hjorth, 2010), где использован одновременный анализ запаздывания света в случае 18 гравитационных линз, в результате чего авторы утверждают, что численное 26 значение хаббловской постоянной составляет 76 ±3 км сек-1 Мпк-1. Основываясь на приведенных результатах, мы в настоящей работе пользуемся значением 75 км сек1 Мпк-1. Çäåñü ìû íå áóäåì îñòàíàâëèâàòüñÿ íà äðóãèõ èíòåðïðåòàöèÿõ êðàñíîãî ñìåùåíèÿ â ñïåêòðàõ ãàëàêòèê. Íåäîïëåðîâñêèå îáúÿñíåíèÿ ïðèâîäÿò ê ðåçóëüòàòàì, êîòîðûå ðåçêî îòëè÷àþòñÿ îò îáùåïðèíÿòûõ ïðåäñòàâëåíèé. В первой главе мы рассматриваем наблюдаемое расширение как более универсальное явление, чем предполагается на основе работы Фридмана (1922) и последующих исследований. Основным толчком для выполнения данных исследований стало большое количество фактов, которые требуют пересмотра укоренивших представлений о расширении Вселенной. В первую очередь это касается соответствию реального расширения и расширения, которое следует из решения уравнения Эйнштейна. Êàê èçâåñòíî Âñåëåííàÿ ñ÷èòàåòñÿ îäíîðîäíûì äëÿ ðàçìåðîâ 200-300Ìïê è áîëåå. Ñ÷èòàåòñÿ, ÷òî â ìåíüøèõ ìàñøòàáàõ êîñìîëîãè÷åñêîå ðàñøèðåíèå íå äîëæíî íàáëþäàòüñÿ. Òåì íå ìåíåå, õàááëîâñêîå ðàñøèðåíèå áûëî îòêðûòî äëÿ ãàëàêòèê, íàõîäÿùèõñÿ íà ðàññòîÿíèÿõ íåñêîëüêèõ äåñÿòêîâ Ìïê. Õàááëîâñêîìó ðàñøèðåíèþ ïîä÷èíÿþòñÿ áëèæàéøèå ê íàì ñêîïëåíèÿ ãàëàêòèê â Äåâå (18Ìïê) è â Ïå÷è (19Ìïê). С другой стороны, Êàðà÷åíöåâ è Ìàêàðîâ (2001), íà îñíîâå èññëåäîâàíèÿ êèíåìàòèêè ãàëàêòèê Ìåñòíîé ãðóïïû, ïðèøëè ê âûâîäó, ÷òî õàááëîâñêîå ðàñøèðåíèå íàáëþäàåòñÿ âïëîòü äî ðàññòîÿíèé íåñêîëüêèõ Ìïê. Ñýíäèäæ (1999) êîíñòàòèðóåò, ÷òî ïîñòîÿííàÿ Õàááëà èìååò îäíî è òî æå çíà÷åíèå, íà÷èíàÿ ñ íåñêîëüêèõ Ìïê è äî íåñêîëüêèõ òûñÿ÷ Ìïê. Более того, достаточно давно известны аналогичные явления, которые наблюдаются в непосредственном окружении Земли (Harutyunian, 1995). Скорость удаления Луны от Земли, которое традиционно интерпретируется с помощью механизма приливного взаимодействия между нашей планеты и ее спутником, легко интерпретируется, если наряду с приливным эффектом привлекается также и универсальное расширение, которое в больших масштабах проявляется как хаббловское расширение. Такое допущение об однородном расширении на всех масштабах сразу приводит к необходимости наличия некоторой силы “отталкивания”, которое было открыто в конце прошлого столетия с помощью 27 изучения сверхновых Ia типа в далеких галактиках (см. Riess et al, 1998; Perlmuter et al, 1999). Âîçíèêàþò åñòåñòâåííûå âîïðîñû. Âî-ïåðâûõ, ïî÷åìó êîñìîëîãè÷åñêîå ðàñøèðåíèå òàê ÷åòêî âûïîëíÿåòñÿ â ìåãàïàðñåêîâûõ ìàñøòàáàõ, ãäå íå ìîæåò áûòü è ðå÷è îá îäíîðîäíîì ðàñïðåäåëåíèè âåùåñòâà. Âî-âòîðûõ, íå îçíà÷àåò ëè òàêîå ðàçèòåëüíîå íåñîîòâåòñòâèå с моделью, ÷òî èíòåðïðåòàöèÿ íàáëþäàåìîãî ðàñøèðåíèÿ íà ñàìîì äåëå íå âåðíà. È íàêîíåö, òðåáóåò îòâåòà è äðóãîé ÷ðåçâû÷àéíî âàæíûé âîïðîñ - êàêîâ æå íèæíèé ïðåäåë ðàññòîÿíèé, íà êîòîðûõ õàááëîâñêîå ðàñøèðåíèå ïîêà åùå íàáëþäàåòñÿ. Êàæäûé èç ýòèõ âîïðîñîâ òåñíî ñâÿçàí ñ íàøèì ïîíèìàíèåì ôóíäàìåíòàëüíûõ ñâîéñòâ âåùåñòâà è ïðîñòðàíñòâà, ïîýòîìó äëÿ èõ ðàçъÿñíåíèÿ ñëåäóåò áûòü ïðåäåëüíî îñòîðîæíûì è èñïîëüçîâàòü êàê ìîæíî áîëüøå ôàêòè÷åñîãî ìàòåðèàëà. 1.2. Расширение орбиты Луны Çäåñü ìû ðàññìîòðèì îäèí äîñòàòî÷íî äåòàëüíî èçó÷åííûé ýôôåêò, êîòîðûé íàáëþäàåòñÿ â ñàìîì áëèæíеì êîñìîñå, â íåïîñðåäñòâåííîé áëèçîñòè îò Çåìëè. Ðå÷ü èäåò î âåêîâîì óäàëåíèи Ëóíû îò Çåìëè, êîòîðîå ñíà÷àëà áûëà îòêðûòo áëàãîäàðÿ ñîîòâåòñòâóþùeму ïðîäëåíèю ïåðèîäà îáðàщåíèÿ Ëóíû âîêðóã Çåìëè è ïðèìåíåíèÿ òðåòåãî çàêîíà Êåïëåðà. Óäàëåíèå Ëóíû îò Çåìëè òðàäèöèîííî îáúÿñíÿåòñÿ äîñòàòî÷íî ïðîñòûì è õîðîøî èçó÷åííûì ïðèëèâíûì ìåõàíèçìîì. Ñîãëàñíî äàííîé èíòåðïðåòàöèè, âñëåäñòâèå îêåàíè÷åñêîé ïðèëèâíîé âîëíû, êîòîðàÿ ïåðåìåùàåòñÿ ïðîòèâ ñóòî÷îãî âðàùåíèÿ Çåìëè (ñî ñêîðîñòüþ 1600êì/÷ íà ýêâàòîðå) ïî âñåé äëèíå ìåðèäèàíà, ïðîèñõîäèò çàìåäëåíèå îñåâîãî âðàùåíèÿ íàøåé ïëàíåòû. Òåì ñàìûì îíà ïîñòîÿííî òåðÿåò íåêîòîðóþ ÷àñòü ñâîåãî âðàùàòåëüíîãî ìîìåíòà, êîòîðàÿ, ñîãëàñíî çàêîíó ñîõðàíåíèÿ êîëè÷åñòâà âðàùàòåëüíîãî ìîìåíòà, ïåðåäàåòñÿ Ëóíå. Óâåëè÷åíèå âðàùàòåëüíîãî ìîìåíòà ïðèâîäèò ê óâåëè÷åíèþ îðáèòàëüíîãî ðàäèóñà Ëóíû. Êà÷åñòâåííî ýòîò ìåõàíèçì âïîëíå îïðàâäàí, îäíàêî êîëè÷åñòâåííûé àíàëèç 28 âûÿâëÿåò íåïðåîäîëèìûå òðóäíîñòè ýòîãî ìåõàíèçìà. Ðàññìîòðèì ýòîò âîïðîñ ñëåäóÿ ðàáîòå Àðóòþíÿíà (1995). Êàê èçâåñòíî, âðàùàòåëüíûé ìîìåíò ìàòåðèàëüíîé òî÷êè ìàññû m, вращающейся по орбите, ìîæåò áûòü çàäàí ñëåäóþùèì âûðàæåíèåì I orb ma 2  2 , p (1.1) ãäå a - îðáèòàëüíûé ðàäèóñ, à p - ïåðèîä îáðàùåíèÿ äàííîé ìàòåðèàëüíîé òî÷êè. Ïóñòü èìååòñÿ âðàùàþùèéñÿ ñôåðè÷åñêèé îáúåêò. Îáîçíà÷èì ðàäèóñ, ñóììàðíóþ ìàññó è ïåðèîä âðàùåíèÿ äàííîãî øàðà R , M è T ñîîòâåòñòâåííî. Òîãäà íåòðóäíî ïîëó÷èòü ñëåäóþùóþ ôîðìóëó äëÿ âðàùàòåëüíîãî ìîìåíòà äàííîãî îáúåêòà: I globe  k 4 MR 2 . 5 T (1.2) Êîýôôèöèåíò k , ôèãóðèðóþùèé â ôîðìóëå (1.2) çàâèñèò îò ðàäèàëüíîãî ðàñïðåäåëåíèÿ ïëîòíîñòè ìàòåðèè â øàðå. Ëåãêî ïðîâåðèòü, ÷òî äëÿ îäíîðîäíûõ ñôåðè÷åñêèõ îáúåêòîâ k  1. Ðàäèàëüíîå óìåíüøåíèå ñðåäíåé ïëîòíîñòè îáúåêòà, ÷òî âñåãäà âûïîëíÿåòñÿ â ñëó÷àå ïëàíåò è èõ êðóïíåéøèõ ñïóòíèêîâ, óìåíüøàåò ýòîò êîýôôèöèåíò è ïîýòîìó ìû èìååì k  1. Äàëåå, воспользуемся формулами (1.1) и (1.2) для определения орбитального момента Луны и спина Земли, соответственно. Для этого нужны лишь численные значения тех величин, которые фигурируют в этих соотношениях. Тогда, пользуясь приведенными формулами, ìû ìîæåì çàïèñàòü ñëåäóþùåå ñîîòíîøåíèå, îïèñûâàþùåå çàêîí ñîõðàíåíèÿ ìîìåíòà èíåðöèè äëÿ ñèñòåìû ÇåìëÿËóíà: kE 4 MR 2 ma 2 4 mr 2  2  kM  const. 5 T p 5 p (1.3) Òðåòèé ÷ëåí â óðàâíåíèè (1.3) ïðåäñòàâëÿåò ñïèí Ëóíû, à r - ðàäèóñ Ëóíû. Êîýôôèöèåíòû k E è k M çàâèñÿò îò âíóòðåííåãî ñòðîåíèÿ íàøåé ïëàíåòû è åå 29 ñïóòíèêà ñîîòâåòñòâåííî è ëåãêî ìîãóò áûòü âû÷èñëåíû ïðè èíòãðèðèðîâàíèÿ ñ öåëüþ ïîëó÷åíèÿ ôîðìóëû (1.2). Îäíàêî ýòîò êîýôôèöèåíò ëåãêî ìîæåò áûòü âû÷èñëåí òàêæå è íà îñíîâå äàííûõ, èìåþùèõñÿ â ëèòåðàòóðå. Èçâåñòíî, (ñì., íàïðèìåð, Runcorn 1964), ÷òî îðáèòàëüíûé ìîìåíò Ëóíû â 4.83 ðàçà ìåíüøå ñïèíàðíîãî ìîìåíòà Çåìëè. Ïîëüçóÿñü ýòèì ñîîòíîøåíèåì, íåòðóäíî ïîëó÷èòü ÷èñëåííîå çíà÷åíèå èñêîìîãî êîýôôèöèåíòà - k E  0.83. Àíàëîãè÷íûé êîýôôèöèåíò, êîòîðûé ôèãóðèðóåò â âûðàæåíèè âðàùàòåëüíîãî ìîìåíòà Ëóíû íàñ íå будет интересовать, òàê êàê òðåòüå ñëàãàåìîå â óðàâíåíèè (1.3) â 0.4k M (r / a) 2  10 5 ðàç ìåíüøå âòîðîãî. Ýòî îáñòîÿòåëüñòâî ïîçâîëÿåò ïðîñòî ïðåíåáðå÷ü óêàçàííûì ñëàãàåìûì è ïîëüçîâàòüñÿ ñîîòíîøåíèåì: kE 4 MR 2 ma 2  2  const. 5 T p (1.4) Òàêèì îáðàçîì, óðàâíåíèå (1.3), ñîâìåñòíî ñ òðåòüèì çàêîíîì Êåïëåðà ïîçâîëÿåò ïîëó÷èòü ïðîñòîå ñîîòíîøåíèå ìåæäó çíà÷åíèåì ïðîäëåíèÿ çåìíûõ ñóòîê T è ðàñøèðåíèåì îðáèòàëüíîãî ðàäèóñà Ëóíû a . Â ïðîñòåéøåì ñëó÷àå, êîãäà íåò äðóãèõ èçìåíåíèé, ò.å. íè ìàññû îáúåêòîâ, íè ðàçìåðû Çåìëè íå ïðåòåðïåâàþò èçìåíåíèé, èç (1.4) ìîæíî ëåãêî ïîëó÷èòü a M R 2 p T T ,  0.664  0.406 2 a m a T T T (1.5) ãäå â îêîí÷àòåëüíîì ñîîòíîøåíèè ïîäñòàâëåíû âñå ÷èñëåííûå çíà÷åíèÿ âõîäÿùèõ â ôîðìóëó ïàðàìåòðîâ. Îáå âåëè÷èíû – как орбитальный радиус, так и сидерический период суточного вращения ìîãóò áûòü èçìåðåíû ðàçëè÷íûìè ìåòîäàìè. Именно этот простой расчет, при условии, что известны также численные значения приращений длительности земных суток, а также радиуса орбиты Луны, ïîçâîëÿåò ïðîâåðèòü ïðàâîìåðíîñòü èñïîëüçîâàíèÿ ïðèëèâíîãî ìåõàíèçìà ïîäñòàíîâêîé íàáëþäàòåëüíûõ äàííûõ â ïîëó÷åííóþ ôîðìóëó. Òàêèì îáðàçîì ìîæåò áûòü ëåãêî âû÷èñëåíî, íàïðèìåð, íàñêîëüêî óâåëè÷èâàåòñÿ ñðåäíèé ðàäèóñ îðáèòû Ëóíû ïðè íàáëþäàåìîì òåìïå çàìåäëåíèÿ ñóòî÷íîãî âðàùåíèÿ Çåìëè. Èçâåñòíî, ÷òî ïîñëåäíèé ñîñòàâëÿåò 30 1.8ìñåê/ñòîëåòèå (Morrison & Stephenson 2002). Èñïîëüçóÿ ýòó âåëè÷èíó, äëÿ ìàêñèìàëüíîé ñêîðîñòè óäàëåíèÿ Ëóíû èç (1.5) ëåãêî ìîæíî ïîëó÷èòü âåëè÷èíó 3.26ñì â ãîä. Ñ äðóãîé ñòîðîíû, óæå â ñåðåäèíå 80õ ãîäîâ ïðîøëîãî ñòîëåòèÿ ìåòîäîì ëàçåðíîé ëîêàöèè áûëà èçìåðåíà ñêîðîñòü óäàëåíèÿ Ëóíû, êîòîðàÿ îêàçàëàñü ðàâíîé 3.7  0.2 ñì/ãîä (Newhal è äð. 1988; Williams 1990). Íèæíèé ïðåäåë ðåàëüíîé ñêîðîñòè óäàëåíèÿ Ëóíû (3.7-02=3.5 ñì/ãîä) óæå íà 0.24ñì/ãîä áîëüøå òîãî òåìïà, êîòîðàÿ ìîãëà îáåñïå÷èòü теряемая Çåìëåé êîëè÷åñòâî âðàùàòåëüíîãî ìîìåíòà. Íåñìîòðÿ íà ìàëîñòü ýòîé ðàçíèöû, ðàññìàòðèâàåìûé ìåõàíèçì ñòàëêèâàåòñÿ ñ íåïðåîäîëèìûì ïðåïÿòñòâèåì. Áîëåå òîãî, áîëåå ïîçäíèå è óòî÷íåííûå íàáëþäåíèÿ ïîêàçûâàþò åùå áîëüøóþ ðàçíîñòü. Â íàñòîÿùåå âðåìÿ äëÿ ñêîðîñòè óäàëåíèÿ Ëóíû îáùåïðèíÿòî çíà÷åíèå 3.82  0.07 ñì/ãîä (ñì., íàïðèìåð, Dickey, Bender, Faller, et al 1994; Dickey, 1995), даже íèæíèé ïðåäåë êîòîðîãî ñ òîé æå ñòåïåíüþ äîñòîâåðíîñòè ñîñòàâëÿåò 3.82-0.07=3.75 ñì/ãîä, ÷òî больше ñêîðîñòè, ïîëó÷àåìîé ïðèëèâíûì âîçäåéñòâèåì на 0.49 ñì/ãîä. Ïðîñòîé àíàëèç èñòîðèè ïðèìåíåíèÿ ïðèëèâíîãî ìåõàíèçìà ïîêàçûâàåò, ÷òî çà âåñь ïåðèîä ýòèõ èññëåäîâàíèé íèêîãäà íå áûëî ïðåîäîëåíî äàííîå íåñîãëàñèå ìåæäó äâóìÿ ôàêòè÷åñêèìè äàííûìè, êîòîðûå, ñîãëàñíî ïðèëèâíîìó ìåõàíèçìó, ñâÿçàíû ìåæäó ñîáîé ñîîòíîøåíèåì (1.5). Çäåñü ìû ïðèâåäåì âûäåðæêè èç òðåõ ðàáîò, îïóáëèêîâàííûõ â ðàçíûå ýïîõè. Ðîâíî òðè с половиной äåñÿòèëåòèÿ íàçàä ñ÷èòàëîñü, ÷òî çàìåäëåíèå Çåìëè ñîñòàâëÿåò áîëåå ÷åì в äâà ðàçà áîëüøå ïî ñðàâíåíèþ ð ðîâðåíåììøí çìà†åìèåí. Ëàíáåê (Lambeck 1975) ïèøåò “ïîëìîå ñðêîðåìèå Æåíëè îôåìèâàåòð‡ 3.7íðåê/ðòîëåòèå”. ×åðåç äåð‡òù ëåò ðèòñàôè‡ îðòàâàëàðù áåç èçíåìåìèé: “Ðàð†åòø ïîêàçøâàþò, †òî çàíåäëåìèå Æåíëè, êîòîðîå ñîñòàâëÿåò 3.5ìñåê/ñòîëåòèå, ïðîèñõîäèò â îñíîâíîì èç-çà îêåàíè÷åñêèõ ïðèëèâîâ (â äåéñòâèòåëüíîñòè òåìï çàìåäëåíèÿ ìåíüøå – ïðèìåðíî 2ìñåê/ñòîëåòèå, òàê êàê Çåìëÿ îäíîâðåìåííî óñêîðÿåòñÿ íà 1.5ìñåê/ñòîëåòèå ïî íåèçâåñòîé ïðè÷èíå)” (Ðàðîâ 1986). Еще десять лет спустя áøëî îá÷åïðèì‡òî, †òî “ððåäìåå èçíåìåìèå ïðîäîëæèòåëüíîñòè ñóòîê çà ïîñëåäíèå 2500 ëåò ñîñòàâëÿë 1.7ìñåê/ñòîëåòèå. Ýòî ïðèìåðíî íà 25 ïðîöåíòîâ ìåíüøå òîãî çíà÷åíèÿ, êîòîðîå îæèäàëîñü íà îñíîâå îäíîãî ëèøü ïðèëèâíîãî òðåíèÿ (2.3ìñåê/ñòîëåòèå)” (Reports on Astronomy 1995; 31 Stephenson & Morrison 1995). 21-ûé âåê òàêæå ïîêà åùå íå ðàçðåøèë ýòó ïðîáëåìó, †òî ðëåäñåò èç ðëåäñþ÷åé âøäåðæêè: “àìàëèç èðòîðè†åðêèõ çàòíåìèé ïîêàçøâàåò, ÷òî ïðîäîëæèòåëüíîñòü äíÿ óâåëè÷èâàåòñÿ â ñðåäíåì íà 1.8 ìèëлèñåêóíäó çà ñòîëåòèå, ÷òî îòëè÷àåòñÿ îò çíà÷åíèÿ 2.3 ìèëлèñåêóíäû çà ñòîëåòèå, которое îæèäàëîðù ìà îðìîâå ïðèëèâìîãî òðåìè‡” (Morrison & Stephenson 2002). Î÷åâèäíî, êàê áû ñïåöèàëèñòû íå óìóäðÿëèñü çà äåñÿòèëåòèÿ óìåíüøèòü íåîáõîäèìîå äëÿ îáåñïå÷åíèÿ íàáëþäàåìîé ñêîðîñòè óäàëåíèÿ Ëóíû êîëè÷åñòâî âðàùàòåëüíîãî ìîìåíòà (ñ 3.7 äî 2.3 ìñåê/ñòîëåòèå â åäèíèöàõ çàìåäëåíèÿ Çåìëè), èçìåðåííîå êîëè÷åñòâî теряемого Çåìëåé âðàùàòåëüíîãî ìîìåíòà îêàçûâàåòñÿ äàëåêî íåäîñòàòî÷íûì. Ïî-âèäèìîìó èññëåäîâàòåëè îò÷àÿííî èñêàëè õîòü êàêîå-òî åñòåñòâåííîå îáúÿñíåíèå äëÿ ðåøåíèÿ ïàðàäîêñа, îäíàêî äî ñèõ ïîð íå íàøëè èñòèííóþ ïðè÷èíó óêàçàííîãî ïðîòèâîðå÷èÿ. Ïîýòîìó íàì íå êàæåòñÿ ÷ðåçìåðíî íåâåðîÿòíûì, ÷òî ôèçè÷åñêèé ìåõàíèçì, òðàäèöèîííî èñïîëüçóåìûé äëÿ îáúÿñíåíèÿ данного ÿâëåíèÿ, íå ñîîòâåòñòâóåò äåéñòâèòåëüíîñòè èëè æå, ïî êðàéíåé ìåðå, íå âñå ìåõàíèçìû ó÷òåíû. 1.3. “Ðàçáñõàìèå” Æåíëè Ñèòóàöèà äîñòàòî÷íî ñëîæíà, íî îíà óñëîæíÿåòñÿ больше, êîãäà ïðèíèìàåòñÿ âî âíèìàíèå åùå îäíî ÿâëåíèå ðàñøèðåíèÿ. Â äàííîì ñëó÷àå ðå÷ü èäåò îá óâåëè÷åíèè ðàçìåðîâ Çåìëè. Êàê èçâåñòíî, òàêàÿ ãèïîòåçà âïåðâûå ýêñïåðèìåíòàëüíî áûëà ïðîâåðåíà âåíãåðñêèì ãåîôèçèêîì Ýäúåäîì (1956). Àâòîð ïîëüçîâàëñÿ äàííûìè палеогеографии, íà îñíîâå êîòîðûõ ïîëó÷èë ñóììàðíое приращение ðàäèóñà Çåìëè. Ñîãëàñíî ýòèì äàííûì çà ïîñëåäíèå 500 ìèëèîí ëåò ðàäèóñ íàøåé ïëàíåòû óâåëè÷èâàåòñÿ ñî ñðåäíåé ñêîðîñòüþ 0.4-0.66 ìì/ãîä, ñ íàèáîëåå âåðîÿòíûì çíà÷åíèåì 0.5 ìì/ãîä. Êðàòêóþ õðîíîëîãèþ ñòàíîâëåíèÿ èäåè îòíîñèòåëüíî ýòîãî ÿâëåíèÿ ìîæíî íàéòè â ðàáîòå Ýäüåäà (1963) (ñì. òàêæå Wesson, 1973 äëÿ ïîçäíåãî ïåðèîäà). ßâëåíèå ðàñøèðåíèÿ Çåìëè ïî÷òè äâà äåñÿòèëåòèÿ îáñóæäàëîñü â íàèáîëåå ïðåñòèæíûõ íàó÷íûõ æóðíàëàõ (ñì. Wesson, 1973 äëÿ ññûëîê). Ïîñëå 70-õ годов ïðîøëîãî столетия èäåÿ ðàñøèðÿþùåéñÿ Çåìëè ïðèäàåòñÿ çàáâåíèþ, ïî êðàéíåé 32 ìåðå, êðóïíûìè íàó÷íûìè ãåîôèçè÷åñêèìè èçäàíèÿìè. ßâëåíèå ðàñøèðåíèÿ Çåìëè îáñóæäàåòñÿ ëèøü íà êîíôåðåíöèÿõ ó÷åíûõ – “äèðèäåìòîâ” è на ñòðàíèöàõ áîëåå ðàäèêàëüíûõ èçäàíèé. È îñíîâíîé ïðè÷èíîé äëÿ òàêîãî îòíîøåíèÿ, на наш взгляд, ïîñëóæèëà íåõâàòêà óãëîâîãî ìîìåíòà íàøåé ïëàíåòû, êîòîðàÿ îáñóæäàëàñü â ïåðâîì ïàðàãðàôå íàñòîÿùåé ãëàâû. Èç ôîðìóëû (1.2) âèäíî, ÷òî óâåëè÷åíèå ðàäèóñà Çåìëè ïðèâîäèò ê çàìåäëåíèþ ñêîðîñòè åå îñåâîãî âðàùåíèÿ. Çàâèñèìîñòü ïðèðîñòà ïåðèîäà âðàùåíèÿ T îò ïðèðîñòà ðàäèóñà R ìîæåò áûòü ïîëó÷åíà èç óêàçàííîãî ñîîòíîøåíèÿ (1.2). Ïðîäèôôåðåíöèðîâàâ ýòî ñîîòíîøåíèå ñ ó÷åòîì çàêîíà ñîõðàíåíèÿ ñïèíàðíîãî ìîìåíòà Çåìëè, ëåãêî ìîæíî ïîëó÷èòü ñëåäóþùåå ñîîòíîøåíèå: T 2R  , T R (1.6) êîòîðîå ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàíî äëÿ âû÷èñëåíèÿ çàìåäëåíèÿ âðàøåíèÿ íàøåé ïëàíåòû, åñëè ñ÷èòàåòñÿ, ÷òî îíà ðàñøèðÿåòñÿ. Òåïåðü, ïîäñòàâèâ â (1.6) R  6378 êì è T  23 h 56 m 4 s , ïîëó÷àåì T  2.7  10 4 R , (1.7) ãäå, åñëè R çàäàí â ñàíòèìåòðàõ çà åäèíèöó âðåìåíè, òî T ïîëó÷èòñÿ â ñåêóíäàõ çà òó æå åäèíèöó âðåìåíè. Åñëè âîñïîëüçóåìñÿ âåëè÷èíîé, ïîëó÷åííîé Эäúåäîì (1956) 0.4-0.66 ìì/ãîä, òî ïîëó÷èì T  (1.08  1.78) 10 5 ñåê/ãîä èëè T  1.08  1.78 ìñåê/ñòîëåòèå, ñ íàèáîëåå âåðîÿòíûì çíà÷åíèåì çàìåäëåíèÿ T  1.35 ìñåê/ñòîëåòèå (ñì., Harutyunian 1995). Òàêèì îáðàçîì, åñëè ñ÷èòàòü, ÷òî Çåìëÿ ðàñøèðÿåòñÿ ñî ñêîðîñòüþ, ïîëó÷åííîé Эäúåäîì (1956), ñèòóàöèÿ ñ óäàëåíèåì Ëóíû ñòàíîâèòñÿ åùå áîëåå êàòàðòðîóè†åðêîé, òàê êàê â ýòîí ðëñ†àå “ðâîáîäìîé” îðòàåòð‡ ëèøù íèçåðìà‡ äîë‡ óãëîâîãî ìîìåíòà, ñîîòâåòñòâóþùàÿ ðàçíèöå T  1.8  1.35  0.45 ìñåê/ñòîëåòèå. Íåòðóäíî âèäåòü, ÷òî óêàçàííàÿ äîëÿ ïðîñòî èñ÷åçàåò, åñëè ó÷èòûâàåòñÿ âåðõíåå çíà÷åíèå óâåëè÷åíèÿ ðàäèóñà Çåìëè ïî Ýäúåäó (1956). 33 Òåïåðü, ðàññìîòðèì âîïðîñ ñ äðóãîé òî÷êè çðåíèÿ. Äîïóñòèì, ÷òî õàááëîâñêîå ðàñøèðåíèå Âñåëåííîé â äåéñòâèòåëüíîñòè ïðîÿâëÿåòñÿ íå òîëüêî äëÿ Âñåëåííîé â öåëîì, íî âî âñåõ ее ìàñøòàáàõ, â òîì ÷èñëå, â ìàñøòàáàõ ðàçìåðîâ ïëàíåò è ìåíåå. Òîãäà çàêîí Õàááëà v  Hr , (1.8) ãäå r ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ðàññòîÿíèå íàáëþäàåìîé äàëåêîé ãàëàêòèêè (â îáùåì ñëó÷àå – ðàññòîÿíèå ìåæäó äâóìÿ òî÷êàìè ïðîñòðàíñòâà), H – ïîñòîÿííàÿ Õàááëà, à v – ñêîðîñòü óäàëåíèÿ ãàëàêòèêè (ñêîðîñòü âçàèìíîãî óäàëåíèÿ äâóõ òî÷åê), ìîæåò áûòü ïðåäñòàâëåí â ñëåäóþùåì ïðîñòîì âèäå (Harutyunian 1995) r  r0 1   (t  t 0 ) . (1.9) Â ñîîòíîøåèè (1.9) r ( r0 ) ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ðàññòîÿíèå ìåæäó äâóìÿ òî÷êàìè â ìîìåíò âðåìåíè t ( t 0 ), à êîýôôèöèåíò  ïîêàçûâàåò îòíîñèòåëüíûé ïðèðîñò åäèíèöû äëèíû çà åäèíèöó âðåìåíè è ïî ñóòè äåëà ñîâïàäàåò ñ ïîñòîÿííîé Õàááëà. Ëåãêî ïðîâåðèòü, ÷òî åñëè çà åäèíèöó âðåìåíè áåðåòñÿ ãîä, òî   1.018  10 12 H , (1.10) Òîãäà, íàïðèìåð, ïðè H  75 êì/ñåê/Ìïê ïîëó÷àåì   7.65  10 11 ãîä-1. Ñ ïîìîùüþ ñîîòíîøåíèÿ (1.9) ìîæíî ëåãêî âû÷èñëèòü âåëè÷èíó èçìåíåíèé ðàññòîÿíèé, à òàêæå ðàçìåðîâ êîñìè÷åñêèõ îáúåêòîâ, åñëè ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî îíè òàêæå ïîäâåðæåíû õàááëîâñêîìó ðàñøèðåíèþ. Íàïðèìåð, äëÿ Çåìëè ïîëó÷àåì R  0.49 ìì, что ñ áîëüøîé òî÷íîñòüþ ñîâïàäàåò ñ ðåçóëüòàòîì, ïîëó÷åííûì Ýäúåäîì (1956). Ýòî êîëè÷åñòâåííîå ñîâïàäåíèå íà ïåðâûé âçãëÿä äàæå íàñòîðàæèâàåò. Íî ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî ìåòîä, êîòîðûé áûë ïðèìåíåí Ýäúåäîì, íå èìååò íèêàêîãî îòíîøåíèÿ ê àñòðîíîìèè. Áîëåå òîãî, åãî ðåçóëüòàòû áûëè îïóáëèêîâàíû â 1956 ãîäó, êîãäà îáùåïðèíÿòîå çíà÷åíèå õàááëîâñêîé ïîñòîÿííîé áûëî ãîðàçäî áîëüøå, è ëèøü â àïðåëå òîãî æå ãîäà, çíà÷åíèå õàááëîâñêîé 34 ïîñòîÿííîé áûëî óìåíüøåíî äî H  180 êì/ñåê/Ìïê (Humason, Mayall, & Sandage 1956). Òàêèì îáðàçîì, íèêàêîå ñðàâíåíèå â 50-ûå ãîäû ïðîøëîãî ñòîëåòèÿ íå ìîãëî âûÿâèòü êîëè÷åñòâåííîå ñîâïàäåíèå. Òåì íå ìåíåå, ïîñëå ñëåäóþùåãî óòî÷íåíèÿ ïîñòîÿííîé Õàááëà, áûëà ñäåëàíà ïîïûòêà ñðàâíåíèÿ õàááëîâñêîãî ðàñøèðåíèÿ ñ ðàñøèðåíèåì Çåìëè (MacDougall et al 1963). Ñðàâíåíèå áûëî ñäåëàíî äëÿ H  100 êì/ñåê/Ìïê, ÷òî ñîãëàñíî ñîîòíîøåíèю (1.10), ïðèâîäèò ê ïðèðîñòó çåìíîãî ðàäèóñà R  0.65 ìì/ãîä, ÷òî ñòðàííûì îáðàçîì ñîâïàäàåò ñî çíà÷åíèåì âåðõíåãî ïðåäåëà èíòåðâàëà, äàííîãî Ýäúåäîì. Ýòîò ðåçóëüòàò áûë íåçàñëóæåííî çàáûò àáñîëþòíûì áîëüøèíñòâîì èññëåäîâàòåëåé. Ñëåäîâàòåëüíî, ìîæíî êîíñòàòèðîâàòü, ÷òî çà ïîñëåäíèå 4-5 äåñÿòèëåòèÿ благодаря уточннению íàáëþäàòåëüíûõ äàííûõ ïðîèñõîäèëî ïîñòåïåííîå óëó÷øåíèå ñîãëàñèÿ ìåæäó çíà÷åíèÿìè âåëè÷èíû ïðèðîñòà ðàäèóñà Çåìëè, îïðåäåëåííîãî íà îñíîâå ïàëåîãåîãðàôè÷åñêèì ìåòîäîì è ýêñòðàïîëÿöèåé õàááëîâñêîãî ðàñøèðåíèÿ Âñåëåííîé íà ìàñøòàáàõ Çåìëè. 1.4. Óíèâåðñàëüíîå ðàñøèðåíèå Скорость расширения Земли определена геофизиками с помощью палеогеографических методов. Величина годового приращения радиуса лунной орбиты уточнена современными методами лазерной локации. Хаббловская константа по сей день уточняется всевозможными астрономическими методами. А для определения скорости замедления осевого вращения Земли были использованы данные о солнечных затмениях за последние 2500 лет. Может ëè ïîëíîå êîëè÷åñòâåííîå ñîâïàäåíèå çíà÷åíèé ñêîðîñòåé ðàñøèðåíèÿ ïëàíåòû Çåìëÿ, орбиты Луны è Âñåëåííîé êàê öåëîé, îïðåäåëåííûõ ïðèíöèïèàëüíî îòëè÷àþùèìèñÿ äðóã îò äðóãà ìåòîäàìè, быть ïðîäóêòîì ïðîñòîé ñëó÷àéíîñòè? Очевидно, что этот вопрос не является праздным. В çàâèñèìîñòè îò òîãî, îòðèöàòåëåí îòâåò èëè æå ïîëîæèòåëåí, ñîâåðøåííî íåóçíàâàåìî ìåíÿåòñÿ ôèçè÷åñêàÿ êàðòèíà ìèðà. Äåéñòâèòåëüíî, åñëè îòâåò ïîëîæèòåëåí, и указанное совпадение считается случайным, òî õàááëîâñêîå ðàñøèðåíèå îñòàåòñÿ ïðèâåëåãèåé Âñåëåííîé â áîëüøèõ 35 ìàñøòàáàõ. Òîãäà ðàñøèðåíèå Âñåëåííîé ÿâëÿåòñÿ ðåçóëüòàòîì íåêîòîðîãî ïåðâîíà÷àëüíîãî âçðûâà, à ïàðàäîêñ ÷ðåçìåðíî áûñòðîãî óäàëåíèÿ Ëóíû îñòàåòñÿ íåîáúÿñíèìûì. Остается загадкой также механизм хаббловского расширения Вселенной в масштабах, по крайней мере, на два порядка меньше порога однородности распределения вещества. Âîçíèêàåò ðåçîííûé âîïðîñ, ãäå æå íèæíèé ïðåäåë размера пространственных ячеек, где наблюдается хаббловское расширение Вселенной. Вопрос остается открытым, но у нас нет веского аргумента для выбора из двух возможных ответов: а) этот предел существует, но современная наука пока еще не нашла его; или б) такого предела нет в исследуемом мега (макро-, микро-) мире, и мы должны учитывать эту возможность в наших исследованиях. Åñëè ìàñøòàáíîå ñîâïàäåíèå îêîëîçåìíîãî ðàñøèðåíèÿ ñ õàááëîâñêèì ðàñøèðåíèåì íå ÿâëÿåòñÿ ðåçóëüòàòîì ïðîñòîé ñëó÷àéíîñòè, то приходится констатировать, что мы имеем дело с абсолютно новым явлением. Тогда следует также согласиться, что õàááëîâñêîå ðàñøèðåíèå Вселенной представляет собой лишь частное проявлением некого универсального расширения. Òîãäà, ïî êðàéíåé ìåðå, â ïåðâîì ïðèáëèæåíèè ñïðàâåäëèâà ôîðìóëà (1.9), êîòîðàÿ îïèñûâàåò îäíîðîäíîå ðàñøèðåíèå èëè óâåëè÷åíèå ìàñøòàáà. Íî, ñ äðóãîé ñòîðîíû, åñëè ôîðìóëà âåðíà äëÿ âñåõ ìàñøòàáîâ, òî åþ îïèñûâàåòñÿ óâåëè÷åíèå ðàññòîÿíèé ìåæäó êàæäûìè äâóìÿ òî÷êàìè ïðîñòðàíñòâà. Ïðè òàêîé ôîðìóëèðîâêå çàêîí Õàááëà (1.8) ìîæåò áûòü ïåðåïèñàí â ñëåäóþùåì âèäå: dr  Hr. dt (1.11) Ñ äðóãîé ñòîðîíû, òàêàÿ ïîñòàíîâêà ïîçâîëÿåò âû÷èñëèòü òàêæå è âòîðîå ïðîèçâîäíîå ïî âðåìåíè îò âåëè÷èíû r . Ñëåäóÿ ðàáîòå (Àðóòþíÿí, 2003) ôîðìàëüíî ïðîäèôôåðåíöèðóåì (1.11). Òîãäà ïîëó÷èì d 2r dr dH , H r 2 dt dt dt (1.12) ÷òî, ñ ó÷åòîì (1.11) ïðèâîäèò ê ñîîòíîøåíèþ d 2 r  2 dH   H  r . dt  dt 2  (1.13) 36 Êàê àáñîëþòíîå çíà÷åíèå, òàê è çíàê âòîðîãî ïðîèçâîäíîãî çàâèñÿò îò âðåìåííîé çàâèñèìîñòè ïîñòîÿííîé Õàááëà. Êàê íåòðóäíî óáåäèòüñÿ, âñå êîñìîëîãè÷åñêèå ìîäåëè ðàññìàòðèâàåìûå íà áàçå ãèïîòåçû î Áîëüøîì âçðûâå ïðèâîäÿò ê òîìó, ÷òî âòîðîé ÷ëåí â ñêîáêàõ ïðàâîé ÷àñòè óðàâíåíèÿ èìååò îòðèöàòåëüíîå çíà÷åíèå. Áîëåå òîãî, îíè âñå òðåáóþò, ÷òîáû ïîñòîÿííàÿ Õàááëà óìåíüøàëàñü ñî âðåìåíåì íå ìåäëåííåå, ÷åì. H c  1/ t , (1.14) ãäå ÷åðåç H c îáîçíà÷åíî êðèòè÷åñêàÿ âðåìåííàÿ çàâèñèìîñòü ýòîé ïîñòîÿííîé, при котором правая часть уравнения сводится к нулю. Åñëè ñêîðîñòü óìåíüøåíèÿ ïîñòîÿííîé Õàááëà ìåíüøå, òî ìû ïðèõîäèì ê âûâîäó, ÷òî ðàíî èëè ïîçäíî, â çàâèñèìîñòè îò èñòèííîé çàâèñèìîñòè ïîñòîÿííîé Õàááëà îò âðåìåíè, çíà÷åíèå âûðàæåíèÿ â ñêîáêå â ïðàâîé ÷àñòè ñîîòíîøåíèÿ (1.13) ñòàíîâèòñÿ ïîëîæèòåëüíûì è ìû ïðèõîäèì ê êîñìîëîãè÷åñêîé ìîäåëè Âñåëåííîé ñ óñêîðåíèåì ñêîðîñòè ðàñøèðåíèÿ. Òàêîå ðàñøèðåíèå áûëî îòêðûòî ëèøü 1998-99 ãîäàõ (Riess et al, 1998; Perlmuter et al, 1999; äëÿ ïîäðîáíîãî îáçîðà ñì. Leibundgut, 2001), íà îñíîâå àíàëèçà äàííûõ î ñâåðõíîâûõ Ia òèïà, à çàòåì ïîäòâåðæäåíî òàêæå ñ ïîìîùüþ èññëåäîâàíèé àíèçîòðîïèè ðåëèêòîâîãî èçëó÷åíèÿ (Efstathiou, et al 2002). При анализе соотношения (1.13) следует учитывать одно очень важное обстоятельство. Дело в том, что Ñýíäèäæ (1999) ïðèøåë ê çàêëþ÷åíèþ, ÷òî ïîñòîÿííàÿ Õàááëà èìååò îäíî è òî æå çíà÷åíèå äëÿ âñåõ ðàññòîÿíèé îò íåñêîëüêèõ Ìïê äî íåñêîëüêèõ òûñÿ÷ Ìïê (ñì., òàêæå, Sandage 2002; Tammann 2005). Åñëè îò ðàññòîÿíèé ïåðåéòè ê âðåìåííîé øêàëå, ðåçóëüòàò Ñýíäèäæà ìîæåò áûòü ñôîðìóëèðîâàí ñëåäóþùèì îáðàçîì: ÷èñëåííîå çíà÷åíèå ïîñòîÿííîé Õàááëà íå èçìåíèëîñü çà íåñêîëüêî ìèëëèàðä ëåò, ïî êðàéíåé ìåðå, âïëîòü äî íåñêîëüêî ìèëëèîíîâ ëåò íàçàä. À ýòî îçíà÷àåò, ÷òî ïðîèçâîäíàÿ ýòîé êîíñòàíòû â ñîîòíîøåíèè (1.13) ìîæåò áûòü îïóùåíà. Òîãäà ìîæíî íàïèñàòü d 2r  H 2r  0 , 2 dt (1.15) ÷òî ñïðàâåäëèâî äëÿ ñîîòâåòñòâóþùèõ ðàññòîÿíèé. Òàêèì îáðàçîì, ìîæíî êîíñòàòèðîâàòü, ÷òî íàáëþäàåìûå â íåïîñðåäñòåííûõ îêðåñтíîñòÿõ Çåìëè ÿâëåíèÿ ðàñøèðåíèÿ õîðîøî ñîãëàñóþòñÿ òàêæå è ñ ÿâëåíèåì 37 óñêîðÿþùåãîñÿ ðàñøèðåíèÿ Âñåëåííîé èëè ñ, òàê íàçûâàåìîé, èíôëÿöèîííîé ìîäåëьþ, åñëè ñ÷èòàåòñÿ, ÷òî ñîâïàäåíèå ÷èñëåííûõ çíà÷åíèé õàááëîâñêîãî ðàñøèðåíèÿ è ðàñøèðåíèé â êîðîòêèõ øêàëàõ íå ñëó÷àéíî. Â ïðåäûäóùèõ ïàðàãðàôàõ ìû íà îñíîâå àíàëèçà ñîâðåìåííîãî íàáëþäàòåëüíîãî ìàòåðèàëà ïîêàçàëè, ÷òî ïàðàäîêñ î÷åíü áûñòðîãî óäàëåíèÿ Ëóíû ëåãêî ðàçðåøàåòñÿ, åñëè ñ÷èòàòü, ÷òî õàááëîâñêîå ðàñøèðåíèå èìååò ìåñòî íà êîðîòêèõ øêàëàõ, êàêîâûìè ÿâëÿþòñÿ ðàçìåðû Çåìëè è îðáèòû Ëóíû. Íàïîìíèì, ÷òî ïî ñåé äåíü íåò äðóãîãî ñàìîñîãëàñîâàííîãî îáúÿñíåíèÿ äëÿ óêàçàíîãî ÿâëåíèÿ, à ïîïûòêà èíòåðïðåòèðîâàòü åãî íà îñíîâå îäíîãî ëèøü ïðèëèâíîãî âîçäåéñòâèÿ Ëóíû ÿâëÿåòñÿ óùåðáíûì, òàê êàê âìåñòî îáúÿñíåíèÿ ñòàðîé ïðîáëåìû ðîæäàåò íîâûå âîïðîñû. Â ðàìêàõ òîé æå êîíöåïöèè àíàëèç èçâåñòûõ íàáëþäàòåëüíûõ äàííûõ ïðèâîäèò ê çàêëþ÷åíèþ îá óñêîðÿþùåìñÿ ðàñøèðåíèè Âñåëåííîé, ÷òî ñîãëàñóåòñÿ ñ âûâîäàìè, ñäåëàííûìè íà îñíîâå èññëåäîâàíèÿ äàëåêèõ ñâåðõíîâûõ ïåðâîãî òèïà (Riess et al, 1998; Perlmuter et al, 1999). Òî, ÷òî ñíîâà ê îäíîìó è òîìó æå çàêëþ÷åíèþ ïðèõîäèì íà îñíîâå совершенно îòëè÷àþùèõñÿ äðóã îò äðóãà ìåòîäîâ è îáúåêòîâ èññëåäîâàíèÿ, ÿâëÿåòñÿ åùå îäíèì àðãóìåíòîì â ïîëüçó òîãî, ÷òî èíòåðïðåòàöèÿ ñëèøêîì áûñòðîãî óäàëåíèÿ Ëóíû íà îñíîâå âîâëå÷åíèÿ õàááëîâñêîãî ðàñøèðåíèÿ íà êîðîòêèõ øêàëàõ èìååò ïðàâî íà æèçíü. По крайней мере, такой подход может быть применен в качестве рабочей гипотезы, пока еще не доказано обратное. 1.5. Ôèçè÷åñêèå ñëåäñòâèÿ óâåëè÷åíèÿ ìàñøòàáà Ôèçè÷åñêèé ìåõàíèçì ðàñøèðåíèÿ íå ÿñåí. Íî ýòî ÿâëåíèå ìîæåò áûòü èññëåäîâàíî íà îñíîâå ïðîñòûõ äîêàçóåìûõ ðàññóæäåíèé è ñðàâíåíèÿ âûâîäîâ ñ ôàêòè÷åñêèìè äàííûìè. Ýòîò ïóòü ìîæåò ïîäñêàçàòü ìåòîäû äëÿ íàõîæäåíèÿ òåîðåòè÷åñêèõ è íàáëþäàòåëüíûõ èññëåäîâàíèé äàííîé çàäà÷è. Çàìåòèì ñíà÷àëà, ÷òî ÿâëåíèÿ ðàñøèðåíèÿ äîñòàòî÷íî õîðîøî îïèñûâàþòñÿ ôîðìóëîé (1.9) â îãðîìíîì èíòåрâàëå ðàññòîàÿíèé – îò 108ñì (ðàçìåðû Çåìëè) äî 1026ñì (ñîòíè ìåãàïàðñåê, ãäå ðåëÿòèâèñòñêèå ýôôåêòû ïîêà åùå î÷åíü ñëàáû). Ýòî îáñòîÿòåëüñòâî çàñòàâëÿåò ñåðüåçíî ðàññìàòðèâàòü âîçìîæíîñòü óíèâåðñàëüíîñòè 38 äàííîãî ýôôåêòà äëÿ âñåõ ìàñøòàáîâ. Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî èçìåíÿåòñÿ ìàñøòàáíûé ôàêòîð, ÷òî ìîæåò áûòü âûÿâëåíî ëèøü êîñâåííûìè ìåòîäàìè. Çàìåòèì, ÷òî íè îäèí èç ýôôåêòîâ ðàñøèðåíèÿ íå ïðîâåðåí ïðÿìûì èçìåðåíèåì ñîîòâåòñòâóþùèõ ïðèðaùåíèé ëèíåéíûõ ðàçìåðîâ. Íåò íèêàêèõ ñâåäåíèé î äèíàìèêå ýòèõ ïðîöåññîâ, òåì áîëåå, ÷òî ýòè èçìåíåíèÿ ïðîèñõîäÿò ÷ðåçâû÷àéíî ìåäëåííî è ïðèðàùåíèå ñîñòàâëÿåò ëèøü   7.65  10 11 ãîä-1. Ñ ïåðâîãî âçãëÿäà ôèçè÷åñêàÿ êàðòèíà, êîòîðàÿ âûðèñîâûâàåòñÿ ïðè íàëè÷èè óâåëè÷åíèÿ ìàñøòàáà êàæåòñÿ àáñîëþòíî äèêîé è íåïðèåìëåìîé. Ñîãëàñíî ýòîé êàðòèíå îêðóæàþùèé íàñ ìèð ïðèíèìàåò äóàëèñòè÷åñêèé õàðàêòåð. Ýòîò äóàëèçì çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî åãî “ðàçäñâàìèå” ìå âîçíîæìî èçíåðèòù ïð‡íøíè ðïîðîáàíè, òàê êàê ëþáøå ýòàëîìø äëèíû ìåíÿþòñÿ ñ íèì. Òåì íå ìåíåå, âåêîâîå óâåëè÷åíèå ïðîñòðàíñòâåííîãî ìàñøòàáà ïðèâîäèò ê èçìåíåíèÿì, êîòîðûå âïîëíå ìîãóò áûòü çàðåãèñòðèðîâàíû. Î÷åâèäíî, ÷òî òàêîé íè÷òîæíûé ýôôåêò ìîã ëåã÷å âñåãî áûòü обнаружен íà îñíîâå äàííûõ, îòíîñÿùèõñÿ ëèáî î÷åíü áîëüøèì ãåîìåòðè÷åñêèì ðàçìåðàì, ëèáî î÷åíü áîëüøèì ïðîìåæóòêàì âðåìåíè. Íå ñëó÷àéíî, ÷òî õàááëîâñêîå ðàñøèðåíèå áûëî îòêðûòî èìåííî äëÿ ãàëàêòèê, ðàññòîÿíèå êîòîðûõ äåëàåò ýôôåêò äîñòàòî÷íî ñèëüíûì. Î ñêîðîñòè ðàñøèðåíèÿ Çåìëè âïåðâûå áûëî ñîîáùåíî íà îñíîâå àíàëèçà äàííûõ, ïîëó÷åííûõ ïàëåîãåîãðàôè÷åñêèìè ìåòîäàìè, êîòîðûå îõâàòûâàëè 500 ìèëëèîíîâ ëåò ðàçâèòèÿ Çåìëè. Ñêîðîñòü óäàëåíèÿ Ëóíû îïðåäåëåíà áëàãîäàðÿ èñêëþ÷èòåëüíî âûñîêîé òî÷íîñòè èçìåðåíèé, ÷òî îáåñïå÷èâàåòñÿ îòëè÷íîé òåîðåòè÷åñêîé áàçîé îïèñàíиÿ êèíåìàòèêè ñèñòåìû Çåìëÿ-Ëóíà, â êîòîðîé, åñòåñòâåííî, íå áûëî ó÷òåíî èçìåíåíèå ìàñøòàáà. Â äàííîì ñëó÷àå óêàçàííûé ýôôåêò ïðîÿâèëîñü â âèäå ïàðàäîêñà î÷åíü áîëüøîé ñêîðîñòè óäàëåíèÿ Ëóíû, íå óêëàäûâàåìîé â ðàìêè èçâåñòíûõ çàêîíîâ ôèçèêè. Î÷åâèäíî, ÷òî ñëåäñòâèÿ òàêîãî ðàñøèðåíèÿ ìîãóò áûòü îáíàðóæåíû â òàêèõ ñèñòåìàõ, êîòîðûå ÿâëÿþòñÿ ñòàöèîíàðíûìè ñ òî÷êè çðåíèÿ ñîâðåìåííîé ôèçèêè, êîòîðûå èññëåäîâàíû äî ñîâåðøåíñòâà. Òàêîé ñèñòåìîé ìîæåò ñ÷èòàòüñÿ, íàïðèìåð, íàøà ñîëíå÷íàÿ ñèñòåìà, êèíåìàòèêà êîòîðîé èçó÷åíà äî ñàìûõ òîíêèõ ýôôåêòîâ. Ïîýòîìó, îðáèòû ïëàíåò è èõ ïàðàìåòðû ìîãóò ñòàòü îäíèì èç îáúåêòîâ èññëåäîâàíèÿ äàííîãî ýôôåêòà. Íàèáîëåå çàìåòíûì áóäåò ýôôåêò ïðîäëåíèÿ ïåðèîäà îáðàùåíèÿ 39 ïëàíåò âîêðóã Ñîëíöà âñëåäñòâèå ðàñøèðåíèÿ èõ îðáèò. Ýòà âåëè÷èíà âû÷èñëÿåòñÿ î÷åíü ïðîñòî, ïðèìåíÿÿ ôîðìóëó (1.9) äëÿ ðàñ÷åòà ïðèðîñòà áîëüøîé ïîëóîñè îðáèòû ðàññìàòðèâàåìîé ïëàíåòû, à òàêæå òðåòèé çàêîí Êåïëåðà, ïðåäïîëàãàÿ ïðè ýòîì, ÷òî ìàññà ïëàíåò è Ñîëíöà îñòàþòñÿ íåèçìåííûìè. Òîãäà äëÿ îòíîñèòåëüíîãî ïðèðîñòà ïåðèîäà îáðàùåíèÿ ïîëó÷èì P / P  1  P  3 2 1  3 P. 2 (1.16) Èìåÿ âåëè÷èíó ïðîäëåíèÿ ïåðèîäà îáðàùåíèÿ ïëàíåòû âîêðóã Ñîëíöà, íåòðóäíî ïîñ÷èòàòü òàêæå îòñòàâàíèå ïëàíåòû îò ñâîåãî ïîëîæåíèÿ, âû÷èñëåííîãî áåç ó÷åòà ðàñøèðåíèÿ íàøåé ïëàíåòàðíîé ñèñòåìû. Ïîñëå íåñëîæíûõ íàòåíàòè†åðêèõ ðàð†åòîâ è ñïðî÷åìèé äë‡ “óãëîâîãî îòñòàâàìè‡” íîæìî íîëñ†èòù ñëåäóþùåå ïðîñòîå ñîîòíîøåíèå:   tg  3P , 1  R R  (1.17) ãäå R è R , ñîîòâåòñòâåííî, áîëüøèå ïîëóîñè îðáèò Çåìëè è äàííîé ïëàíåòû. Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî ôîðìóëîé (1.16) çàäàåòñÿ ðàçíîñòü ïåðèîäîâ îáðàùåíèÿ ïëàíåòû ïî íà÷àëüíîé è êîíå÷íîé îðáèòàì, ÷òî, ñòðîãî ãîâîðÿ, íå ìîæåò áûòü èðïîëùçîâàìî êàê òî†ìà‡ “íåðà çàïàçäøâàìè‡” ïëàìåòø. Ñ óäàëåíèåì ïëàíåòû îò Ñîëíöà ñîãëàñíî çàêîíó (1.9) îíà ïðîõîäèò áåç ðàçðûâîâ ÷åðåç âñå ïðîìåæóòî÷íûå îðáèòû, ñîâåðøàÿ ñâîå îðáèòàëüíîå äâèæåíèå ïî ñïèðàëè. Ïðè ïîëó÷åíèè ôîðìóëû (1.17) ìû âîñïîëüçîâàëèñü “íåðîé çàïàçäøâàìè‡” (1.16), à òàêæå îðáèòø ïëàìåò ñ÷èòàëè êðóãîâûìè. Òåì íå ìåíåå, îöåíêè ïîëó÷åííûå ñ ïðèìåíåíèåì ïîëó÷åííûõ ñîîòíîøåíèé íå î÷åíü îòëè÷àþòñÿ îò òåõ, êîòîðûå ìîãëè áûòü ïîëó÷åíû ïðè òî÷íûõ ìàòåìàòè÷åñêèõ âûêëàäêàõ è ïîýòîìó ìîãóò áûòü èñïîëçîâàíû äëÿ èëëþñòðàöèè äàííîãî ýôôåêòà ïðèìåíèòåëüíî ê ïëàíåòàì. Â Òàáëèöå 1.1 ïðèâåäåíî ÷èñëåííîå çíà÷åíèå ïðèðîñòà ðàäèóñà îðáèòû äëÿ âðåõ ïëàìåò çà îäèì ïåðèîä îáðà÷åìè‡ âîêðñã Ñîëìôà, à òàêæå ïðèðîðò “ãîäà” çà òîò æå ïåðèîä. Òàáëèöà 1.1. Ïðèâåäåíû ïðèðîñò ðàäèóñà áîëüøîé ïîëóîñè çà îäèí îáîðîò âîêðóã Ñîëíöà, à òàêæå âåëè÷èíà ïðîäëåíèÿ ïåðèîäà îáðàùåíèÿ ïëàíåòû âîêðóã Ñîëíöà (ãîäà ïëàíåòû). 40 Ïëàíåòà Ïðèðîñò Ïðîäëåíèå Çàïàçäûâàíèå ðàäèóñà “ãîäà” â ñåêóíäàõ äóãè Ìåðêóðèé 1.07ì 2.1x10-4ñåê 5.8x10-5 Âåíåðà 5.09ì 1.4x10-3ñåê 3.3 x10-4 Çåìëÿ 11.4ì 1.3x10-2ñåê -- Ìàðñ 32.8ì 6.8x10-2ñåê 8.1 x10-4 Þïèòåð 0.71êì 5.1x10-1ñåê 2.2 x10-3 Ñàòóðí 3.21êì 2.8x100ñåê 4.9 x10-3 Óðàí 18.4êì 2.5x101ñåê 1.3 x10-2 Íåïòóí 56.7êì 9.9x101ñåê 2.5 x10-2 Ñ òî÷êè çðåíèÿ ñóùåñòâóþùèõ ìåòîäîâ îáíàðóæåíèÿ íàèáîëåå ïîäõîäÿùèì äëÿ èññëåäîâàíèé êàæåòñÿ ýôôåêò ïðîäëåíèÿ çåìíîãî ãîäà. Òåì íå ìåíåå, åñëè ýôôåêò ðåàëåí, òî ìîæíî íàäåÿòüñÿ íà åãî îáíàðóæåíèå äàæå ïðè èññëåäîâàíèè îðáèò îñòàëüíûõ ïëàíåò. Çäåñü, íà íàø âçãëÿä, ñëåäовало бы áîëåå äîñêîíàëüíî èçó÷àòü ïðîáëåìó, так называемой, Х ïëàíåòû. Íå èìåÿ ïîä ðóêîé íåîáõîäèìûå ðàñ÷åòû äëÿ èçó÷åíèÿ äàííîé ïðîáëåìû ñ ó÷åòîì óíèâåðñàëüíîãî õàááëîâñêîãî ðàñøèðåíèÿ, çàìåòèì ëèøü, ÷òî îäíîðîäíîå ðàñøèðåíèå ìîãëî áûòü ëåãêî ïåðåïóòàíо ñ ãðàâèòàöèîííûì âîçäåéñòâèåì âíåøíåé ïëàíåòû. Ïî÷åìó æå âåäåòñÿ ïîèñê íåèçâåñòíîé ïëàíåòû è íå ïðèìåíÿþòñÿ äðóãèå ìåõàíèçìû äëÿ îáúÿñíåíèÿ ñòðàííîãî ïîâåäåíèÿ âíåøíèõ ïëàíåò ñîëíå÷íîé ñèñòåìû? Òåì áîëåå, ÷òî ðàñ÷åòû ïîêàçûâàþò, ÷òî òàêàÿ ïëàíåòà, åñëè îíà ñóùåñòâóåò, äîëæíà áûëà áûòü óæå îòêðûòà ñîâðåìåííûìè ïðèáîðàìè, ïðè óñëîâèè, ÷òî àëüáåäî åå ïîâåðõíîñòè íå ðàâíî íóëþ. Äðóãèìè îáúåêòàìè, êîòîðûå ìîãóò áûòü èñïîëüçîâàíû äëÿ îáíàðóæåíèÿ óíèâåðñàëüíîãî ðàñøèðåíèÿ, ïî âñåé âèäèìîñòè ÿâëÿþòñÿ ñêîïëåíèÿ ãàëàêòèê, ðàçìåðû êîòîðûõ äîõîäÿò äî íåñêîëüêèõ Ìïê. Òàêèå ðàçìåðû îáåñïå÷èâàþò ñêîðîñòè âçàèìíîãî óäàëåíèÿ âñëåäñòâèå õàááëîâñêîãî ðàñøèðåíèÿ äî íåñêîëüêèõ ñîòåí êì/ñåê. Ìåøàþùèì ôàêòîðîì çäåñü ìîãóò áûòü ñîáñòâåííûå èððåãóëÿðíûå äâèæåíèÿ ãàëàêòèê ñ äèñïåðñèåé ñêîðîñòåé çàâèñÿùåé îò ìîðôîëîãè÷åñêîãî òèïà è äîõîäÿùåé äî 1000êì/ñåê. Òî ÷òî äàííûå î ñêîðîñòÿõ â ñêîïëåíèÿõ ÷ðåçìåðíî 41 “çàøñíëåìø”, äåéðòâèòåëùìî ðìèæàåò âîçíîæìîðòè îáìàðñæåìè‡ ïîëåçìîé èíôîðìàöèè. Òåì íå ìåíåå, îïûò èññëåäîâàíèÿ Ìåñòíîé Ãðóïïû ãàëàêòèê (ñì., íàïð., Êàðà÷åíöåâ, Ìàêàðîâ, 2001) ïîêàçûâàåò, ÷òî ïðè äåòàëüíîì èññëåäîâàíèè è ïðèìåíåíèè àäåêâàòíûõ ìåòîäîâ, õàááëîâñêîå ðàñøèðåíèå ìîæåò áûòü îáíàðóæåíî, åñëè îíî ñóùåñòâóåò, è äëÿ ðàçìåðîâ, õàðàêòåðíûõ äëÿ áîãàòûõ ñêîïëåíèé ãàëàêòèê. Â êà÷åñòâå ïåðâûõ îáúåêòîâ ïðèìåíåíèÿ ìîãóò ñëóæèòü áëèæàéøèå ê íàì ñêîïëåíèÿ â Äåâå è Ïå÷è, êèíåìàòèêà êîòîðûõ èññëåäîâàíà äîñòàòî÷íî õîðîøî (см., например, Binggeli, Sandage, Tammann, 1985; Thomas, Drinkwater, Evstigneeva, 2008 ). Â êà÷åñòâå ñëåäóþùèõ îáúåêòîâ, êîòîðûå ìîãóò ñëóæèòü â êà÷åñòâå ëàáîðàòîðèé äëÿ âûÿâëåíèÿ âîçìîæíûõ ôèçè÷åñêèõ èçìåíåíèé âñëåäñòâèå îäíîðîäíîãî ðàñøèðåíèÿ, ìû ïðåäëàãàåì èñïîëüçîâàòü àòîìíûå ÿäðà. Íåñìîòðÿ íà ñêåïòè÷åñêîå îòíîøåíèå áîëüøèíñòâà èññëåäîâàòåëåé íà òàêîå ïðåäëîæåíèå, ìû íå çàìå÷àåì ïðåïÿòñòâèé äëÿ ïîñòðîåíèÿ òàêîé ìîäåëè ïîñëå òîãî, êîãäà õàááëîâñêîå ðàñøèðåíèå áûëî îáíàðóæåíî íà øêàëå íåñêîëüêèõ Ìïê è, ïî êðàéíåé ìåðå, â êà÷åñòâå ðàáî÷åé ãèïîòåçû áûëî ïðèìåíåíî äëÿ ìàñøòàáîâ 108-109ñì. Ïîñëå îòêðûòèÿ ускоряющегося ðàñøèðåíèÿ Âñåëåííîé ñòàíîâèòñÿ ïîíÿòíûì, ÷òî ìåõàíèçì ðàñøèðåíèÿ äîëæåí áûòü ñêðûò â ôóíäàìåíòàëüíûõ ñâîéñòâàõ ïðîñòðàíñòâà è ìàòåðèè, äëÿ âûÿâëåíèÿ êîòîðîé òðåáóåòñÿ ïîíèìàíèå ïðîöåññîâ â ìàñøòàáàõ âïëîòü äî ïëàíêîâñêèõ ðàññòîÿíèé (Padmanabhan 2002; Peebles 2003). Ïîýòîìó òàêîå ðàñøèðåíèå äîëæíî ïðîÿâèòü ñåáÿ òàêæå è íà ÿäåðíîì óðîâíå. Ýòîò âîïðîñ ìû îáñóäèì â Ãëàâå 2 â ñâÿçè ñ íàáëþäàåìûì ðàñïðåäåëåíèåì “íåòàëëè†ìîðòè” êîðíè†åðêèõ îáöåêòîâ èëè èõ õèìè÷åñêîãî ñîñòàâà. Çäåñü ëèøü çàìåòèì, ÷òî ââèäó îñîáåííîñòåé ñèëüíûõ âçàèìîäåéñòâèé, óâåëè÷åíèå ðàçìåðîâ ÿäåð äîëæíî äåñòàáèëèçèðîâàòü àòîìíûå ÿäðà, ÷òî ìîæíî âûÿâèòü ñ ïîìîùüþ ñðàâíåíèÿ õèìè÷åñêîãî ñîñòàâà îáúåêòîâ îäíîãî êëàññà, íî íàõîäÿùèõñÿ íà ðàçëè÷íûõ ñòàäèÿõ ýâîëþöèè. Òàêèì îáðàçîì, óíèâåðñàëüíîå ðàñøèðåíèå, åñëè îíî ñóùåñòâóåò íà âñåõ ìàñøòàáàõ, ìîæåò áûòü çàðåãèñòðèðîâàíо ïî÷òè íà âñåõ èåðàðõè÷åñêèõ óðîâíÿõ ìèðîçäàíèÿ. Òîãäà õàááëîâñêîå ðàñøèðåíèå äîëæíî áûòü ðàññìîòðåíî ëèøü â êà÷åñòâå îäíîé, õîòÿ è íàèáîëåå ÿâíîé, äåìîíñòðàöèè ýòîãî ýôôåêòà. À òàêàÿ ÿâíàÿ äåìîíñòðàöèÿ áûëà ïðÿìûì ñëåäñòâèåì àääèòèâíîñòè ïðîöåññà, ÷òî óñèëèâàåò 42 ýôôåêò ïðè óâåëè÷åíèÿ ìàñøòàáà, à òàêæå ñóùåñòâîâàíèÿ ïðîâåðåííûõ ìåòîäîâ îïðåäåëåíèÿ êàê ðàäèàëüíîé ñêîðîñòè (à òî÷íåå, êðàñíîãî ñìåùåíèÿ) îáúåêòîâ, íàõîäÿùèõñÿ íà äîñòàòî÷íî áîëüøèõ ðàññòîÿíèÿõ, òàê è ýòèõ ðàññòîÿíèé. Î÷åâèäíî, ÷òî åñëè áû ñêîðîñòü ðàñøèðåíèÿ áûëà íà îäèí-äâà ïîðÿäêà ìåíüøå, ìû âðÿä áû èìåëè âîçìîæíîñòü îòêðûòü ýòîò ýôôåêò, òàê êàê íà ðàññòîÿíèÿõ, êîòîðûå ïîêà åùå ïîääàþòñÿ èçìåðåíèþ äðóãèìè ìåòîäàíè, ýóóåêò çàòåð‡ëð‡ áø â “øñíàõ” èððåãóëÿðíûõ äâèæåíèé. 1.6. Àíòèãðаâèòàöèîííàÿ “òåíìà‡” ýìåðãè‡ è àêòèâíîñòü îáúåêòîâ Êîñìîëîãèÿ õàááëîâñêîãî существенно ðàñøèðåíèÿ. Ýòî èçìåíèëàñü îòêðûòèå ïîñëå ïîâëåêëî îòêðûòèÿ çà ñîáîé óñêîðåíèÿ äîñòàòî÷íî êàðäèíàëüíûé ïåðåñìîòð ïðåäñòàâëåíèé êàê â êîñìîëîãèè, òàê è â ñîâðåìåííîé ôèçèêå. Âñåëåííàÿ îêàçàëîñü îòêðûòîé âíå çàâèñèìîñòè îò ñðåäíåé ïëîòíîñòè âåùåñòâà â íåé. Ýòîò ôàêò òåïåðü ñîãëàñóåòñÿ ñ òåîðèåé, ïðåäïîëàãàÿ, ÷òî Âñåëåííàÿ çàïîëíåíà âåùåñòâîì, êîòîðîå îáëàäàåò îòðèöàòåëüíûì äàâëåíèåì èëè, òàê íàçûâàåìîé, òåìíîé ýíåðãèåé. Òî åðòù, “âèìîâìèêîí” áøë ìàçâàì âàêññí, êîòîðøé ïî íîâûì ïðåäñòàâëåíèÿì îáëàäàåò àíòèãðàâèòàöèîííîé ýíåðãèåé, ïðåâîñõîäÿùåé âñå èçâåñòíûå âèäû ýíåðãèè è óïðàâëÿþùåé äèíàìèêîé êîñìîëîãè÷åñêîãî ðàñøèðåíèÿ. Íåñìîòðÿ íà òî, ÷òî êëàññè÷åñêàÿ êîñìîëîãèÿ ïîòðàòèëà äåñÿòèëåòèÿ è îãðîìíûå ñðåäñòâà äëÿ îïðåäåëåíèÿ ïàðàìåòðà çàìåäëåíèÿ (определение которого было объявлено одним из наиболее важных задач 21-го столетия, Sandage, 1997), îíà äîñòàòî÷íî áûñòðî âçÿëà íà âîîðóæåíèå ìîäåëü óñêîðÿþùåéñÿ Âñåëåííîé. Â êà÷åñòâå èñòî÷íèêà óñêîðåìè‡ áøëè ìàçâàìø êàê “òåíìà‡ ýìåðãè‡” âàêññíà è îòðèöàòåëüíîå äàâëåíèå, òàê è êâèíòýññåíöèÿ è êîñìîëîãè÷åñêèé -÷ëåí, â ñâîå âðåìÿ ââåäåííûé â ðàññìîòðåíèå Ýéíøòåéíîì. Íåò ñîìíåíèÿ, ÷òî ðåøåíèå ïðîáëåìû ïîâåäåíèÿ õàááëîâñêîãî ðàñøèðåíèÿ Âñåëåííîé â äèíàìèêå èìåëî îãðîìíîå çíà÷åíèå. Îäíàêî, ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî äëÿ êëàññè÷åñêîé êîñìîëîãèè óñêîðåííîå ðàñøèðåíèå ïðîäîëæàåòñÿ îñòàâàòüñÿ ëèøü ïðèâèëåãèåé ïðîñòðàíñòâà â áîëüøèõ ìàñøòàáàõ. Ìû æå ïðèøëè ê âûâîäó, ÷òî ìåõàíèçì õàááëîâñêîãî ðàñøèðåíèÿ, ïî âñåé âåðîÿòíîñòè, óíèâåðñàëåí, òàê êàê 43 äîñòàòî÷íî õîðîøî îïèñûâàåò ÿâëåíèÿ äëÿ èíòåðâàëîâ ðàññòîÿíèé, êîòîðûå îòëè÷þòñÿ äðóã îò äðóãà íà 1018 ïîðÿäêîâ. Ïîýòîìó, äèíàìèêà ëþáîãî êîñìè÷åñêîãî îáúåêòà, ïî êðàéíåé ìåðå åñëè îíà èçó÷àåòñÿ äëÿ î÷åíü äëèòåëüíîãî ïåðèîäà âðåìåíè, äîëæíà áûòü èññëåäîâàíà ñ ó÷åòîì äàííîãî ýôôåêòà. Òî, ÷òî ìû äåëàåì äîñòàòî÷íî òî÷íûå ðàñ÷åòû è áåç ó÷åòà õàááëîâñêîãî ðàñøèðåíèÿ, ÿâëÿåòñÿ âñåãî ëèøü ñëåäñòâèåì ìàëîñòè äàííîãî ýôôåêòà äëÿ ìàëûõ ðàññòîÿíèé è íåáîëüøèõ ïðîìåæóòêîâ âðåìåíè. Ó íàñ íåò íèêàêèõ äîñòîâåðíûõ äàííûõ, ÷òî âñå èññëåäóåìûå ñèñòåìû òî÷íî ïîä†èì‡ëèðù çàêîìñ ãðàâèòàôèè áåç ñ†åòà “àìòèãðàâèòàôèè” çà ïîñëåäíèå íåñêîëüêî ñîòåí ìèëëèîíîâ ëåò. Ñîãëàñíî ñîâðåìåííûì ïðåäñòàâëåíèÿì âñå êîñìè÷åñêèå îáúåêòû, êîòîðûå ñ÷èòàþòñÿ ñòàöèîíàðíûìè, â òîì ñìûñëå, ÷òî íå ìåíÿþòñÿ â ðàçìåðå, íàõîäÿòñÿ â ðàâíîâåñíîì ñîñòîÿíèè, ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé ðàâíîâåñíûå ãðàâèòàöèîííûå êîíôèãóðàöèè. Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî ñâÿçûâàþùèå ñèëû óðàâíîâåøåíû ñ ðàçðóøàþùèìè ñèëàìè. Âñå ñòàöèîíàðíûå ñîñòîÿíèÿ ìîäåëèðóþòñÿ èìåííî íà îñíîâå ïðåäïîëîæåíèÿ î äåòàëüíîì áàëàíñå ïðîòèâîïîëîæíûõ ïðîöåññîâ. Â êà÷åñòâå íàãëÿäíîãî ïðèìåðà ìîæåò áûòü ðàññìîòðåíà íåáåñíàÿ ìåõàíèêà è êåïëåðîâñêèå çàêîíû. Òàêèì îáðàçîì, âñå ñòàöèîíàðíûå îáúåêòû è ÿâëåíèÿ âî Âñåëåííîé, ïî íàøèì ïðåäñòàâëåíèÿì, îïèñûâàþòñÿ ñ ïîìîùüþ íåêîòîðûõ óðàâíåíèé äåòàëüíîãî áàëàíñà, à íåñòàöèîíàðíîñòü ñ÷èòàåòñÿ íàðóøåíèåì áàëàíñà. Â óêàçàííûõ óðàâíåíèÿõ â òîì èëè èíîì ïðèáëèæåíèè ó÷òåíû òå ñèëû è ïðîöåññû, êîòîðûìè ìàíèïóëèðóåò ðîâðåíåììà‡ óèçèêà. È åðòåðòâåììî, †òî “àìòèãðàâèòàôèîììà‡” ðèëà â ìèõ ìå ôèãóðèðóåò. Ñ äðóãîé ñòîðîíû, õîðîøî èçâåñòíî, ÷òî âñå èíòåãðèðóþùèå ñèëû ïî òåì èëè èíûì çàêîíàì óìåíüøàþòñÿ ñ óâåëè÷åíèåì ðàññòîÿíèÿ ìåæäó ÷àñòÿìè ôèçè÷åñêîãî òåëà èëè îáúåêòàìè ñèñòåìû. Äëÿ íåáîëüøèõ ïåðèîäîâ âðåìåíè è íå î÷åíü ïðîòÿæåííûõ îáúåêòîâ è ñèñòåì ýòèì ýôôåêòîì ìîæíî ïðåíåáðå÷ü, ïîýòîìó ñðàâíåíèå òåîðèè ñ íàáëþäåíèÿìè äàåò óäîâëåòâîðèòåëüíûå ðåçóëüòàòû. Òî åñòü, â òå÷åíèå ëþáîãî àñòðîíîìè÷åñêè îãðàíè÷åííîãî ïåðèîäà âðåìåíè èçâåñòíûå íàì çàêîíû äîñòàòî÷íî õîðîøî îïèñûâàþò èññëåäóåìûå ïðîöåññû, îäíàêî, íå ó÷èòûâàþò âåêîâîå èçìåíåíèå ôèçè÷åñêèõ óñëîâèé â ñâÿçè ñ óíèâåðñàëüíûì ðàñøèðåíèåì. 44 Äåéñòâèòåëüíî, ñîãëàñíî ôîðìóëå (1.9) ðàññòîÿíèå r çà ïðîìåæóòîê âðåìåíè t ïîëó÷àåò ïðèðàùåíèå r  rt , (1.18) âñëåäñòâèå ÷åãî ãðàâèòàöèîííàÿ ñèëà Fg , íàïðèìåð, ìåæäó äâóìÿ ìàòåðèàëüíûìè òî÷êàìè óìåíüøàåòñÿ íà âåëè÷èíó Fg  2 Fg t . (1.19) Ñ äðñãîé ðòîðîìø, ðîãëàðìî (1.15) ðàçðñøàþ÷à‡ “àìòèãðàâèòàôèîììà‡” ðèëà F d âîçðàñòàåò íà âåëè÷èíó Fd  Fd t . (1.20) Òàêèì îáðàçîì, óñêîðÿþùååñÿ ðàñøèðåíèå çà ïðîìåæóòîê âðåìåíè t èçìåíÿåò áàëàíñ ñèë â ïîëüçó ðàçðóøàþùåãî ìåõàíèçìà. Íåòðóäíî âèäåòü, ÷òî äëÿ êàæäîãî îáúåêòà èëè êàæäîé ñèñòåìû îáúåêòîâ òàêàÿ íàïðàâëåííàÿ ðàáîòà ïðèâîäèò ê êðèòè÷åñêîìó ïðåäåëó, êîãäà öåëüíîå ñóùåñòâîâàíèå ñòàíîâèòñÿ ýíåðãåòè÷åñêè íåâûãîäíûì. Òîãäà, ïî âñåé âåðîÿòíîñòè, äîëæíî ïðîèçîéòè ëèáî ðàñïàä äàííîé ôèçè÷åñêîé ñèñòåìû, ëèáî íåêîòîðàÿ ÷àñòü ýíåðãèè, íàêîïëåííîé áëàãîäàðÿ ñîâìåñòíîé ðàáîòе óêàçàííûõ ñèë, äîëæíà áûòü âûáðîøåíà. Íà âñåõ óðîâíÿõ èåðàðõè÷åñêîé ñòðóêòóðû Âñåëåííîé íàáëþäàåòñÿ îãðîìíîå êîëè÷åñòâî àêòèâíûõ ïðîöåññîâ, êîòîðûå îòëè÷àþòñÿ ðàçëè÷íûìè âèäàìè âûáðîñà ýíåðãèè. Îíè õîðîøî ïðîñëåæèâàþòñÿ îò óðîâíÿ ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö è àòîìíûõ ÿäåð äî çâåçä è ãàëàêòè÷åñêèõ ÿäåð. Ïî ñîâðåìåííûì ïðåäñòàâëåíèÿì, âñÿ ýòà ýíåðãèÿ, ïî ñóòè äåëà, ÿâëÿåòñÿ òðàíñôîðìèðîâàííîé ýíåðãèåé Áîëüøîãî âçðûâà, êîòîðàÿ ïî íåèçâåñòíîé ïðè÷èíå ðàçðóøàåò îáúåêòû, ñôîðìèðîâàííûå èç ðàñøèðÿþùåãîñÿ âåùåñòâà áëàãîäàðÿ ëîêàëüíûм êîíäåíñàöèям. Îäíàêî çäåñü ñëåäóåò áîëåå ïîäðîáíî îñòàíàâëèâàòüñÿ íà ôîðìóëèðîâêå ïîíÿòèÿ àêòèâíîñòè. Õîòÿ âîïðîñ ýòîò íà ïåðâûé âçãëÿä êàæåòñÿ áîëåå ôèëîñîôñêèì, ÷åì ôèçè÷åñêèì, òåì íå ìåíåå òî÷íîå îïðåäåëåíèå äàííîãî ïîíÿòèÿ ïîçâîëÿåò ëó÷øå ïîíÿòü íå òîëüêî ðàçíîîáðàçèå ÿâëåíèÿ àêòèâíîñòè, íî è íåêîòîðûå ñóùåñòâåííûå ðàçëè÷èÿ, èìåþùèåñÿ â êîñìîëîãè÷åñêèõ è êîñìîãîíè÷åñêèõ òåîðèÿõ. Ïîíÿòèå àêòèâíîñòè ïðîÿâëÿåòñÿ è ôèãóðèðóåò â ñâÿçè ñî ìíîæåñòâîì ðàçëè÷íûõ ÿâëåíèé, íà÷èíàÿ ñ ðàäèîàêòèâíîñòè àòîìíûõ ÿäåð, è êîí÷àÿ àêòèâíîñòüþ ãàëàêòèê è 45 êâàçàðîâ. È â ëþáîì ñëó÷àå àêòèâíîñòü àññîöèðóåòñÿ ñ ðåàëüíîé âîçìîæíîñòüþ âûäåëåíèÿ êàêèì-òî îáðàçîì íåêîòîðîãî êîëè÷åñòâà дополнительной ýíåðãèè. Òàêîå âîñïðèÿòèå àêòèâíîñòè áîëåå èëè ìåíåå ïðèåìëèìî äëÿ ñòîðîííèêîâ ðàçëè÷íûõ ïàðàäèãì î ñòðîåíèè è ýâîëþöèè êîñìè÷åñêèõ îáúåêòîâ. Естественно, что намного бîëüøå ñïîðîâ âûçûâàåò èñòî÷íèê ýíåðãèè. Â ðàìêàõ áþðàêàíñêîé êîíöåïöèè ÿâíûì è íåÿâíûì îáðàçîì ïîä÷åðêèâàåòñÿ, ÷òî àêòèâíîñòü – ýòî âíóòðåííåå ñâîéñòâî äàííîãî îáúåêòà, èç ÷åãî ñëåäóåò, ÷òî èñòî÷íèê ýíåðãèè, îòâåòñòâåííîé çà ïðîÿâëåíèå àêòèâíîñòè, ïî êðàéíåé ìåðå, ïðîñòðàíсòâåííî íàõîäèòñÿ âíóòðè îáúåêòà. Ýòî êàñàåòñÿ âñåх âèäов àêòèâíîñòè íà âñåõ èåðàðõè÷åñêèõ óðîâíÿõ ìèðîçäàíèÿ. Íà óðîâíå àòîìíûõ ÿäåð ýòî óòâåðæäåíèå íå âûçûâàåò ñîìíåíèÿ – ðàäèîàêòèâíîñòü íåîòäåëèìîå ñâîéñòâî ðàäèîàêòèâíûõ ÿäåð è ïðîÿâëÿåòñÿ ñàìîïðîèçâîëüíî, áåç êàêîãî-ëèáî âíåøíåãî âîçäåéñòâèÿ. Ïî âñåé âèäèìîñòè ñèòóàöèÿ äîñòàòî÷íî ïðîçðà÷íà è íà ïëàíåòàðíîì óðîâíå, ñêàæåì, çåìíûå âóëêàíû è çåìëåòðÿñåíèÿ áåç ñîìíåíèÿ ñâÿçàíû ñ ïðîöåññàìè, êîòîðûå ïðîèñõîäÿò âíóòðè Çåìëè. Íî íåêîòîðàÿ ÷àñòü àêòèâíûõ ÿâëåíèé, íàáëþäàåìûõ â ìèðå çâåçä, è òåì áîëåå â ãàëàêòèêàõ, èíòåðïðåòèðóåòñÿ, ãëàâíûì îáðàçîì, ñ ïðèâëå÷åíèåì âíåøíèõ ìåõàíèçìîâ ýíåðãîñíàбжения. Â êà÷åñòâå òàêîâîãî îáû÷íî èñïîëüçóåòñÿ ìàññèâíàÿ ÷åðíàÿ äûðà ñ àêêðåöèîííûì äèñêîì. Òåì ñàìûì â êà÷åñòâå èñòî÷íèêà ýíåðãèè, îòâåòñòâåííîãî çà ïðîÿâëåíèå àêòèâíîñòè, íåãëàñíî ïðåäëàãàåòñÿ ýíåðãèÿ íà÷àëüíîãî Бîëüøîãî Вçðûâà. Åñëè ñíîâà îáðàòèìñÿ ê ñîîòíîøåíèÿì (1.19) è (1.20), òî ìîæåì ñêàçàòü, ÷òî âñëåäñòâèå ðàñøèðåíèÿ ïðîñòðàíñòâà âíóòðè êàæäîãî îáúåêòà ïðîèñõîäèò îñëàáëåíèå èíòåãðèðóþùèõ è óñèëåíèå ðàçðóøàþùèõ ñèë. Òàê èëè èíà÷å, äàííàÿ ïîëîæèòåëüíàÿ ýíåðãèÿ, íàêîïëåííàÿ âíóòðè îáúåêòà, äîëæíà áûòü выñâîáîæäåíà. Ïðîöåññ îñâîáîæäåíèÿ èìåííî ýòîé, íåó÷òåííîé ñ òî÷êè çðåíèÿ êëàññè÷åñêîé ôèçèêè ýíåðãèè, ìîæåò áûòü ïðåäëîæåí â êà÷åñòâå ïðîÿâëåíèÿ àêòèâíîñòè äàííîãî îáúåêòà. Ýòà ýíåðãèÿ ñêàïëèâàåòñÿ áëàãîäàðÿ ïîñòîÿííîé ðàáîòå “àìòèãðàâèòàôèîììîãî” óñêîðåíèÿ îäíîðîäíîãî ðàñøèðåíèÿ ïðîñòðàíñòâà, êîòîðîìó ïîäâåðãàþòñÿ âñå ÿ÷åéêè ïðîñòðàíñòâà è íàõîäÿùååñÿ òàì âåùåñòâî. È òàêèì îáðàçîì, âûñâîáîæäàåìàÿ âñëåäñòâèå àêòèâíîñòè îáúåêòà ýíåðãèÿ, åñëè ìîæíî òàê âûðàçèòüñÿ, 46 âûðàáàòûâàåòñÿ âíóòðè äàííîãî îáúåêòà, à àêòèâíîñòü ÿâëÿåòñÿ åãî âíóòðåííèì ñâîéñòâîì. 1.7. Àìáàðöóìÿíîâñêèå ñîáûòèÿ Èäåÿ î âîçìîæíîñòè âûáðîñà íîâîé ãàëàêòèêè èç ÿäðà äðóãîé ãàëàêòèêè âïåðâûå áûëà âûñêàçàíà Àìáàðöóìÿíîì (Ambartsumian 1958; 1964). Òàêîé ïðîöåññ ïðåäïîëàãàåò âûáðîñ íåêîòîðîãî êîëè÷åñòâà äîçâåçäíîãî ïëîòíîãî âåùåñòâà, èç êîòîðîãî, â ðâîþ î†åðåäù, ïîððåäðòâîí ðàðïàäà è âøáðîðà âå÷åðòâà “íåìùøèõ ïîðôèé” óîðíèðñþòð‡ îáöåêòø ðëåäñþ÷åãî èåðàðõè†åðêîãî ñðîâì‡ – çâåçäû, çâåçäíûå ñêîïëåíèÿ, òóìàííîñòè. Ñ òî÷êè çðåíèÿ ìàòåìàòèêè ýòî ÿâëåíèå êëàññèôèöèðóåòñÿ êàê íåêàÿ ðàçíîâèäíîñòü âåòâÿùèõñÿ ïðîöåññîâ, êîãäà îäèí îáúåêò (ìàññèâíàÿ ãàëàêòèêà - îáúåêò òðåòüåãî èåðàðõè÷åñêîãî óðîâíÿ) âûáðàñûâàåò äðóãèå îáúåêòû êàê ñâîåãî èåðàðõè÷åñêîãî êëàññà (äî÷åðíûå ãàëàêòèêè ñðàâíèòåëüíî áîëåå ìàëûõ ìàññ – îáúåêòû ñâîåãî óðîâíÿ), òàê è íèçøèõ èåðàðõè÷åñêèõ êëàññîâ (îáúåêòû âòîðîãî óðîâíÿ - çâåçäû è ïåðâîãî óðîâíÿ - ãàç). Èñõîäÿ èç ôèçè÷åñêèõ ñîîáðàæåíèé, ìîæíî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî, åñëè òàêîå ÿâëåíèå âîçìîæíî â ïðèíöèïå, òî îíî äîëæíî áûòü áîëåå âåðîÿòíûì ó ìàññèâíûõ îáúåêòîâ. Òàêîé àíàëèç áûë âûïîëíåí íà çàðå ñòàíîâëåíèÿ êîíöåïöèè îá àêòèâíîñòè ÿäåð ãàëàêòèê (Êàðà÷åíöåâ è Òåðåáèæ, 1969), îäíàêî òîãäà ïîäõîä, íà íàø âçãëÿä, áûë ñëèøêîì èäåàëèçèðîâàííûì. Àâòîðàìè ñ÷èòàëîñü, ÷òî êàæäàÿ ãàëàêòèêà äåëèòñÿ íà äâå íîâûå, à ïðîäóêòû äåëåíèÿ íàäåëåíû òàêèìè æå ñâîéñòâàìè, ÷òî è ìàòåðèíñêèé îáúåêò. Íàì êàæåòñÿ âàæíûì ó÷åò òîãî ôàêòà, ÷òî ãàëàêòèêà ñ áîëüøåé âåðîÿòíîñòüþ âûáðàñûâàåò ñãóñòêè âåùåñòâà ìåíüøèõ ðàçìåðîâ, ÷òî è ôîðìèðóåò èåðàðõè÷åñêóþ ñòðóêòóðó ðàñïðåäåëåíèÿ âåùåñòâà. Согласно рассматриваемой нами здесь парадигме, â ðàìêàõ êîòîðîé ñòðîèòñÿ íàñòîÿùèå ïðåäñòàâëåíèÿ î ðàñøèðåíèè, â êà÷åñòâå õðàíèëèùà èñòî÷íèêîâ ýíåðãèè ðàññìàòðèâàåòñÿ òîò îáúåì ïðîñòðàíñòâà, êîòîðûé çàíÿò äàííûìè êîñìè÷åñêèìè îáúåêòàìè. Èçìåíåíèå ñèë, äåéñòâóþùèõ íà ìàòåðèàëüíûå òî÷êè, êîòîðîå çàäàåòñÿ ñîîòíîøåíèÿìè (1.19) è (1.20), â ðàìêàõ ýòîé êîíöåïöèè, äîëæíî äåéñòâîâàòü íà âñåõ ìàñøòàáàõ, è, ïîýòîìó, ïîñòîÿííî, âíóòðè îáúåêòà èëè ñèñòåìû, ñîâåðøàåòñÿ 47 ôèçè÷åñêàÿ ðàáîòà, êîòîðàÿ íåïðåðûâíî íàêàïëèâàåò äåñòàáèëèçèðóþùóþ ýíåðãèþ. Òàêèì îáðàçîì, â äàííîì ñëó÷àå èñòî÷íèêè ýíåðãèè, â òîì ÷èñëå è äîïîëíèòåëüíîé – äåñòàáèëèçèðóþùåé ýíåðãèè, ïðîñòðàíñòâåííî íàõîäÿòñÿ âíóòðè îáúåêòîâ, è â ýòîì ñìûñëå ëþáîå ïðîÿâëåíèå àêòèâíîñòè îáúåêòà, îáóñëîâëåííîé èìåííî îïèñàííûì çäåñü íàêîïëåíèåì ýíåðãèè, ìîæåò ñ÷èòàòüñÿ ëèøü âíóòðåííèì ñâîéñòâîì äàííîãî îáúåêòà. Ñ òî÷êè çðåíèÿ êîñìîãîíèè òàêîå çàêëþ÷åíèå ÿâëÿåòñÿ ïðèíöèïèàëüíûì è â êàêîì-òî ñìûñëå ÿâëÿåòñÿ ãëàâíûì îòëè÷èåì àìáàðöóìÿíîâñêîé êîíöåïöèè àêòèâíîñòè îò ãîñïîäñòâóþùåé â íàñòîÿùåå âðåìÿ ïðåäñòàâëåíèé. Â êà÷åñòâå ïðîñòåéøåãî ïðèìåðà ðàññìîòðèì ðàñøèðåíèå ñèñòåìû N ìàòåðèàëüíûõ òî÷åê, êàæäàÿ èç êîòîðûõ õàðàêòåðèçèðóåòñÿ ìàññîé m è ðàññòîÿíèåì îò öåíòðà ìàññ ri â äàííûé ìîìåíò âðåìåíè. Åñëè ñèñòåìà ðàñøèðÿåòñÿ ñîãëàñíî çàêîíó (1.11), òî ñî âðåìåíåì ìåíÿåòñÿ åå ïîëíàÿ ýíåðãèÿ. Ëåãêî âèäåòü, ÷òî åñëè â ìîìåíò âðåìåíè ðàññìàòðèâàåìûå ìîäåëüíûå ÷àñòèöû õàðàêòåðèçèðóþòñÿ ñèñòåìîé ðàäèóñ-âåêòîðîâ {ri } , òî ÷åðåç âðåìÿ t (âîîáùå ãîâîðÿ, ïðè óñëîâèè Ht  1 ), ïîëíàÿ ýíåðãèÿ ñèñòåìû óâåëè÷èòñÿ íà âåëè÷èíó N N i 1 i 1 E  mH 4 t 2  ri 2  Gm 2 Ht  N 1 j i ij r  0, (1.21)   ãäå rij  ri  r j - ëèíåéíîå ðàññòîÿíèå ìåæäó êàæäûìè äâóìÿ ÷àñòèöàìè. Çàìåòèì, ÷òî äëÿ êîñìîëîãè÷åñêèõ ðàçìåðîâ òàêîå çàêëþ÷åíèå óæå íå âûçûâàåò ñîìíåíèÿ ó èññëåäîâàòåëåé, à óâåëè÷åíèå ïîëíîé ýíåðãèè ñ÷èòàåòñÿ ðåçóëüòàòîì ðàáîòû, ðîâåðøåììîé “òåìíîé ýíåðãèåé”. Â îáùåì ñëó÷àå, êîíå÷íî, íóæíî áûëî áû âûðàçèòü èçìåíåíèå ýíåðãèè, ó÷èòûâàÿ êèíåìàòè÷åñêèå îñîáåííîñòè äàííîé ñèñòåìû. Òåì íå ìåíåå, òîò ôàêò, ÷òî âñå èçâåñòíûå íàì ñèëû ïðèòÿæåíèÿ ìåæäó ìàòåðèàëüíûìè ÷àñòèöàìè óìåíüøàþòñÿ ð ñâåëè†åìèåí ðàððòî‡ìè‡ íåæäñ ìèíè, à ðèëà, îáñðëîâëåììà‡ “òåíìîé ýìåðãèåé”, íàîáîðîò, âîçðàñòàåò ïðè ýòîì, ïîêàçûâàåò, ÷òî óñòîé÷èâîñòü è, ñëåäîâàòåëüíî, âåðîÿòíîñòü îñòàâàòüñÿ öåëüíûìè äëÿ îáúåêòîâ è èõ ñèñòåì âñåõ èåðàðõè÷åñêèõ êëàññîâ ñíèæàåòñÿ. Увеличение потенциальной энергии (уменьшение ее абсолютного значения) легко обнаружить при расширении сферических тел, плотность которых зависит 48 лишь от радиуса. Для подобных объектов нетрудно получить гравитационную потенциальную энергию. Легко видеть, что в общем случае потенциальная энергия сферического объекта радиусом R и плотностью ρ(r) задается следующим выражением: U  4G  R 0 r 2  (r )m(r ) dr , r (1.22) где величиной r m(r )  4  x 2  ( x)dx (1.23) 0 выражается масса центральной сферической части радиуса r. С помощью формул (1.22) и (1.23) сразу получаем следующее выражение для сферического объекта с радиальной зависимостью плотности: U   kU G M2 , R (1.24) где коэффициент kU зависит только от распределения ρ(r). В случае однородной сферы, например, получаем kU  3 / 5 , при гиперболическом распределении ρ(r)=1/r kU  2 / 3 , а при обратно-квадратном распределении - kU  1. Из формулы (1.24) видно, что увеличение диаметра объекта приводит к увеличению потенциальной энергии. Следует отметить, что полученная формула описывает изменение лишь гравитационного потенциала. То есть, в данном случае совершается работа для преодоления гравитационного потенциала. Эффект универсального расширения в микромире, если оно действительно есть, должен быть гораздо сильнее, что следует из более сильной зависимости ядерных сил от расстояния. Однако этот вопрос требует отдельного рассмотрения, так как пока еще нет достаточно четкого представления об истинной функциональной зависимости этих сил от расстояния. Этот вопрос и связанные с ним возможности наблюдательного проявления эффекта в микромире мы обсудим в следующем параграфе, а также, с точки зрения 49 наблюдательных данных, Главе 2, в связи с проблемой образования химического содержания космических объектов. Äðóãèì âàæíûì ìîìåíòîì, òðåáóþùèì îñîáîãî ïîä÷åðêèâàíèÿ, ÿâëÿåòñÿ ìåõàíèçì íàêîïëåíèÿ ýíåðãèè â êîñìè÷åñêèõ îáúåêòàõ. Â êëàññè÷åñêîé êîñìîãîíèè è êîñìîëîãèè, êàê íåòðóäíî óáåäèòüñÿ, ýíåðãåòè÷åñêèé çàïàñ ëþáîãî êîñìè÷åñêîãî òåëà èëè ëþáîé ñèñòåìû, òàê èëè èíà÷å, ñàìûì тåñíûì îáðàçîì ñâÿçàí è îïðåäåëÿåòñÿ ýíåðãèåé ãèïîòåòè÷åñêîãî áîëüøîãî âçðûâà. Äàæå «ñïîêîéíîå» èçëó÷åíèå çâåçä, â êîíå÷íîì ñ÷åòå, ÿâëÿåòñÿ âèäîèçìåíåííûì ðåçóëüòàòîì òîé ýíåðãèè, êîòîðàÿ áûëà îñâîáîæäåíà â ñàìîì íà÷àëå áîëüøîãî âçðûâà â âèäå êèíåòè÷åñêîé ýíåðãèè ðàçëåòàþùåãîñÿ âåùåñòâà. Другими словами, согласно классическому подходу вся энергия, которая в настоящее время наблюдается во Вселенной, по сути дела была произведена в момент формирования этой Вселенной. После этого начального момента происходит всего лишь простое превращение энергии из одного вида в другой. Ñ äðóãîé ñòîðîíû, ïðîöåññ âûáðîñîâ ìîæåò ñ÷èòàòüñÿ ïóàññîíîâñêèì ïðîöåññîì ñ íåêîòîðîé ñðåäíåé ÷àñòîòîé, êîòîðàÿ, â îáùåì ñëó÷àå, ìîæåò áûòü ôóíêöèåé âðåìåíè èëè âîçðàñòà äàííîé ãàëàêòèêè, à òàêæå åå ìàññû, âðàùàòåëüíîãî ìîìåíòà è äðóãèõ ôèçè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê. Â êà÷åñòâå àêòèâíûõ èñòî÷íèêîâ ôîðìèðîâàíèÿ ãàëàêòèê âñëåäñòâèå âûáðîñîâ íàìè áûëè ðàññìîòðåíû cD ãàëàêòèêè (Àðóòþíÿí, 2003; 2008; áîëåå ïîäðîáíî ñì. Ãë. 2), êîòîðûå, íà íàø âçãëÿä, ÿâëÿþòñÿ ãåíåðàòîðàìè òåõ ñêîïëåíèé, â êîòîðûõ îíè íàõîäÿòñÿ. Òî åñòü, íàìè ïðåäëàãàåòñÿ ñöåíàðèé, ñîñãëàñíî êîòîðîìó, ôîðìèðîâàíèå ñêîïëåíèÿ ãàëàêòèê íà÷èíàåòñÿ îò îáúåêòà äîñòàòî÷íî áîëüøîé ìàññû, êîòîðûé, âñëåäñòâèå îäíîðîäíîãî è èçîòðîïíîãî ðàñøèðåíèÿ, ñî âðåìåíåì ñòàíîâèòñÿ âñå áîëåå íåñòàáèëüíûì, ïîñêîëüêó óâåëè÷âàåòñÿ âíóòðåííÿÿ ýíåðãèÿ. На одном простом примере можно определить какое количество энергии накапливается внутри сферического объекта при увеличении пространственного масштаба за промежуток времени t . С помощью формул (1.9) и (1.24) можно видеть, что при хаббловском расширении объекта его потенциальная энергия увеличивается, а внутри объекта накапливается добавочная энергия, которая выражается соотношением 50 U add tM 2  kU G . R (1  t ) (1.25) С другой стороны, учитывая тот факт, что для данной массы и данного радиуса скорость отрыва определяется с помощью хорошо известной формулы v22  2GM , R(1  t ) (1.26) формулу (5) можно переписать в следующем виде: U add  k u tMv22 . 2 (1.27) Формула (1.27) показывает, что накопленная за время t энергия достаточна, чтобы масса M ej  k u tM , (1.28) являющаяся частью данного объекта, получила необходимое количество энергии для удаления от материнского объекта. Интересно, что эта величина зависит лишь от массы материнского объекта и от времени, за которое происходит накопление энергии. Из этого непосредственно следует, что более массивные объекты интенсивнее освобождаются от дополнительной энергии, чем объекты с меньшими массами. На этом мы подробнее остановимся в следующем разделе, в связи с интерпретацией светимостей cD галактик и их гало. С помощью простого соотношения (1.28) можно сделать оценки для различных объектов и различных промежутков времени. Рассмотрим, например, массы, характерные для скоплений галактик. По современным данным массы скоплений галактик составляет примерно 1014÷1015 солнечных масс. Нетрудно убедиться, что протоскопление такой массы могло бы выбросить объекты массой 1011÷1012 M⊙ за 107 лет. То есть, за 107 лет накапливается столько энергии, которая способна отрывать от первоначального протоскопления примерно 0.1 процента его массы. А такими массами обладают, например, самые массивные спиральные галактики. По недавним оценкам масса нашей Галактики, например, составляет 5.8·1011M⊙, а для Туманности Андромеды она доходит до 7.1·1011 M⊙ [24]. Если перейти к рассмотрению объектов с массой нашей Галактики следует исходить из того, объекты с какой массой составляют их собственное население и 51 (по всей вероятности) спутники. В случае нашей Галактики следует в первую очередь рассматривать население гало, которое с большей уверенностью может считаться результатом изотропного хаббловского расширения. Что касается дискового компонента, то его огромный вращательный момент требует отдельного рассмотрения. Очевидно, что в данном случае играет существенную роль также центробежная сила, которая должна быть учтена. В гало наиболее массивными объектами являются шаровые скопления, сегодняшние массы которых доходит до 105÷106 М⊙, т.е. 10-6÷10-5 части массы нашей Галактики. Энергия, достаточная для выброса таких масс, согласно формуле (8), накапливается за 10 5÷106 лет. При более точном расчете получаем, что протогалактика могла бы каждый год выбрасывать (со скоростью отрыва) несколько десятков солнечных масс. Естественно, что выбросы с меньшей скоростью (например, с первой космической скоростью) будут еще больше. Очевидно, что со временем, когда первоначальная масса материнского объекта уменьшается, в среднем уменьшается также и масса выброшенных сгустков материи. Этот процесс по своему характеру напоминает распад радиоактивных ядер и поэтому может быть определен некоторый параметр, аналогичный периоду полураспада. Однако этот вопрос здесь пока еще не рассматривается. Â êà÷åñòâå èñòî÷íèêà ïîëîæèòåëüíîé ýíåðãèè íàìè áûëî ïðåäëîæåíî õàááëîâñêîå ðàñøèðåíèå, èìåþùåå ìåñòî âî âñåõ ìàñøòàáàõ, äîñòóïíûõ äëÿ íàáëþäåíèé è èçìåðåíèé (Harutyunian, 1995; ñì. òàêæå Àðóòþíÿí, 2003, 2008, 2010). Èç ôîðìóë (1.19) è (1.20) ñëåäóåò, ÷òî óíèâåðñàëüíîå ðàñøèðåíèå, åñëè îíî äåéñòâèòåëüíî èìååò ìåñòî äëÿ âñåõ ìàñøòàáîâ, ñîâåðøàåò ðàáîòó, óâåëè÷èâàÿ ïðè ýòîì âíóòðåííóþ ýíåðãèþ îáúåêòîâ, ÷òî â êîíå÷íîì ñ÷åòå äåñòàáèëèçèðóåò îáúåêò. Ïîýòîìó, ìîæíî ñäåëàòü âûâîä, ÷òî óñêîðÿþùååñÿ ðàñøèðåíèå çà ïðîìåæóòîê âðåìåíè t èçìåíÿåò áàëàíñ ñèë â ïîëüçó ðàçðóøàþùåãî ìåõàíèçìà. Ýòîò âûâîä îïðàâäàí äëÿ âñåõ ìàñøòàáîâ, â êîòîðûõ äåéñòâóåò õàááëîâñêîå ðàñøèðåíèå. Â ðàáîòå Àðóòþíÿí (1995) íàìè áûëè ðàññìîòðåíû ôàêòû è äîâîäû â ïîëüçó óíèâåðñàëüíîñòè õàááëîâñêîãî ðàñøèðåíèÿ. Åñëè ïðèäåðæèâàòüñÿ ýòîé êîíöåïöèè, íåòðóäíî âèäåòü, ÷òî äëÿ êàæäîãî îáúåêòà èëè êàæäîé ñèñòåìû îáúåêòîâ 52 òàêàÿ íàïðàâëåííàÿ ðàáîòà ïðèèâîäèò ê êðèòè÷åñêîìó ïðåäåëó, êîãäà öåëüíîå ñóùåñòâîâàíèå ñòàíîâèòñÿ ýíåðãåòè÷åñêè íåâûãîäíûì. Òîãäà, ïî âñåé âèäèìîñòè, äîëæíî ïðîèçîéòè ëèáî ðàñïàä äàííîé ôèçè÷åñêîé ñèñòåìû, ëèáî íåêîòîðàÿ ÷àñòü ýíåðãèè, íàêîïëåííîé áëàãîäàðÿ ñîâìåñòíîé ðàáîòû óêàçàííûõ ñèë, äîëæíà áûòü âûáðîøåíà. Âûáðîñ ýíåðãèè ìîæåò ïðîèçîéòè â âèäå ñãóñòêîâ ìàòåðèè, äæåòîâ, ãàçà èëè æå ñèñòåìà ìîæåò ðàñïàäàòü íà ÷àñòè. Â ðàìêàõ äàííîé êîíöåïöèè â ìàêðî è ìåãàìèðàõ ïðîèñõîäÿò àíàëîãè òåõ ðàçíîîáðàçûõ ÿâëåíèé, êîòîðûå íàáëþäàþòñÿ â ìèêðîìèðå. Åñëè äåéñòâèòåëüíî òàêîé ïðîöåññ ñîïóòñòâóåò ýâîëþöèþ ãàëàêòèê, òî áûëî áû ðàçóìíåå èñêàòü êàê ïðÿìûå, òàê è êîñâåííûå ïðèçíàêè, êîòîðûå ñîõðàíèëè “отзвуки” ïîäîáìøõ ‡âëåìèé. 1.8. Влияние Хаббловского расширения на атомное ядро и радиоактивность Можно рассматривать задачу влияния универсального расширения пространства на физические свойства атомных ядер. Если в предыдущем параграфе нами было рассмотрено изменение потенциальной энергии сферически- симметричного объекта, то в случае ядерных масштабов следует исследовать особенности соответствующих сил. Вообще говоря, зависимость ядерных сил от расстояния до сих пор не ясна. Однако определенно известно, что ядерные силы короткодействующие, и в ядрах действует принцип соседа, то есть, каждый нуклон взаимодействует со своими непосредственными соседями в ядре. Таким образом, важной особенностью ядерных сил является их короткодействующий характер, и заметно проявляются, как показали опыты Резерфорда по рассеянию α-частиц, лишь на расстояниях порядка размеров ядра (10–12–10–13 см). На больших расстояниях проявляется действие сравнительно медленно убывающих кулоновских сил. С другой стороны, несомненно, важнейшую роль в ядерной физике играет понятие энергии связи ядра. Энергию связи можно определятх как минимальную энергию, которую необходимо затратить для полного расщепления ядра на отдельные частицы. С точки зрения классического подхода образования атомных ядер с помощью нуклеосинтеза энергия связи ядра может быть определена также и следующим образом: энергия связи 53 равна той энергии, которая выделяется при образовании ядра из отдельных частиц, что следует из закона сохранения энергии. Энергию связи любого ядра можно определить с помощью точного измерения его массы. Из университетского курса ядерной физики известно, что масса любого ядра с Z протонами и N нейтронами всегда меньше суммы масс входящих в его состав протонов и нейтронов: где и , - массы протонов и нейтронов в данном ядре. (1.29) Именно данная разность масс , (1.30) которая называется дефектом масс, с помощью эйнштейновского соотношения, которое связывает между собой массу и энергию, определяет энергию связи ядра . (1.31) Энергия связи ядра для известных ядер исследована достаточно подробно. В научной литературе наряду с полной энергией задается также удельная энергия связи, которая представляет собой среднюю энергию, которую нужно затратить, чтобы удалить один нуклон из ядра - . На рис приведен хрестоматийный график, показывающий зависимость удельной энергии связи от массового числа . 54 Рис.1.1. Зависимость средней энергии связи для различных атомных ядер Как видно из приведенного рисунка, при малых значениях массовых чисел удельная энергия связи ядер резко возрастает и, образуя некоторые локальные максимумы на ядрах, которые характеризируются магическими числами ( и др), достигает максимума при , , . Ядра с такими массовыми числами наиболее устойчивы. С дальнейшим ростом массового числа средняя энергия связи медленно уменьшается. Тем не менее, спад происходит гораздо медленнее, и в широком интервале массовых чисел значение энергии почти постоянно ( ). Таким образом, исследуя атомные ядра, мы приходим к выводу, что в данном случае мы имеем дело с некоторой математической группой, для которой операция сложения определена лишь экспериментально. Мы можем утверждать лишь, что , через (1.32) обозначена масса предполагаемого ядра, а и представляют собой массы протонов и нейтронов данного ядра в свободном 55 состоянии. Другими словами, приведенные величины представляют собой элементы данной математической группы. Другой экспериментальный результат, который выражается неравенством (1.29), означает, что для соответствия этой математической группы существующим атомным ядрам всегда выполняется . (1.33) Тем не менее, кроме полуэмпирической формулы, которая с некоторой (даже неплохой) точностью определяет энергию связи для известных ядер, нет строгого определения сложения (как, например, для скоростей в релятивистской физике). Теперь, если будем исходить из той парадигмы, которая утверждает, что наблюдаемые эффекты расширения являются частными случаями универсального Хаббловского расширения пространства, то придем к заключениям, которые могут быть полезны для понимания механизмов эволюции материи. Сначала обратим внимание на то, что для ядер с малыми значениями энергетически выгоден процесс слияния, так называемый, термоядерный синтез, который приводит к увеличению массового числа, тогда как для ядер с большими значениями - процесс деления. Простое сравнение показывает, что термоядрный синтез для существующего в настоящее время множества атомных ядер энергетически более эффективен, чем любые реакции деления. Однако, следует также отметить, что для обеспечений условий термоядерного синтеза необходима начальная энергия, тогда как деление является спонтанным процессом. Понятно также, что любой механизм, который уменьшает энергию связи (добавляет положительной энергии, поскольку энергия связи имеет отрицательное значение) может играть существенное значение на формирование относительных количеств атомных ядер или, выражаясь проще, на химический состав вещества. Отметим также, что до настоящего времени никогда серьезно не были рассмотрены подобные механизмы с точки зрения эволюции химического состава вещества, а структурные особенности всех атомных ядер считались и считаются незыблемыми. Тем не менее, если принять, что Хаббловское расширение пространства является универсальным явлением для всех масштабов, то оно должно быть учтено для 56 интерпретаций как структурных особенностей ядер, так и закономерностей, выявленных при изучении распределения химических элементов. Хаббловское расширение в свободном от скучивания материи пространстве происходит беспрепятственно, то есть, пространство меняется однородно и изотропно. Однако там, где существуют некоторые количества вещества, части которого между собой связаны различными силами притяжения, как следует из простых физических соображений, процесс расширения должен быть затруднен. Физически это понятно, так как требуется дополнительная работа по преодолению сил, которые действуют в данном сгустке вещества. Если в гравитационно связанных объектах накапливается потенциальная энергия [9], которая может быть освобождена с помощью, например, выбросов некоторых порций вещества, то в атомном ядре «темная энергия», по всей видимости, должна постепенно уменьшить энергию связи. Но такое уменьшение приводит также и к уменьшению дефекта массы. Тогда, оставаясь в рамках данной парадигмы, мы приходим к выводу, что происходит постепенная трансформация некоторой части темной энергии в массу барионов. Теперь, если будем исходить из той парадигмы, которая утверждает, что наблюдаемые эффекты расширения являются частными случаями универсального Хаббловского расширения пространства, то придем к заключениям, которые могут быть полезны для понимания механизмов эволюции материи. Сначала обратим внимание на то, что для ядер с малыми значениями энергетически выгоден процесс слияния, так называемый, термоядерный синтез, который приводит к увеличению массового числа, тогда как для ядер с большими значениями - процесс деления. Однако простое сравнение показывает, что термоядрный синтез энергетически более эффективен, чем любые реакции деления. Понятно также, что любой механизм, который уменьшает энергию связи (добавляет положительной энергии) может играть существенное значение на формирование относительных количеств атомных ядер или, выражаясь проще, на химический состав вещества. До настоящего времени серьезно не были рассмотрены такие механизмы, тем более, с точки зрения эволюции химического состава вещества, а структурные особенности всех атомных ядер считались и 57 считаются незыблемыми. Однако анализ структурных особенностей атомных ядер уже показывает, что нуклоны в атомных ядрах могут иметь различные массы, то есть энергия связи в атомных ядрах и дефект масс имеют разные значения для разных ядер. То, что в настоящее время, при современном состоянии расширения пространства, наблюдается достаточно широкий спектр значений дефекта масс, говорит о том, что эволюция масс нуклонов в ядре возможна. И поэтому, если Хаббловское расширение пространства является универсальным явлением для всех масштабов, то оно должно быть учтено для интерпретаций как структурных особенностей ядер, так и закономерностей, выявленных при изучении распределения химических элементов. Как уже заметили в предыдущем параграфе, Хаббловское расширение в свободном пространстве происходит беспрепятственно, то есть, пространство меняется однородно и изотропно. Однако там, где есть вещество, как следует из простых физических соображений, процесс расширения должен быть задержан, так как требуется дополнительная работа по преодолению сил, которые действуют в данном сгустке вещества. Если в гравитационно связанных объектах накапливается потенциальная энергия, которая может быть освобождена с помощью, например, выбросов некоторых порций вещества, то в атомном ядре «темная энергия» должна постепенно уменьшить энергию связи. Но такое уменьшение приводит также и к уменьшению дефекта массы. Тогда, оставаясь в рамках данной парадигмы, мы приходим к выводу, что происходит постепенная трансформация некоторой части темной энергии в массу барионов. С другой стороны, такой процесс может означать и другое, а именно, что в прошлом, а также в таких областях пространства, где масштаб расширения какимто образом вморожен в веществе и задержан (на этом вопросе более детально остановимся в последующих главах), энергия связи ядер выше, а масса меньше. Тогда можно заключить, что кривая зависимости средней энергии связи в атомных ядрах также эволюционирует с возрастом Вселенной, причем она поднимается, а максимум, по всей видимости должен уходить в сторону больших массовых чисел. Учитывая также закон сохранения общего количества барионов во Вселенной, мы заключаем, что в эволюции Вселенной из-за уменьшения энергии связи нуклонов в 58 ядрах, происходит «раздробление» масивных ядер, с образованием более легких, и, в предельном случае, протона и нейтрона с полной массой. Согласно современным оценкам ускоряющееся Хаббловское расширение пространства содержит в себе больше 70 процентов полной массы-энергии Вселенной. Не исключено, что доля темной энергии в энергетическом балансе Вселенной может расти, так как существование темной массы, «ответственной» за более чем 20 процентов пока еще не находит веских доказательств. В любом случае, даже 70 процентов это достаточное большое значение, и, на наш взгляд, было бы совершенно непонятным, если бы темная энергия не играла решающую роль в формировании той иерархической структуры барионного вещества, которую мы наблюдаем во Вселенной. Хаббловское расширение Вселенной, согласно наблюдательным данным, является всеобъемлющим, происходит изотропно и однородно для всех масштабов, начиная с одного Мегапарсека. Если предпологать, что оно универсально и не является прерогативой лишь мегапространства, то на основе обсуждения в предыдущем параграфе можно придти к некоторым физическим выводам. Эти выводы не всегда очевидны и не всегда ожидаемы с точки зрения современных теорий возникновения и эволюции космических объектов. Однако они позволяют подвергать критическому анализу те наблюдательные данные, которые существуют на сегодняшний день не только с общепринятой точки зрения, но также и с учетом новых подходов. Процесс уменьшения энергии связи вследствие универсального расширения или превращения темной энергии в массу барионов, может означать также, что в прошлом, а также в таких областях локальной Вселенной, где пространственный масштаб расширения каким-то образом вморожен в веществе и задержан, энергия связи ядер выше, а соответствующая масса - меньше. Тогда можно заключить, что кривая зависимости средней энергии связи в атомных ядрах также эволюционирует с возрастом Вселенной, причем она поднимается в абсолютном значении, а максимум, по всей видимости, должен уходить в сторону больших массовых чисел. Учитывая также закон сохранения общего количества барионов во Вселенной, мы заключаем, что в эволюции Вселенной из-за уменьшения энергии связи нуклонов в 59 ядрах, происходит «раздробление» масивных ядер, с образованием более легких ядер. По современным представлениям результатом данного процесса, в предельном случае, должны быть протон и нейтрон с полной массой. Если бы был известен точный закон сильных взаимодействий в ядре, то можно было построить соответствующую теорию эволюции энергии связи в момент времени t, где m покаывает массу ядра в данный момент. Если нас интересует значение энергии связи через короткое время , то должны учитывать, что при сохранении количества протонов и нейтронов, самым важным изменением должен быть некоторый прирост массы каждого из частиц, и, следовательно, массы ядра как целого, на некоторую малую величину того, мы должны принять, что энергия . Более , которая была получена за счет трансформации темной энергии в массу ядра, соответствует уменьшению абсолютного значения энергии связи данного ядра, которое за данное малое время не претерпевает никаких других изменений (изменений спина, заряда, количества нейтронов и др). Тогда можно наисать следующее равенство: , из которого при (1.34) получаем соотношение . (1.35) По сути соотношение (1.35) выражает лишь то предположение, что с ростом (или уменьшением) пространственного масштаба само атомное ядро следует за этими изменениями и реагирует изменением энергии связи. Другими словами, в данном случае имеет место обмен энергиями между ядром и пространством, что в конечном счете приводит к изменению энергии связи ядра и соответствующему изменению полной массы ядра. Следующим важным шагом, очевидно, должно быть определение скорости передачи темной энергии атомному ядру с превращением ее в массу ядра. Единственное, что мы знаем, это то, что хаббловский закон ускоряющегося расширения, по всей видимости, действует на всех масштабах. Любая точка Б пустого пространства, находящаяся на расстоянии 60 r от точки А испытывает ускорение по отношению к последней, которое определяется простым соотношением (1.13) или (1.15) (Арутюнюн 2003) и имеет напраление радиуса-вектора по отношению к А. Мы не будем обсуждать здесь вопрос о количестве энергии, которое превращается в массу за единицу времени в данном ядре в определенный момент космологического расширения. Нет сомнений, что это достаточно сложный вопрос и требует отдельного исследования. Более того, так как он связан с изменением энергетической структуры атомного ядра, что имеет квантовый характер, данная задача должна быть рассмотрена с точки зрения квантовой физики. Это, в свою очередь, по всей вероятности, потребует нового подхода, связанного с квантованием не только энергии, но и пространства. Согласно современным оценкам ускоряющееся Хаббловское расширение пространства содержит в себе больше 70 процентов полной массы-энергии Вселенной. Не исключено, что доля темной энергии в энергетическом балансе Вселенной недооценена, так как существование темной массы, «ответственной» за более чем 20 процентов пока еще не находит веских доказательств. В любом случае, даже 70 процентов достаточное большое значение, и, на наш взгляд, было бы совершенно непонятным, если бы темная энергия не играла решающую роль в формировании той иерархической структуры барионного вещества, которую мы наблюдаем во Вселенной. Такая возможность, если она соответствует действительности, может иметь далеко идущие последствия. Несмотря на то, что пока еще нет стройной теории, описывающей эволюцию атомных ядер и дефицита массы в ядрах, тем не менее, на чисто физическом уровне можно исследовать последствия реализации такого физического механизма и сравнить полученные выводы с наблюдательными данными. Здесь отметим лишь некоторые последствия, каторые на первый взгляд кажутся наиболее важными: а) эволюция атомных ядер происходит в направлении раздробления, в результате чего увеличивается относительное количество легких химических элементов, и, в первую очередь, водорода; б) в тех областях пространства, где расширение замедлено, например, вследствие накопления материи и большого гравитационного торможения, металличность должна быть 61 выше; в) как в прошлом вообще, так и в настоящее время в объемах достаточно большого накопления вещества могут существовать атомные ядра чрезмерно больших массовых чисел; г) масса любого объекта в расширяющейся с ускорением пространстве увеличивается в ходе эволюции Вселенной. 1.9. О возможности существования гипотетических объектов В настоящее время для интерпретации различных наблюдательных данных все чаще привлекаются гипотетические объекты, названными черными дырами. Возможность существования объектов, из которых из-за гравитационного притяжения не может выйти свет, впервые была обсуждена Мичеллом (1784), а в начале 20го века тот же результат был получен Шварцшильдом (1916a,b) на основе эйнштейновской гравитационной теории. В обоих случаях, как известно, радиус сферы объекта связан с его массой соотношением . (1.36) Черные дыры часто привлекаются для объяснения астрофизических явлений, которые связаны с чрезмерно большим энерговыделением. Различные модели предсказывают различную теоретическую эффективность преобразования массы в энергию, но в некоторых случаях она доходит до 30 процентов (см, например, Dutan, Biermann, 2005). Поэтому делается так много попыток для объяснения с их помощью многообразие активных явлений - активность галактических ядер, рентгеновских и гамма источников и др. Несмотря на то, что множество активных явлений в космических объектах интерпретируется с помощью черных дыр, последние до сих пор остаются чисто теоретическими объектами. Физическая картина гравитационного коллапса пока еще является результатом априорной экстрапoляции теории в область таких физических условий, для которых не доказана применяемость данной теории. Поэтому возникает естественный вопрос, можно ли на основе лишь доказуемых фактов и последовательного применения современной физики, привести доводы в 62 пользу или против существования этих пока еще гипотетических объектов. Ведь, несмотря на их привлекательность и уникальную возможность теоретического исследования, черные дыры могут оказаться лишь красивой математической игрой. Начиная такого рода рассуждения, следует с самого начала уточнить, что речь должна идти именно о физике, а не о математическом способе ее описания. Не секрет, что математизация физики в той или иной степени идеализирует физическую картину, вследствие чего могут быть без предварительного анализа проигнорированы некоторые, не очень важные с первого взгляда физические закономерности. Таким примером может служить, например, геометрическое описание гравитационного поля, которое считается чрезвычайно удачным аппаратом для решения задач теории гравитации. Тем не менее, в данном описании совершенно исчезает всякая иинформация о структуральных особенностях материи: последняя предстаяляется одной лишь массой, а иногда могут быть привлечены ее такие глобальные характеристики, как вращение, электрический заряд и т.д. Однако, при таком подходе, естественно, не рассматривается такое явление, как дефект массы в строении ядер, и тем более, возможная эволюция данного явления с эволюцией Вселенной или при большом накоплении вещества и больших плотностях. Не секрет, что при последовательном подходе к физическим задачам следует всегда придерживаться некоторых аксиоматических утверждений, которые нередко выпадают из рассмотрения при формально математическом описании задачи. В качестве одного из наиболее важных утверждений всегда должно подчеркиваться то, что любое физическое поле создается специальным агентом данного поля. А это означает, что изучение любого физического поля без учета существования агента и его свойств является неполным и, поэтому, не может претендовать на точность описания физической реальности без специальной процедуры доказательства того, что игнорирование свойств агента не повлияет на полученное для данной задачи решение (утверждение I). Отсюда следует, что независимо от того, зарегистрирован ли гравитон экспериментально или нет, неизбежность его существования должна быть учтена 63 при постановке любой физической задачи, в которой свойства этой частицы могут иметь принципиальное значение с точки зрения интерпретации полученного решения. То, что гравитон пока еще не открыт экспериментально и что, пока не существует последовательной квантовой теории гравитации, отнюдь не означает, что его нет и используемое геометрическое описание в любых условиях адекватно представляет физическую картину. Далее, еще одно аксиоматическое утверждение, на котором держится современная физика, гласит, что, ничто не может двигаться быстрее скорости света в вакууме. Объединяя это с предыдущим утверждением, можно заключить, что агент гравитационного поля материален и распространяется не быстрее скорости света (утверждение II). Очевидно, что любая попытка отказаться от данного утверждения равносильна отказу от ряда основополагающих аксиом современной физики. Тогда возникла бы необходимость пересмотра всех теоретических выводов, проверки всех эмпирических данных, так или иначе связанных с этими аксиомами. Вернемся к классическому определению черной дыры, которое не является очень сложным. Оно всего лишь утверждает, что никакое материальное тело или никакой сигнал, движущиеся не быстрее скорости света, не могут покинуть пределы сферы с радиусом Шварцшильда, если вещество данной массы находится внутри нее. Это означает, что если действительно существует объект с такими свойствами, то он не может быть обнаружен с помощью электромагнитных волн, рожденных внутри или на границе сферы. Считается, что единственным источником информации для обнаружения подобного объекта может служить его гравитационное поле. Но, как это ни парадоксально, при последовательном применении физики показывает, что уже само определение «черной дыры» ставит под сомнение возможность существования объекта с подобными свойствами. Тогда, очевидно, сомнительным становятся также прямые или косвенные методы обнаружения такого объекта. Наш вывод непосредственно следует из определения черной дыры и утверждения II. Если в основу теории ставится не геометрическое описание гравитации, а основополагающие аксиомы современной физики, то вывод может 64 быть однозначным, что агент гравитационного поля, так же как и фотон света не может покинуть область сферы Шварцшильда (утверждение III). В любом случае, ни одна теория черных дыр не доказывает, что агент гравитационного поля может покинуть вышеупомянутую область, став тем самым носителем информации о концентрации вещества. Существование гравитационного поля черной дыры за пределами шварцшильдовской сферы противоречит самой логике существования подобных объектов, оно принимается теориями черных дыр a priori и не является доказуемым утверждением (утверждение IV). Таким образом, если некоторое количество вещества каким-то образом заключено в сферу Шварцшильда, то оно должно исчезнуть для внешнего наблюдателя не только в качестве источника электромагнитных волн, но также не может быть обнаружен как источник гравитационного поля. Другими словами, такой объект не может быть обнаружен на основе известных современной физике законов. Это означает, что физические условия, необходимые для образования черных дыр, с другой стороны, обеспечивает полное и бесследное исчезновение материи (утверждение V) в современном понимании существования вещества. По крайней мере, именно такой результат следует прогнозировать на основе известных законов и принятых аксиом современной физики. Может быть источником информации могло служить предсказанное Хоукингом эффект испарения (см., например, Hawking, 1975; Helfer, 2003), механизм которого также остается не очень ясным (см., например, Belinski, 2006 и ссылки в ней). Заключение, к которому мы приходим на основе приведенной логической цепи, может быть интерпретировано двояко. В первом случае оно тривиальное и может лишь означать, что подобная концентрация материи не разрешена законами Природы, так как она приводит к «самоуничтожению» этой же материи, что явно противоречит закону сохранения и превращения энергии и вещества. Но, повидимому, более перспективно альтернативное утверждение о том, что просто современной физике неизвестны законы и закономерности, регулирующие поведение вещества внутри шварцшильдовской сферы. И именно поэтому возникают противоречия, описанные выше и показывающие внутренней самосогласованности общепринятой теории. 65 отсутствие Для разрешения данной непростой ситуации, на наш взгляд, может помочь правильный учет особенностей иерархичности скучивания материи во Вселенной. Имеется в виду, что все барионное вещество во Вселенной строго структурировано таким образом, что все мироздание построено на основе атомов и атомных ядер. И, поэтому, именно принципы строения атомных ядер могут подсказать решение также и данного парадокса. Речь идет о том, что любое атомное ядро характеризуется некоторой величиной энергии связи. А это означает, что атомы построены таким образом, что некоторая часть массы составляющих ядро нуклонов при формировании ядра трасформируется в энергию. Понятно, что данная формулировка образования атомных ядер, уже по умолчанию содержит основополагающую информацию о том, что формирование этих ядер произошло и происходит вследствие нуклеосинтеза, т.е. по принципу «из маломассивных частей материи строятся более массивные». Иерархическая структура Вселенной построена таким образом, что средняя плотность объектов увеличивается, когда мы рассматриваем все более низкие ступени иерархии. Средняя плотность обычной материи (без учета гипотетической темной материи) во Вселенной по разным оценкам может дойти до 10-30÷10-29 г/см3. Среднее скопление галактик с радиусом 3-5Мпк и массой 1015 М⊙ имеет среднюю плотность порядка 10-28÷10-27 г/см3, тогда как средняя плотность центральной ярчайшей галактики с радиусом 0.1Мпк и массой 1013 М⊙ на два-три порядка выше и составляет примерно 10-25 г/см3. Примерно на порядок выше средняя плотность материи в нашей Галактике, если ее массу разделить на объем сферы с радиусом 0.03Мпк. Однако плотность дисковой состаяляющей будет выше, причем она тем больше, чем ближе подходим к центру. Можно грубо оценить также «среднюю плотность солнечной системы», например, до расстояния облака Оорта, что составляет примерно 10-22г/см3, тогда как «ядро» этой системы, Солнце, имеет намного большую плотность - 1.4 г/см3. Атомные ядра характеризуются плотностями 1013÷1014 г/см3. На первый взгляд казалось бы именно самые плотные объекты по своим характеристикам должны были быть ближе к выполнению условий черных дыр. Однако, уже простое сравнение показывает, что в иерархической структуре 66 объектов нашей Вселенной, самые плотные объекты, т.е. атомные ядра дальше всех находятся от физических условий, необходимых для вхождения в область, ограниченной сферой Шварцшильда. По сравнению с Солнцем, например, для которого реальный радиус превосходит шварцшильдовский в 2х105 раз, для известных атомных ядер это отношение составляет примерно 1038÷1039 раз. Правда, согласно теории черных дыр таких масс не может существовать ввиду полного преобладания квантовых эффектов (Harada, 2006). Более того, даже черные дыры с массой несколько тонн не могут существовать более чем доли микросекунды из-за эффекта испарения Хоукинга. И поэтому актуальными для астрофизических применений объектами остаются эти гипотетические объекты звездных и галактических масс. 1.10. Îáñóæäåíèå è ïåðñïåêòèâû На основе обобщения наблюдательных данных о расширении Вселенной нами был сделан вывод о том, что процесс расширения является универсальным свойством пространства, наблюдаемым на всех физически разумных масштабах. К этому относятся также и субатомные и субъядерные масштабы, для которых, по видимому, нет пока еще прямых путей экспериментальной проверки. Тем не менее, на основе обсуждения физической картины данного процесса могут быть сделаны зключения, которые так или иначе связаны с наблюдаемой картиной Вселенной и рядом наблюдательных данных. Здесь нам хотелось бы привести некоторые из них, которые достаточно давно известны науке. Âñåìàñøòàáíîå ðàñøèðåíèå Âñåëåííîé ïîðîæäàåò ìíîãî íîâûõ âîïðîñîâ, êîòîðûå îòíîñÿòñÿ êî âñåì ðàçäåëàì ôèçèêè, íà÷èíàÿ îò âîçìîæíîé ïåðåìåííîñòè óíèâåðñàëüíûõ êîíñòàíò è äî ìåõàíèçìà ôîðìèðîâàíèÿ êîñìè÷åñêèõ îáúåêòîâ âñåõ èåðàðõè÷åñêèõ óðîâíåé. Íåêîòîðàÿ ÷àñòü ýòèõ çàäà÷ ðàññìàòðèâàåòñÿ óæå äîñòàòî÷íî äàâíî (ñì. äëÿ íåäàâíûõ îáçîðîâ, íàïðèìåð, Peebles, 2003; Uzan, 2003). 67 Åñòåñòâåííî, âî ïåðâûõ, ÷òî âñåìàñøòàáíîå ðàñøèðåíèå ìîæåò áûòü âîñïðèíÿòî, íàïðèìåð, êàê óìåíüøåíèå ãðàâèòàöèîííîé ïîñòîÿííîé, åñëè íåïðàâèëüíî ó÷èòûâàåòñÿ âñåîáúåìëþùèé õàðàêòåð ðàñøèðåíèÿ (ñì., íàïðèìåð, Dicke, 1962). Первым следует обратить внимание на химический состав квазаров, которые находятся на более раннем этапе развития, в том числе, эволюции атомных ядер, чем локальные галактики. Причем, это равным счетом относится к обеим космологическим моделям, независимо от того, считаются квазары космологическими или локальными объектами. В любом случае квазар остается ранней стадией эволюции галактик и самым важным в контексте исследуемой нами задаче является то, что их металличность растет с красным смещением, т.е. с основным признаком молодости объектов. Огромную важность приобретает и другой достаточно хорошо проверенный наблюдательный факт, каковым является несомненная положительная корреляция между массой галактики и ее металличностью. С точки зрения выдвинутой нами гипотезы такая корреляция отражает то обстоятельство, что вмороженный в веществе масштабный фактор пространства определяет задержку процесса распада и формирования достаточного количества легких элементов, наличие которых и является решающим в снижении металличности. О том же самом свидетельствует тот факт, что маломассивные галактики отличаются рекордно низким содержанием тяжелых элементов. В традиционной космологии такие галактики считаются объектами самого первого поколения, в том смысле, что они образовались из вещества, которое пока еще не было обогащено продуктами нуклеосинтеза. В рамках же предлагаемой концепции, которая, по сути дела, является концепцией Амбарцумяна с использованием новых наблюдательных данных, утверждается, что за одно и то же эволюционное время, с точки зрения формирования химического состава, карликовая галактика имеет больше шансов без задержки (или, по крайней мере, с меньшей задержкой) следовать за изменением пространственного масштаба и выработать большое количество легких элементов, в том числе, водорода. Не останавливаясь на всех последствиях, часть которых обсудим в последующих Главах, нам хотелось бы подчеркивать еще одно обсоятельство. Оно 68 связано с трансформацией некоторой части энергии расширения Вселенной в массу. Механизм уменьшения энергии связи в атомных ядрах с превращением этой энергии в массу (если этот процесс действительно имеет место) достаточно прозрачен и может быть воспринят в рамках современной физики с введением понятия эволюции ядер или динамики ядер. С другой стороны он созвучен также и с идеями квазистационарной космологии с постоянным рождением материи. Однако, если в квазистационарной космологии материя рождается лишь в местах огромнейшего накопления материи, то в данном случае мы должны наблюдать увеличение массы везде, где есть атомные ядра. Очевидно, что для последующего исследования данной концепции исключительно важным может быть построение моделей формирования космических объектов вследстве распада материнских тел и с учетом увеличения массы. Для этого особую важность приобретает создание теории трансформации темной энергии в массу нуклонов в атомном ядре. Ïðè îáñóæäåíèè âîïðîñà îá óñêîðÿþùåìñÿ ðàñøèðåíè Âñåëåííîé âîçíèêàþò другие âîïðîñû, êîòîðûå òðåáóюò нового подхода и новых îáúÿñíåíèй. Ìû áû õîòåëè îñòàíîâèòüñÿ íà îäíîì èç íèõ. Òî, ÷òî â äàííîé ìîäåëè Вñåëåííîé òåðÿåò ñìûñë ðàâíîçíà÷íûõ êîîðäèíàòíûõ ñèñòåì, ñòàíîâèòñÿ ÿñíûì ñ ñàìîãî íà÷àëà. Òàê êàê êàæäàÿ òî÷êà ïðîñòðàíñòâà äâèãàåòñÿ ñ óñêîðåíèåì, õîòÿ è íåçíà÷èòåëüíûì äëÿ íåáîëüøèõ ðàññòîÿíèé, ïî îòíîøåíèþ ê äðóãèì, ïðèâîäèò ê èíòåðåñíîìó çàêëþ÷åíèþ. Âåäü â ñèñòåìå îòñ÷åòà, ñâÿçàííîé ñ ëþáîé èç ãàëàêòèê, âñå îñòàëüíûå ìàòåðèàëüíûå îáúåêòû íåóêëîííî íàðàùèâàþò ñâîþ êèíåòè÷åñêóþ ýíåðãèþ. Ñàìîñîãëàñîâàíà ëè òàêàÿ êàðòèíà Вñåëåííîé ñ íàáëþäàåìûìè ôàêòàìè, à òàêæå ÷àñòî ïðèìåíÿåìûì êîñìîëîãè÷åñêèì ïðèíöèïîì? Ñ äðóãîé ñòîðîíû, êàê âëèÿåò òàêîå óñêîðåíèå è íàêîïëåíèå ýíåðãèè íà ïðîöåññû, ïðîèñõîäÿùèå â êàæäîé îòäåëüíî âçÿòîé ãàëàêòèêå. Èëè æå òàêîé ïðîöåññ íåçàìåòåí â ãàëàêòèêå, êîòîðàÿ ñ óñêîðåíèåì óäàëÿåòñÿ îò âñåõ îñòàëüíûõ. Âîïðîñ â òàêîé ïîñòаíîâêå íå áûë ðàññìîòðåí, íàñêîëüêî íàì èçâåñòíî. Òåì íå ìåíåå îí íå ïðàçäíûé. Òî, ÷òî îáúåêò óñêîðÿåòñÿ, êàêèì òî îáðàçîì âëèÿåò íà ôèçè÷åñêîå ñîñòîÿíèå äàííîãî îáúåêòà. Íî, ñ äðóãîé ñòîðîíû, îòíþäü íå îäíîçíà÷íî êàêîå èìåííî óñêîðåíèå èñïûòûâàåò äàííûé îáúåêò. Åñëè ó÷åñòü, ÷òî óñêîðÿåòñÿ êàæäàÿ 69 îòäåëüíî âçÿòàÿ òî÷êà ïðîñòðàíñòâà ïî îòíîøåíèþ ко âñåм îñòàëüíûм òî÷êам, òî êàê ñêîðîñòü, òàê è óñêîðåíèå äàíнîé òî÷êè çàâèñèò îò âûáîðà ñèñòåìû êîîðäèíàòíàò. То, что в рамках данной концепции следует непременно учитывать постепенное превращение некоторой части темной энергии в массу вследствие уменьшения энергии связи в атомных ядрах, уже было отмечено в предыдущем параграфе. Это ядерное явление, которое не противоречит постулатам и понятиям современной физики, при условии, что выполняется гипотеза о расширении пространства во всех масштабах. С другой стороны, само ускорение космических объектов и их систем монотонно увеличивает их кинетическую энергию. Не очень ясно, как этот процесс выявляет себя в системе отсчета, связанной с объектами, которые двигаются с ускорением. Еще одно немаловажное обстоятельство связано с вопросами существования черных дыр. Если атомное ядро, которое является основой барионной материи в нашей Вселенной, обладает свойством обмена энергией с окружающим пространством, изменяя при этом баланс собственной массы и энергии связи, то это свойство должно быть учтено при построении теоретических моделей гравитирующих объектов. В последующих Главах данной работы мы попытаемся проверить на основе известных наблюдательных данных выполнение тех физических следствий, которые вытекают из рассматриваемой парадигмы. 70 ГЛАВА 2 ÔÈÇÈ×ÅÑÊÈÅ ÑËÅÄÑÒÂÈß ÐÀÑØÈÐÅÍÈß 2.1. Ââåäåíèå. Ëþáàÿ ôèçè÷åñêàÿ êîíöåïöèÿ, òàê èëè èíà÷å ñòðîèòñÿ íà îñíîâå íåêîòîðîãî êîíå÷íåãî ÷èñëà ôàêòîâ и идей. Ïîÿâëåíèå íîâûõ ôàêòîâ îñòаåòñÿ ïî÷òè åäèíñòâåííûì ñïîñîáîì ïðîâåðêè êîíöåïöèè è îñíîâàííûõ íà íåé òåîðèé. Íîâûå ôàêòû ëèáî óêðåïëÿþò ïîçèöèè äàííîé первоначальной êîíöåïöèè, ëèáî çàñòàâëÿþò отêîððåêòèðîâàòü åå, à ìîãóò òàêæå ïîêàçàòü åå íåñîñòîÿòåëüíîñòü. Êðîìå òîãî, ëþáàÿ íîâàÿ ôèçè÷åñêàÿ êîíöåïöèÿ âñå âðåìÿ èùåò ôàêòû, êîòîðûå ïðÿìым, èëè êîñâåííûì îáðàçîì ñâèäåòåëüñòâóþò î íåïðîòèâîðå÷èâîñòè äàííîé êîíöåïöèè íà äàííîì ýòàпå ðàçâèòèÿ íàóêè è ïðè äàííîì êîìïëåêòå ôàêòè÷åñêèõ äàííûõ. Ñîâðåìåííàÿ êîíöåïöèÿ ôîðìèðîâàíèÿ Âñåëåííîé è îáúåêòîâ, как уже было отмечено в Главе 1, была основана и по сей день развивается на основе современной теории тяготения и гипотезы о Большом взрыве. Эта концепция и построенные на ее основе сценарии образования космических тел и их систем являются основной космогонической парадигмой, которая со временем становится все более сложной. В данной парадигме особую роль играют скопления галактик, которые являются основным “складом” галактического материала. Структура скоплений, а также морфологические особенности галактик, составляющих эти скопления, их кинематические свойства, без сомнения, должны были сохранить, по крайней мере, некоторые отголоски тех физических процессов, которые сыграли (играют) основную роль при формировании этих систем. Морфологический состав скоплений различных типов, например, а также их сегрегация по морфологическим типам, конечно, могут быть интерпретированы с помощью различных механизмов формирования. Тем не менее, есть один очень важный вопрос, который, на наш взгляд, имеет первостепенную важность. Он может быть сформулирован следующим образом: является ли морфология галактики ее “генетическим” 71 свойством или она формируется под воздействием окружающей среды? Вопрос в некоторой мере созвучен с вопросом, который был обсужден в первой Главе в связи с явлением активности. С другой стороны, если наш вывод, сделанный в первой Главе о том, что вследствие универсального хаббловского расширения в космических объектах накапливается энергия, которая может выбросить некоторую часть материи материнского объекта, соразмерную с материнским объектом массу, обоснован, то в скоплениях галактик мы должны найти следы такого процесса. Более того, в основных свойствах скоплений галактик должны быть закодированы отзвуки таких процессов. Галактики, как известно, по сравнению со звездами больше тяготеют к группированию. Как и звезды в галактиках, галактики также формируют скопления двух типов – регулярные, которые соответствуют шаровым звездным скоплениям не только по морфологии, но и по типу населения (в основном галактики ранних типов, состоящих из звездного населения второго типа) и иррегулярные, которые и по морфологии и по типу населения больше напоминают рассеянные звездные скопления. Но вне скоплений и групп наблюдается намного меньше галактик, чем в случае звездного поля. Здесь, с точки зрения обших характеристик, галактики поля продолжают последовательность, которая наблюдается при переходе от регулярных скоплений к нерегулярным скоплениям, то есть, увеличивается относительное количество галактик поздних типов (для обзора смотри, например, Bahcall, 1977). В регулярных скоплениях по некоторым своим физическим характеристикам особое внимание привлекают центральные ярчайшие галактики, à ñðåäè íèõ îñîáåííî âûäåëÿþòñÿ, òàê íàçûâàåìûå, cD ãàëàêòèêè. Òåðíèì “cD ãàëàêòèêà” ââåëè â èðïîëùçîâàìèå Ðýòþç, Ðîðãàì è Øíèäò (Matthews, Morgan, Schmidt, 1964), äëÿ îáîçíà÷åíèÿ ïîäêëàññà ãèãàíòñêèõ ýëëèïòè÷åñêèõ ãàëàêòèê, îêðóæåííûõ ïðîòÿæåííûì ãàëî. Èõ ìîðôîëîãè÷åñêèå îñîáåííîñòè âïåðâûå áûëè äåòàëüíî îïðåäåëåíû â ðàáîòå Ìîðãàíà è Ëåø (Morgan, Lesh, 1965), ãäå îíè õàðàêòåðèçóþòñÿ ñëåäóþùèìè îòëè÷èòåëüíûìè ÷åðòàìè: (i) îíè íàõîäÿòñÿ èñêëþ÷èòåëüíî â áîãàòûõ, ðåãóëÿðíûõ ñêîïëåíèÿõ, ãäå ÿâëÿþòñÿ ÿð÷àéøèìè èëè 72 âòîðûìè ïî ÿðêîñòè îáúåêòàìè; (ii) â ñêîïëåíèÿõ îíè çàíèìàþò öåíòðàëüíîå ïîëîæåíèå; (iii) îíè íèêîãäà íå áûâàþò ñèëüíî ñæàòûìè (ñì., òàêæå Oemler, 1976; White, 1978; Bears, Geller, 1983) è (iv) îáëàäàþò ÿðêèì ýëëèïòè÷åñêèì ÿäðîì (÷àñòî ìàçøâàåíøí “îðìîâìøí òåëîí”), êîòîðîå ïîãðóæåíî â àìîðôíóþ îáîëî÷êó (ãàëî), ïðè÷åì ÿäðî ìîæåò áûòü äâîéíûì èëè êðàòíûì (ñðàâíè ñ Hoessel, Schneider, 1985; Tonry, 1985). Òîò ôàêò, ÷òî ñóùåñòâîâàíèå öåíòðàëüíîé ãàëàêòèêè è åå òèï ÷åòêî êîððåëèðóþò ñ òèïîì ñêîïëåíèÿ, áûëî ó÷òåíî Áàóöîì è Ìîðãàíîì (Bautz, Morgan, 1970) ïðè êëàññèôèêàöèè ñêîïëåíèé ãàëàêòèê, êîòîðûå ïîä êëàññîì I îáîçíà÷èëè ñêîïëåíèÿ, ñîäåðæàùèå cD ãàëàêòèêó. Êàê èçâåñòíî, ñêîïëåíèÿ äàííîãî êëàññà ÿâëÿþòñÿ íàèáîëåå ðåãóëÿðíûìè, ïîêàçûâàþùèìè ÿâíóþ êîíöåíòðàöèþ ê öåíòðó è îáëàäàþùèìè ÿâíûì ïåðåâåñîì îòíîñèòåëüíîãî êîëè÷åñòâà ãàëàêòèê ðàííèõ òèïîâ. Îåìëåðîì (Oemler, 1976) áûëà îáíàðóæåíà îò÷åòëèâàÿ êîððåëÿöèÿ ìåæäó ñâåòèìîñòÿìè ãàëî ãàëàêòèêè Lh è ñêîïëåíèÿ Lcl . Ïîñëåäíÿÿ êîððåëÿöèÿ ïîäòâåðæäåíà èññëåäîâàíèåì ÿð÷àéøèõ ãàëàêòèê íåêîòîðûõ áåäíûõ ñêîïëåíèé, êîòîðûå, êàê îêàçàëîñü, ïîëíîñòüþ ëèøåííû ãàëî (Morgan, Kayser, White, 1975; Albert, Morgan, White, 1977). Первое наиболее детальное сравнение ярчайших галактик в богатых и бедных скоплениях показало, что cD галактики в богатых скоплениях обладают избыточной компонентой звездного света, которого нет в ярчайших галактиках бедных скоплений, и именно это является главным отличием между ярчайшими галактиками богатых и бедных скоплений (Thuan, Romanishin, 1981). cD ãàëàêòèêè ÿâíûì îáðàçîì îòëè÷àþòñÿ îò äðóãèõ ýëëèïòè÷åñêèõ ãàëàêòèê òàêæå è ñâîèìè âíóòðåííèìè êèíåìàòè÷åñêèìè õàðàêòåðèñòèêàìè. Â êà÷åñòâå òàêîâîé, êàê èçâåñòíî, îáû÷íî èñïîëüçóåòñÿ äèñïåðñèÿ ñêîðîñòåé, êîòîðàÿ ìàêñèìàëüíà â öåíòðå íàáëþäàåìîãî äèñêà è ñâÿçàíà ñî ñâåòèìîñòüþ ãàëàêòèêè ñîîòíîøåíèåì Ôýéáåð-Äæåêñîíà (Faber, Jackson, 1976). Îäíàêî â íåêîòîðûõ cD ãàëàêòèêàõ (è òîëüêî â ãàëàêòèêàõ äàííîãî òèïà) äèñïåðñèÿ ñêîðîñòåé, ïàäàÿ ñ óäàëåíèåì îò öåíòðà, äîõîäèò äî íåêîòîðîãî ìèíèìàëüíîãî çíà÷åíèÿ è ñíîâà íà÷èíàåò ðàñòè (ñì., íàïðèìåð, Dressler, 1979; Carter, Efstathiou, Ellis, et al, 1981). Áîëåå òîãî, äîñòàòî÷íî õîðîøî èçâåñòíî è ìíîãîêðàòíî ïðîâåðåíî òàêæå, ÷òî äëÿ 73 ðàññìàòðèâàåìûõ ñâåðõãèãàíòñêèõ ãàëàêòèê ñîîòíîøåíèå Ôýéáåð-Äæåêñîíà çàäàåòñÿ äðóãèì ïàðàìåòðîì êðóòèçíû, ÷åì äëÿ îáû÷íûõ ýëëèïòè÷åñêèõ ãàëàêòèê (Efstathiou, Ellis, Carter, 1980; Malmuth, Kirshner, 1981; Oegerle, Hoessel, 1991; Lauer, Faber, Richstone, 2006). Îòëè÷èÿ õàðàêòåðèñòèê îò îñòàëüíûõ ÷ëåíîâ ñåìåéñòâà ýëëèïòè÷åñêèõ ãàëàêòèê ñòàëà îñíîâîé äëÿ ñîçäàíèÿ ñïåöèàëüíûõ ñöåíàðèåâ, îïèñûâàþùèõ ôîðìèðîâàíèå cD ãàëàêòèê (Ostriker, Tremaine, 1975; White, 1976; Merritt,1985). Êàê ïðåäëîæåííûå ìåõàíèçìû, òàê è èõ äàëüíåéøåå ðàçâèòèå îñнîâûâàþòñÿ íà ãëàâíîé ïàðàäèãìå îá èåðàðõè÷åñêîì ðîñòå ðàçìåðîâ è ìàññ ýòèõ ãàëàêòèê âñëåäñòâèå ñëèÿíèÿ ñðàâíèòåëüíî ìàëîìàññèâíûõ îáúåêòîâ (êàííèáàëèçì). Íåñìîòðÿ íà òðóäíîñòè òåîðèè â íà÷àëå åå ñòàíîâëåíèÿ, ÷òî áûëî ñâÿçàíî ñ íåñîîòâåòñòâèåì öâåòà, íåäîñòàòî÷íûì òåìïîì óâåëè÷åíèÿ ìàññû è ò.ä., ñî âðåìåíåì äàííàÿ êîíöåïöèÿ ñòàëà îáùåïðèíÿòîé, à cD ãàëàêòèêè ñ÷èòàþòñÿ ïðîäóêòîì òîé ïëîòíîé ñðåäû, â êîòîðîé îíè íàõîäÿòñÿ. Òåì íå ìåíåå, ñóùåñòâóåò ðÿä íàáëþäàòåëüíûõ äàííûõ, êîòîðûå ïîçâîëÿþò ïîäîéòè ê ïðîáëåìå èõ ôîðìèðîâàíèÿ è ýâîëþöèè ñ äðóãîé òî÷êè çðåíèÿ, êîòîðàÿ óòâåðæäàåò, ÷òî ñàìà cD ãàëàêòèêà ðîæäàåò è îáîãîùàåò ñêîïëåíèå, â òîì ÷èñëå è òó ïîâûøåííóþ ëîêàëüíóþ ïëîòíîñòü, â öåíòðå êîòîðîé îíà íàõîäèòñÿ. Â îñíîâå ýòîãî ïîäõîäà ëåæèò êîñìîãîíè÷åñêàÿ êîíöåïöèÿ Àìáàðöóìÿíà, óòâåðæäàþùàÿ, ÷òî ëþáàÿ àêòèâíîñòü, ñâÿçàííàÿ ñ îáðàçîâàíèåì íîâûõ îáúåêòîâ, ÿâëÿåòñÿ âíóòðåííèì ñâîéñòâîì ñàìèõ îáúåêòîâ, à èñòî÷íèê ýíåðãèè, âûäåëÿåìîé âñëåäñòâèå àêòèâíûõ ÿâëåíèé, íå ìîæåò íàõîäèòüñÿ âíå îáúåêòà. С другой стороны, новые представления об универсальном расширении Вселенной с ускорением позволяет указать также и на источник энергии, которая ответсвенна за выброс масс из ядра материнской галактики (см., Глава 1 данной работы и соответствующие ссылки). Â ðàìêàõ äàííîé ïàðàäèãìû öåíòðàëüíûå ãàëàêòèêè â ñêîïëåíèÿõ ðàññìàòðèâàþòñÿ â êà÷åñòâå ìàòåðèíñêèõ îáúåêòîâ, êîòîðûå, ïîñðåäñòâîì ìíîãîêðàòíîãî èçâåðæåíèÿ ñãóñòêîâ äîçâåçäíîãî âåùåñòâà áîëüøîé ìàññû, ôîðìèðóþò äîãàëàêòè÷åñêèå îáúåêòû, òåì ñàìûì ïîäïèòûâàÿ ñêîïëåíèå íîâûìè ãàëàêòèêàìè, êîòîðûå, â ñâîþ î÷åðåäü, àíàëîãè÷íûì îáðàçîì ôîðìèðóþò ñåìåéñòâî îáúåêòîâ áîëåå íèçêèõ èåðàðõè÷åñêèõ êëàññîâ (Àðóòþíÿí, 2003, 2008, 74 2010). Â íàñòîÿùåé ðàáîòå ýòà ñõåìà ðàçðàáàòûâàåòñÿ äàëüøå, à íåêîòîðûå èçâåñòíûå íàáëþäàòåëüíûå äàííûå èçó÷àþòñÿ ñ ýòîé òî÷êè çðåíèÿ. До изложения основных идей и результатов данной Главы обратим еще раз внимание на методологию и подход классической науки, в первую очеред космогонии, описывающей образование космических объектов всех иерархических уровней, начиная с атомных ядер и кончая галактиками и скоплениями галактик. Нетрудно видеть, что во всех случаях механизм один и тот же, который построен на гипотезе, что все массивные объекты формируются вследствие слияния объектов меньших масс. В ядерной физике этот процесс называется синтезом, в мире галактик – это мерджинг, а в экстремальных проявлениях он принимает вид галактического “каннибализма”. На иерархическом уровне звезд и планет по сей день используется сценарий, который был известен со времен Канта и Лапласа. Такой подход более выгоден тем, что соответствующие физические процессы достаточно хорошо описываются современной физикой. Альтернативные сценарии, с этой точки зрения, находятся в худшем положении. Дело в том, что они либо не поддерживаются соответствующим механизмом, разработанном на основе современной физики, либо оперируют понятиями, не вполне принятыми наукой. Так как сказанное равным образом касается объектов иерахических классов атомных ядер и галактик, мы начнем рассмотрение проблемы с атомных ядер и химического состава космических объектов (Арутюнян, 2011). Эти два вопроса, а именно, формирование морфологии и химического состава галактик, а также явление распада в атомных ядрах, на наш взгляд, должны быть рассмотрены совместно. В первую очередь, заслуживает внимание тот факт, что друг от друга существенным образом отличаются химические составы звезд населений первого и второго типа: содержание тяжелых элементов (металличность) объектов первого типа намного выше по сравнению с оъектами гало. При исследовании семейства галактик была выявлена однозначная корреляция между светимостью и цветом галактик ранних типов (Sandage, 1972; Visvanathan & Sandage, 1977; Sandage & Visvanathan, 1978a,b; Strom et al, 1976, 1978; Frogel et al, 1978). 75 В последние десятилетия получено достаточно много новых данных по данному вопросу. Уже не может быть сомнений в том, что установлена уверенная корреляция между светимостью и металличностью галактик, по крайней мере, для интервала 10и звездных величин (см., например, Skillman, Kennicutt, & Hodge, 1989; Zaritsky, Kennicutt, Huchra, 1994; Salzer, Lee, Melbourne, et al, 2005; Lee, Skillman, Cannon, et al, 2006 и ссылки в них). Учитывая связь между светимостью и массой галактик (связь масса-светимость), ясно, что данная корреляция выражает более фундаментальную связь между массой галактики и средней металличностью (см., Lequeux, Peimbert, Rayo, et al, 1979; Forbes, Sánchez-Blázquez, Proctor, 2005; Spolaor, Proctor, Forbes, Couch, 2009 и ссылки в них). Можно считать, что в настоящее время считается доказанным, что массивные галактики обладают большей металличностью. Именно последняя коррелация, в том смысле, что чем массивнее галактика, тем больше средняя металличность галактики, по нашему мнению, заключает в себе особо важную информацию о начальных условиях формирования галактик. С другой стороны, каждая отдельная галактика описывается своим характерным распределением химического состава. Градиент металличности в шести галактиках с помощью исследования HII областей впервые обнаружил Сирл (Searle, 1971). Сэндидж и Висванатан (Sandage & Visvanathan, 1978a,b) показали, что у большинства галактик ранних типов центральные части краснeе по сравнению с внешними областями, что объясняется отрицательным градиентом металличности по направлению увеличения радиуса. Примерно в одно и то же время были опубликованы результаты исследований, которые свидетельствовали о наличии градиента металличности в Галактике (см., D’Odorico, Peimbert, Sabbadin, 1976; Janes, 1979). Впоследствии существование градиента металличности в диске Галактики было подтверждено, хотя для величины градиента различными методами были получены разные значения от -0.02 dex кпк-1 до -0.07 dex кпк-1 (см., например, Vilchez, Esteban, 1996; Afflerbach, Churchwell, Werner, 1997; Deharveng, Pea, Caplan, Costero, 2000; Daflon, Cunha, 2004). Естественно, что любой сценарий образования космических объектов должен закономерности. 76 объяснить все наблюдаемые 2.2. Ìåòàëëè÷íîñòü êîñìè÷åñêèõ îáúåêòîâ. Ïîíÿòèå ìåòàëëè÷íîñòè êîñìè÷åñêèõ îáúåêòîâ äëÿ ðàñïðåäåëåèÿ àòîìíûõ ÿäåð èãðàåò òó æå ðîëü, ÷òî è ôóíêöèÿ ñâåòèìîñòè äëÿ îáúåêòîâ áîëåå âûñîêèõ èåðàðõè÷åñêèõ óðîâíåé. Как и распределение по химическому составу, ôóíêöèÿ ñâåòèìîñòè ÿâëÿåòñÿ èíäèêàòîðîì ðàñïðåäåëåíèÿ îáúåêòîâ ïî ìàññàì. Поэтому сравнение химического распределения и функции светимости галактик не должно казаться необоснованным. В этом пункте мы рассмотрим хорошо известные из ядерной физики факты с точки зрения обсуждаемой здесь концепции. Ñîãëàñíî ñòàíäàðòíîìó ñöåíàðèþ ôîðìèðîâàíèÿ íàáëþäàåìîé Âñåëåííîé, ÷åðåç 3 ìèíóòû ïîñëå Áîëüøîãî Вçðûâà были сформированы все протоны и нейтроны (с численным соотношением равным примерно 7:1) и, более того, все свободные нейтроны уже были поглощены. Вследствие этого ïî÷òè âñå âåщåñòâî Âñåëåííîé ñîñòîÿëî èç ÿäåð âîäîðîäà è ãåëèÿ, íàõîäèâøèõñÿ ïðèìåðíî â òîé æå êîëè÷åñòâåííîé ïðîïîðöèè, êîòîðàÿ íàáëþäàåòñÿ ñåãîäíÿ. Ìû çäåñü íå áóäåì îñòàíàâëèâàòüñÿ íà âîïðîñå î ñòåïåíè âíóòðåííåé ñàìîñîãëàñîâàííîñòè òåîðèè Áîëüøîãî âçðûâà è åå íàáëþäàòåëüíîé äîñòîâåðíîñòè. Î ìíîæåñòâå ïðîòèâîðå÷èé è êðèçèñå êîñìîëîãèè, îñíîâàííîé íà ãèïîòåçå Áîëüøîãî âçðûâà, îïóáëèêîâàíî äîñòàòî÷íî ìíîãî ðàáîò (ñì., íàïðèìåð, Burbidge 1971; LaViolette 1986; Bagla, Padmanabhan, Narlikar 1996, è ññûëêè â íèõ). Âìåñòå ñ ýòèì ÷ðåçâû÷àéíî ñëîæíûì îñòàåòñÿ òàêæå è âîïðîñ îáðàçîâàíèÿ îñòàëüíûõ õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ. Ïî ñîâðåìåííûì ïðåäñòàâëåíèÿì, ïðèíÿòûì çà îñíîâó àáñîëþòíûì áîëüøèíñòâîì èññëåäîâàòåëåé, все áîëåå òÿæåëûå àòîìíûå ÿäðà образовались после формирования звезд первого поколения, когда при больших температурах недр этих звезд начались реакции ïîñëåäîâàòåëüíîãî ñëèÿíèÿ ëåãêèõ ÿäåð. Причем различие между химическими составами двух типов звездных населений объясняется тем, что сначала были сформированы звезды, принадлежащие гало, которые впоследствие все взорвались как сверхновые, тем самым обогащая оставшийся “материал”, из которого должны были формироваться звезды второго поколения – население плоской составляющей галактик или населения первого типа. Примерно таким сценарием объясняется также 77 формирование градиента металличности по радиусу в галактиках. Использование сверхновых â êà†åðòâå êîðíè†åðêèõ “ëàáîðàòîðèé” обогащения тяжелыми элементами обосновывается тем общеизвестным наблюдательным фактом, что во время взрыва сверхновых в их спектрах появляются сильные линии тяжелых элементов, в том числе, и радиоактивных. Èçâåñòíî, ÷òî ïðè взрыве ñâåðõíîâой çâåçäà âûáðàñûâàåò çíà÷èòåëüíóþ ÷àñòü âåùåñòâà ñâîèõ âíåøíèõ ñëîåâ, è áëàãîäàðÿ ýòîìó îòêðûâàþòñÿ åå âíóòðåííèå îáëàñòè. Èìåííî òîãäà è íàáëþäàþòñÿ ëèíèè âûøåóêàçàííûõ òÿæåëûõ ýëåìåíòîâ. Однако, при êðèòè÷åñêîì àíàëèçå ñðàçó æå становится ясным, ÷òî нет фактических данных, которые однозначно говорили бы о синтезе тяжелых элементов в недрах звезд. Скорее всего, такое предположение, а также соответсвующие теоретические выкладки являются вынужденным шагом для согласования общей концепции Большого Взрыва с существованием тяжелых ядер. С другой стороны, íåò íèêàêèõ ñâèäåòåëüñòâ, ÷òî ýòè ýëåìåíòû íå ñóùåñòâîâàëè â íåäðàõ çâåçäû с самого начала, à áûëè ñèíòåçèðîâàíû благодаря сжатию первоначального разреженного облака. Тогда, следует допускать, что в недрах звезд физические условия таковы, что обеспечивают необходимые условия для длительного существования тех радиоактивных ядер, линии которых наблюдаются во время взрыва. Следует отметить, что согласно сценарию, основанного на концепции Большого Взрыва вся энергия Вселенной (все виды - от ядерного до энергии разлета галактик) сводится к энергии первоначального взрыва. Тем самым, без особого обсуждения проблемы принимается, что вся энергия, накопленная в любом объекте или в любом объеме Вселенной, потенциальная, термоядерная, лучистая и любой другой формы, является трансформированным результатом единственного акта “энерготворения”. Согласно гипотезе изначально вся эта энергия, которая сегодня наблюдается в различных формах, таким образом, считается, что была представлена в виде кинетической энергии, которой обладало начальное облако. С другой стороны, о том, что тяжелые ядра могли бы существовать изначально, косвенно свидетельствуют также исследования химического состава квазаров и его зависимости от красного смещения данных объектов. Ïåðâûå èññëåäîâàíèÿ óæå ïîêàçûâàëè, ÷òî ñîäåðæàíèå òÿæåëûõ ýëåìåíòîâ èëè, òàê 78 íàçûâàåìàÿ, ìåòàëëè÷íîñòü êâàçàðîâ ñðàâíèìà èëè âûøå ñîëíå÷íîé (Rees, Netzer, Ferland, 1989; Elston, Thompson, Hill, 1994). Áîëåå äåòàëüíîå èçó÷åíèå ìåòàëëè÷íîñòè êâàçàðîâ ïîçâîëèëî âûÿâèòü, ÷òî ñîäåðæàíèå òÿæåëûõ ýëåìåíòîâ óâåëè÷èâàåòñÿ ñ ðîñòîì êðàñíîãî ñìåùåíèÿ ýòèõ îáúåêòîâ (Hamann, Shields, Cohen, et al 1997; Turnshek, 1997; см., также, Hamann, Warner, Dietrich, Ferland 2007), ÷òî íèêàê íå âÿæåòñÿ ñ ïðåäñòàâëåíèÿìè ôîðìèðîâàíèÿ õèìè÷åñêîãî ñîñòàâà â ðàìêàõ ñòàíäàðòíîé ìîäåëè Áîëüøîãî âçðûâà. Íà Ðèñ.2.1 ïðèâåäåíà çàèìñòâîâàííàÿ èç ðàáîòû (Hamann, Shields, Cohen, et al 1997) äèàãðàììà, ïîêàçûâàþùàÿ çàâèñèìîñòü ñîäåðæàíèÿ òÿæåëûõ ýëåìåíòîâ îò êðàñíîãî ñìåùåíèÿ êâàçàðîâ. Рис.2.1. Измеренные отношения линии в квазарах. Пунктирные линии показывают порог отношений, выше которого требуется сверхсолнечное обилие элементов (Hamann, Shields, Cohen, et al 1997). 79 Íåñìîòðÿ íà ñóùåñòâîâàíèå ïðîòèâîáîðñòâóþùèõ êîíöåïöèé î месте квазаров во Вселенной и их физической ïðèðîäå, на котором мы остановимся в Главе 3, ñòîðîííèêè этих êîíöåïöèé åäèíîãëàñíû â òîì, ÷òî êâàçàðû ÿâëÿþòñÿ ðàííåé ñòàäèåé ýâîëþöèè ãàëàêòèê. Òîãäà äëÿ îáåèõ ñòîðîí, ó÷èòûâàÿ ðåçóëüòàòû íàáëþäåíèé î ìåòàëëè÷íîñòè êâàçàðîâ, ñîâåðøåííî íåèçáåæåí âûâîä î òîì, ÷òî â ïðîöåññå ýâîëþöèè ãàëàêòèê óìåíüøàåòñÿ ñîäåðæàíèå òÿæåëûõ ýëåìåíòîâ â âåùåñòâå ýòèõ îáúåêòîâ. Ñ äðóãîé ñòîðîíû, ïðèíèìàÿ âî âíèìàíèå òî îáñòîÿòåëüñòâî, ÷òî èñõîäíûìè îáúåêòàìè äàëüíåéøåé ýâîëþöèè ÿâëÿþòñÿ êâàçàðû, â êîòîðûõ îòíîñèòåëüíîå ñîäåðæàíèå ëåãêèõ ýëåìåíòîâ, à òî÷íåå, âîäîðîäà, ìåíüøå ïî ñðàâíåíèþ ñ ñîëíå÷íûì õèìè÷åñêèì ñîñòàâîì, ýòó æå ìûñëü ìîæíî ñôîðìóëèðîâàòü ïî èíîìó: â ïðîöåññå ýâîëþöèè âåùåñòâà âî Âñåëåííîé ïðîèñõîäèò ïîñòåïåííîå óâåëè÷åíèå îòíîñèòåëüíîãî ñîäåðæàíèÿ âîäîðîäà – ñàìîãî ëåãêîãî ýëåìåíòà. Единственным процессом получения водорода (или других легких элементов) из более тяжелых ядер, является распад. Например, из ядерной физики известно, что в каждом акте деления тяжелых ядер под воздействием тепловых нейтронов возникает случайное число нейтронов. Внизу мы приводим вероятности возникновения нескольких вторичных нейтронов при делении 235 U тепловыми нейтронами из (Bolderman, Hihes, 1985). Таблица 2.1. Вероятности Pn возникновения n вторичных нейтронов N 0 1 2 3 4 5 6 7 Pn 0.0333 0.1745 0.3349 0.3028 0.1231 0.0281 0.0032 0.0001 Вновь возникшие нейтроны сами тоже могут приводить к новым актам деления. Понятно, что математически этот процесс описывается теорией ветвящихся процессов, а физически он увеличивает относительное число легких элементов, с увеличением также энтропии данной наблюдаемой системы. Ýòîò âûâîä, êàê ëåãêî âèäåòü, ñîçâó÷åí ñ àìáàðöóìÿíîâñêèìè èäåÿìè î âàæíåéøåé ðîëè ôðàãìåíòàöèè âåùåñòâà â ïðîöåññå ýâîëþöèè êîñìè÷åñêèõ îáúåêòîâ ðàçëè÷íûõ èåðàðõè÷åñêèõ êëàññîâ. 80 Âûøå ìû óæå îòìåòèëè, ÷òî âûñîêàÿ ìåòàëëè÷íîñòü êâàçàðîâ è åå ðîñò ñ êðàñíûì ñìåùåíèåì ñîçäàåò íîâóþ ïðîáëåìó äëÿ ñòàíäàðòíîé ìîäåëè Áîëüøîãî âçðûâà, åñëè êâàçàðû ñ÷èòàþòñÿ êîñìîëîãè÷åñêèìè îáúåêòàìè. Åñëè æå êâàçàðû ‡âë‡þòð‡ “ëîêàëùìøíè” îáöåêòàíè è âøáðîøåìø èç ‡äåð ãàëàêòèê, òî ððàçñ ñòàíîâèòñÿ î÷åâèäíîé àíàëîãèÿ ñî ñâåðõíîâûìè. Â îäíîì ñëó÷àå ìû íàáëþäàåì îãîëåííûå íåäðà ìàññèâíîé çâåçäû, â äðóãîì – âåùåñòâî, âûáðîøåííîå èç íåäð ãàëàêòè÷åñêîãî ÿäðà. È â îáîèõ ñëó÷àÿõ èìååì äåëî ñ ìåíüøèì, ïî ñðàâíåíèþ ñ ñîëíå÷íûì, ñîäåðæàíèåì ëåãêèõ ýëåìåíòîâ è, â ïåðâóþ î÷åðåäü, âîäîðîäà. Ïîýòîìó, íå ëèøåíî ñìûñëà ïðåäïîëîæèòü, ÷òî â ìàññèâíûõ êîñìè÷åñêèõ îáúåêòàõ (çâåçäàõ, ãàëàêòè÷åñêèõ ÿäðàõ) ñóùåñòâóåò ïîëîæèòåëüíûé ãðàäèåíò ìåòàëëè÷íîñòè â ìàïðàâëåìèè ê ôåìòðñ, à òàêæå ðàäèîàêòèâìøå ‡äðà õàðàêòåðèçñþòð‡ “áîëùøåé ðòàáèëùìîðòùþ” (áîëùøèí ïåðèîäîí ïîëñðàðïàäà) èëè äàæå ÿâëÿþòñÿ ñòàáèëüíûìè. Â èåðàðõè÷åñêîì ñòðîåíèè Âñåëåííîé àòîìíûå ÿäðà è ýëåìåíòàðíûå ÷àñòèöû ÿâëÿþòñÿ îáúåêòàìè íèçøåãî óðîâíÿ, î êîòîðîì íàóêà ðàñïîëàãàåò äîñòàòî÷íî áîãàòûìè äàííûìè, ïîääàþùèìèñÿ ýìïèðè÷åñêîé ïðîâåðêå ñ âûñîêîé ñòåïåíüþ äîñòîâåðíîñòè. Èç ÿäåðíîé ôèçèêè õîðîøî èçâåñòíî (ñì., íàïðèìåð, Øèðîêîâ, Þäèí 1980), ÷òî èç âñåâîçìîæíûõ êîíôèãóðàöèé àòîìíûõ ÿäåð ñ ïðîèçâîëüíûì ñïåêòðîì àòîìíîãî ÷èñëà è ýëåêòðè÷åñêîãî çàðÿäà, â ïðèðîäå ñóøåñòâóåò ëèøü îãðàíè÷åííîå êîëè÷åñòâî ÿäåð, ÷àñòü êîòîðûõ ÿâëÿþòñÿ ðàäèîàêòèâíûìè. Íà õðåñòîìàòèéíîé äèàãðàììå, ïîêàçûâàþùåé çàâèñèìîñòü ÷èñëà ïðîòîíîâ îò ÷èñëà íåéòðîíîâ, ýòè ÿäðà ðàñïîëàãàþòñÿ âäîëü óçêîé ïîëîñû, ÷àñòî íàçûâàåìîé â ëèòåðàòñðå “äîëèìîé ñðòîé†èâîðòè” (Ðèð. 2.2). Äîëèìà ñðòîé†èâîðòè îãðàìè†åìà ñâåðõó è ñ áîêîâ ðàäèîàêòèâíûìè ÿäðàìè, ïðè÷åì íå ñóùåñòâóåò óñòîé÷èâûõ êîíôèãóðàöèé ñ ìàññîâûì ÷èñëîì A>210 (èëè Z>83). Òî åñòü, ñóùåñòâóåò íåêîòîðàÿ ïðåäåëüíàÿ ìàññà, òÿæåëåå êîòîðîé íåò ñòàáèëüíûõ àòîìíûõ ÿäåð. Áîëåå òÿæåëûå ÿäðà âñå ïîäâåðæåíû òîìó èëè èíоìó âèäó ðàñïàäà. Åñëè ïðè ìàññàõ ïîðÿäêà êðèòè÷åñêîé îñíîâíûì âèäîì íåñòàáèëüíîñòè ÿâëÿåòñÿ -ðàñïàä, òî äëÿ ñâåðõòÿæåëûõ ÿäåð óâåëè÷èâàåòñÿ ñå÷åíèå ïðîöåññà äåëåíèÿ ÿäðà, è äåëåíèå ñòàíîâèòñÿ îïðåäåëÿþùèì ìåõàíèçìîì ñáðîñà ëèøíåé ýíåðãèè. Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî ÷åì òÿæåëåå ðàäèîàêòèâíîå àòîìíîå ÿäðî, òåì áîëåå ýôôåêòèâíûì ñòàíîâèòñÿ äåëåíèå â ïðîöåññå îáðàçîâàíèÿ óñòîé÷èâûх ÿäåð. Более того, при дальнейшем увеличении 81 массы радиоактивного ядра, наблюдаются деление не только на две части. С ростом массы эффективное сечение деления на три, а для супертяжелых ядер, на четыре части постепенно становится сравнимым с сечением простого двухчастичного деления. Рис.2.2. «Долина устойчивости» для атомных ядер показана наиболее темной центральной областью, которая доходит до Z=82 и N=126. Ðàäèîàêòèâíîñòü ÿâëÿåòñÿ ñòàòèñòè÷åñêèì ïðîöåññîì è, ñëåäîâàòåëüíî, âñå âåëè÷èíû, õàðàêòåðèçóþùèå ýòîò ïðîöåññ, âûâåäåíû íà îñíîâå ñòàòèñòè÷åñêîãî àíàëèçà ðåçóëüòàòîâ ýêñïåðèìåíòà. Â ÷èñëå òàêèõ âåëè÷èí äîñòàòî÷íî âàæíîå çíà÷åíèå èìååò ïåðèîä ïîëóðàñïàäà T1/2 îïðåäåëåííîãî ñîðòà ÿäåð, êîòîðûé ïðèíÿòî ñ÷èòàòü ïîñòîÿííîé âåëè÷èíîé. Äëÿ -ðàñïàäà, íàïðèìåð, èçâåñòíî è èìååò âàæíîå ïðèêëàäíîå çíà÷åíèå, òàê íàçûâàåìîå, ïðàâèëî Ãåéãåðà-Íåòîëëà, êîòîðîå óñòàíаâëèâàåò çàâèñèìîñòü ìåæäó ïåðèîäîì ïîëóðàñïàäà è ýíåðãèåé E âûáðîøåííîé -÷àñòèöû log T1 / 2  C  D / E , (2.1) ãäå C è D ÿâëÿþòñÿ ïîñòîÿííûìè âåëè÷èíàìè äëÿ ýëåìåíòîâ îäíîãî è òîãî æå ðàäèîàêòèâíîãî ñåìåéñòâà. Èìåííî ñ ïîìîùüþ ýòîãî ñîîòíîøåíèÿ îïðåäåëÿþòñÿ êàê ñàìûå êîðîòêèå, òàê è ñàìûå áîëüøèå ïåðèîäû ïîëóðàñïàäà. Ôèçè÷åñêèé ñìûñë ïðàâèëà Ãåéãåðà-Íåòîëëà ÷ðåçâû÷àéíî ïðîçðà÷åí. Îíî îçíà÷àåò, ÷òî äëÿ ÿäåð 82 äàííîãî ñåìåéñòâà òåì áîëüøå ýíåðãèÿ âûáðîøåííîé -÷àñòèöû, ÷åì ìåíüøå ïåðèîä åãî ïîëóðàñïàäà. Î÷åâèäíî, ÷òî ýòî æå ïðàâèëî ìîæåò áûòü èíòåðïðåòèðîâàíî ñ ïîìîùüþ äðóãîé ïðè÷èííî-ñëåäñòâåííîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè - ÷åì ìåíüøå ïåðèîä ïîëóðàñïàäà, òåì áîëüøå ýíåðãèÿ âûáðîøåííîé -÷àñòèöû. Íî, ñ äðóãîé ñòîðîíû, âåêîâîå ïîñòîÿíñòâî ïåðèîäà ïîëóðàñïàäà ïðèíÿòî a priori, à â äåéñòèòåëüíîñòè ìû ìîæåì ëèøü óòâåðæäàòü, ÷òî çà ñòîëåòíûé ïåðèîä ïîñëå îòêðûòèÿ ðàäèîàêòèâíîñòè ýêñïåðèìåíòàëüíî íå îáíàðóæåíî çàìåòíûõ èçìåíåíèé ðàññìàòðèâàåìîé ñòàòèñòè÷åñêîé âåëè÷èíû. Òàêèì îáðàçîì, ðàäèîàêòèâíîñòü âñåãäà ñ÷èòàëàñü ñòàòèñòè÷åñêè ñòàöèîíàðíûì ÿâëåíèåì, õîòÿ íåò âåñêèõ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ ôàêòîâ, êîòîðûå áû äîêàçûâàëè íåâîçìîæíîñòü îáðàòíîãî. Ôàêòè÷åñêè íèêîãäà ñåðüåçíî íå áûë ðàññìîòðåí ìåõàíèçì äèíàìè÷åñêîé ýâîëþöèè àòîìíûõ ÿäåð. Îíè ñ÷èòàþòñÿ íåèçìåííûìè ñ ñàìîãî íà÷àëà îáðàçîâàíèÿ Âñåëåííîé è õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ. Òîãäà ÷ðåçâû÷àéíî âàæíûì ñòàíîâèòñÿ âîïðîñ, êàê ñòðîãî ïîä÷èíÿþòñÿ ÿäðà ýòèõ ýëåìåíòîâ ïðàâèëó Ãåéãåðà-Íåòîëëà. Äðóãèìè ñëîâàìè, ñ òî÷êè çðåíèÿ ôóíäàìåíòàëüíûõ ñâîéñòâ ýâîëþöèè âåùåñòâà êîëîññàëüíîå çíà÷åíèå ïðèîáðåòàåò âîïðîñ î òîì, ÿâëÿåòñÿ ëè ïðàâèëî Ãåéãåðà-Íåòîëëà óíèâåðñàëüíûì è îïèñûâàþòñÿ ëè èí òå æå ‡äðà, åðëè îìè ìàõîä‡òð‡ â ñðëîâè‡õ “áîëùøåé àêòèâìîðòè”. Ïîòîíñ †òî èìåííî îò ýòîãî çàâèñèò: èìååò ëè âûøåóêàçàííîå ïðàâèëî òàêæå è íåÿâíûé ýâîëþöèîííûé ñìûñë. 2.3. Çàâèñèìîñòü ìåòàëëè÷íîñòè îò ìàññû îáúåêòîâ, ìîðôîëîãèè è ìåñòà. Îáøåèçâåñòåí òîò ôàêò, ÷òî çâåçäû ïðèíàäëåæàùèå äèñêîâîìó ñîñòàâëÿþùåìó è ãàëî íàøåé Ãàëàêòèêè ÷åòêî ðàçëè÷àþòñÿ ïî ìåòàëëè÷íîñòè – ìåòàëëè÷íîñòü îáúåêòîâ ãàëî íàìíîãî íèæå ïî ñðàâíåíèþ ñ àíàëîãè÷íûìè îáúåêòàìè äèñêîâîé ñîñòàâëÿþùåé. Â äàëüíåéøåì áûëî ïîêàçàíî, ÷òî è â äðóãèõ ãàëàêòèêàõ íàáëþäàåòñÿ àíàëîãè÷íîå ðàçëè÷èå. Èìåííî эòà наблюдаемая êàðòèíà ñòàëà глаâíûì ïîäñïîðüåì äëÿ ïðåäëîæåíèÿ общепринятого в настоящее время ôèçè÷åñêîãî ìåõàíèçìà îáîãàùåíèÿ òÿæåëûìè ýëåìåíòàìè âåùåñòâà äèñêîâîé ñîñòàâëÿþùåé. 83 Èíòåðåñíî, ÷òî ãðàäèåíò öâåòà åùå ñèëüíåå âûðàæàåòñÿ â áàëäæàõ ñïèðàëüíûõ ãàëàêòèê (ñì., íàïðèìåð, Wirth 1981; Wirth & Shaw 1983). Ýòè æå ýôôåêòû î÷åíü õîðîøî ïðîñëåæèâàþòñÿ òàêæå è ïðè ñïåêòðîñêîïè÷åñêèõ èññëåäîâàíèÿõ ìåòàëëè÷íîñòè (Faber 1973; Terlevich et al 1981; Tonry & Davis 1981). Áîëåå òîãî, âî ìíîãèõ äèñêîâûõ ãàëàêòèêàõ âûÿâëåí ãðàäèåíò ìåòàëëè÷íîñòè â äèñêå. Òàêîé ãðàäèåíò èçâåñòåí è äëÿ íàøåé Ãàëàêòèêè. Наряду со ссылками, приведенными во Введении настоящей Главы следует особо отметить те результаты, которые получены на основе исследований металличности цефеид нашей Галактики (Harris, 1981, 1984; Andrievsky, Kovtyukh, Luck, et al 2002a, 2002b; Andrievsky, Luck, Martin, et al 2004; Luck, Gieren, Andrievsky, et al 2003; Luck, Kovtyukh, Andrievsky, 2006; Lemasle, Francois, Bono, et al 2007), которые дают наиболее однородные данные – порядка -0.06 ÷ -0.07 dex кпк-1. Более того, за последнее десятилетие получено значительное количество наблюдательных данных, свидетельствующих о том, что упомянутые два эффекта появляются совместно, в том смысле, что чем массивнее галактика, тем круче ее градиент металличности. С другой стороны, крутизна градиента существенно меняется в зависимости от расстояния центра галактики, причем на больших расстояниях градиент становится более плоским (см., например, Lemasle, Piersimoni, Pedicelli, et al, 2008; Maciel, Costa, 2009 и ссылки в них). В классическом едином сценарии галактики формируются в, так называемом, диссипативном коллапсе (Larson, 1974; Arimotho, Yoshii, 1987), где каждая звезда двигается по своей орбите, и не происходит смешение. Согласно данному механизму сначала óîðíèðîâàëèðü çâåçäû ãàëî, êîòîðûå были первыми космическими объектами, которые в своих недрах синтезировали тяжелые атомные ядра. Этот же сценарий требует, чтобы все эти звезды первого поколения в дальнейшем были взорваны в качестве сверхновых для обогащения оставшегося вещества дозвездных облаков тяжелыми элементами. Обогощенный металлами газ течет к центру, который является потенциальной ямой для данной галактики, тем самым создавая отрицательный градиент металличности в галактике. Такие же градиенты получаются также в результате применения конкурирующего механизма формирования галактик на основе иерархического группирования, согласно чему 84 большие галактики образуются вследствие слияния более мелких объектов (см., например, Cole, Aragon-Salamanca, Frenk, 1994). На наш взгляд, наряду с наличием градиента металличности в галактиках, существенное значение для понимания формирования химического состава космических объектов, имеет четко выраженная зависимость металличности галактик от их светимости (массы) (для ссылок смотри Введение настоящей Главы). В рамках рассматриваемой нами парадигмы такая зависимость объясняется достаточно естественным образом. Именно этот механизм, с другой стороны, позволяет объяснять также и существование отрицательного градиента металличности в галактиках, оставаясь в рамках предположения о том, что униварсальное расширение является физической реальностью, и этому расширению подчиняется также и вещество. Если в наших рассуждениях принимается, что пространственное расширение провоцирует также и последующее расширение космических объектов принадлежащих всем уровням космической иерархии мироздания, то согласующаяся физическая картина эволюции материальных объектов, по крайней мере, феноменологически, будет иметь следующий вид. Следует с самого начала отметить, что в любой момент времени в космической иерархии объектов должно существовать некоторое распределение по массам, которое со стороны больших масс ограничивается вполне определенной величиной, характерной для данного времени (таковыми в нашу эпоху являются галактики cD типа). В силу того, что материальные объекты следуют расширению пространства с определенным опозданием, они несут в себе также и “вмороженный пространственный масштаб”, который, с другой стороны, является реликтовой характеристикой Вселенной на данный период эволюции. Вследствие расширения пространства в любом объекте накапливается потенциальная энергия (см. формулы (1.24)-(1.27) Главы 1). Мы уже упомянули в Главе 1 о явлении “вмороженности пространственного масштаба в веществе”, что является следствием существования сил притяжения различных типов между частицами любого материального объекта. Это просто означает, что в процессе универсального расширения пространства те объемы, которые наполнены материей, следуют за этим процессом с некоторым 85 опозданием, так как требуется дополнительная работа для преодоления сил взаимного притяжения частиц данного вещества. С другой стороны ясно, что чем больше масса объекта или системы объектов, тем сильнее “сопротивление” материи в объеме, занимаемом объектом. Тогда, оставаясь в рамках рассматриваемой парадигмы, можно утверждать, что эволюция химического состава карликовых галактик происходит быстрее, чем гигантских галактик того же морфологического типа. Ðåçêîå ðàçëè÷èå между çíà÷åíèÿми ìåòàëëè÷íîñòè ãèãàíòñêèõ è êàðëèêîâûõ ãàëàêòèê, ïðèíàäëåæàøèõ îäíîìó è òîìó æå õàááëîâñêîìó êëàññó äîñòàòî÷íî õîðîøî èçâåñòíî (см. Рис. 2.3). Èìåííî ýòî íå ïîçâîëèëî äàëüíåéøåå ðàçâèòèå ãèïîòåçû î òîì, ÷òî øàðîâûå ñêîïëåíèÿ â ãàëàêòèêàõ ÿâëÿþòñÿ çàõâà÷åíнûå ñ ïîëÿ êàðëèêîâûìè ñôåðîèäàìè. Øàðîâûå ñêîïëåíèÿ â ãèãàíòñêèõ ãàëàêòèêàõ îòëè÷àþòñÿ âûñîêîé ìåòàëëè÷íîñòüþ, что свойственно для галактик таких масс, à ñîñåäíèå êàðëèêîâûå ñôåðîèäû áåäíû òÿæåëûìè ýëåìåíòàìè. Рис.2.3. Зависимость металличности галактик в зависимости от массы (светимости) галактик (Рисунок заимствован из работы Zaritsky, Kennicutt, Huchra, 1994). Отрицательный градиент металличности в каждой отдельно взятой галактике легко может быть интерпретирован на основе следующих соображений. Наш сценарий образования космических объектов, также может называться иерархическим, имея в виду то обстоятельство, что вследствие распада в составе 86 объектов более высоких иерархических классов формируются объекты низших иерахических уровней. То есть, морфология, кинематические особенности объекта или системы объектов формируется параллельно с образованием объектов низших классов, которые отделяются от “основного тела” объекта высшего иерархического класса. Отделение происходит вследствие постоянного накопления энергии, благодаря непрерывной работе универсального расширения с ускорением. Заметим также, что расширение совершает определенную работу и накопливает энергию во всем объема тела, а эта накопленная энергия может быть освобождена через поверхность объекта. Для сферического объекта отношение выработанной и выброшенной энергий пропорционально радиусу объекта, то есть, оно увеличивается с его размерами. К этому вопросу мы вернемся в следующем параграфе, в связи с проблемами связанными с cD галактиками. А сейчас рассмотрим возможные пути освобождения от добавочной энергии. Одним из таких путей может служить испарение от поверхности такого объекта в виде некоторых сгустков материи. В зависимости от количества полученной энергии данный сгусток может покинуть материнское тело или может приобрести некоторую орбиту вокруг материнского тела. Для сферического невращающегося объекта этот процесс происходит изотропно. И поэтому в любой момент времени мы будем наблюдать остаток от центрального (материнского) объекта, окруженного роем тел низшего иерархического уровня. Об объектах данного роя можно сказать, что чем ближе объект к материнскому телу, тем позднее он покинул его в среднем. Чем позднее объект удалился от материнского тела, в которое вморожен пространственный масштаб более ранней эпохи, тем меньше было времени для формирования легких ядер, и, в частности, свободных нейтронов или протонов, которые впоследствии превращаются в атомы водорода. Нетрудно видеть, что такой механизм приводит к формированию негативного градиента металличности. Если объект обладает ненулевым вращательным моментом, то кроме ускоряющегося расширения, которое происходит изотропно, добавляется новая сила, которая максимальная в экваториальной плоскости. Не вдаваясь в подробности, здесь приведем лишь следующее физическое соображение. Тот факт, 87 что в экваториальной плоскости появляется добавочная сила, создает ситуацию, когда, при выполнении условия отрыва, выброс сгустка материи происходит именно в экваториальной плоскости. Если масса материнского основного тела большая, чтобы она обеспечила выброс вещества на достаточно длительное время, выброс с вращением формирует классический спиральный рукав. Если масса основного тела не достаточно большая, то выброс может быть приостановлен, с последующим новым выбросом. В этой связи полезно вкратце остановиться на сравнительно новой классификации спиральных рукавов, в которой они разделяются на классические или симметричные и фрагментарные или обрывочные типы (Elmegreen, Elmegreen, 1982; 1984). Во фрагментарных галактиках нет симметричных рукавов, они состоят из отдельных кусочков спиралей. Разделение по данному свойству выявляет очень интересные особенности. Наиболее существенным на наш взгляд является заключение о том, что классические спиральные галактики с отчетливо выраженными двумя рукавами своими размерами в среднем на 1.5 раза превосходят фрагментарные галактики (Elmegreen, Elmegreen,1987). Такая картина, по крайней мере, в первом приближении согласуется с ожидаемой структурой, описанной нами выше. Однако нет сомнения, что для более уверенного описания механизма требуется детальное рассмотрение задачи. 3.4. Êèíåìàòèêà ñêîïëåíèé ãàëàêòèê â ñâåòå àìáàðöóìÿíîâñêèõ ñîáûòèé. Õîðîøî èçâåñòåí ôàêò, ÷òî ñïèðàëüíûå è èððåãóëÿðíûå ãàëàêòèêè â ñêîïëåíèÿõ òÿãîòåþò ê ïåðèôåðèÿì ñêîïëåíèé, òîãäà êàê ýëëèïòè÷åñêèå è ëèíçîîáðàçíûå ïîêàçûâàþò î÷åâèäíóþ êîíöåíòðàöèþ ê öåíòðó (Dressler, 1980). Òàêàÿ ñåãðåãàöèÿ ïî ìîðôîëîãè÷åñêèì òèïàì, êîòîðàÿ õîðîøî âèäíà â ñêîïëåíèÿõ ëþáîãî òèïà, î÷åíü ÷àñòî ïðåäñòàâëÿåòñÿ êàê ðåçóëüòàò âëèÿíèÿ îêðóæàþùåé ñðåäû íà ôîðìèðîâàíèå ìîðôîëîãè÷åñêîãî òèïà. È äåéñòâèòåëüíî, íàáëþäàòåëüíûå ôàêòû â äàííîì ñëó÷àå íàëèöî - ÷åì ïëîòíåå îêðóæàþùàÿ ñðåäà, òåì áîëüøå âåðîÿòíîñòü òîãî, ÷òî ãàëàêòèêè â äàííîì îáúåìå áóäóò ïðèíàäëåæàòü ê ðàííèì òèïàì. Äàííàÿ çàêîíîìåðíîñòü ïðîäîëæàåòñÿ, êîãäà ïåðåõîäèì â îáùåå ïîëå, ãäå ìîðôîëîãè÷åñêèé 88 ñîñòàâ ãàëàêòèê íàïîìèíàåò ñàìûå äàëåêèå ïåðèôåðèè ñêîïëåíèé ñ áîëåå ÷åì 60 ïðîöåíòàìè ãàëàêòèê ïîçäíèõ òèïîâ (Bahcall, 1977). Òàêèì îáðàçîì, åñòü äâå î÷еâèäíûå êîððåëÿöèè – ïåðåõîä îò ðàííèõ òèïîâ ãàëàêòèê ê áîëåå ïîçäíèì òèïàì ïðîèñõîäèò êàê ïî ìåðå óìåíüøåíèÿ ïëîòíîñòè ãàëàêòèê (íà ÷òî îáðàùàåò âíèìàíèå àáñîëþòíîå áîëüøèíñòâî èññëåäîâàòåëåé), òàê è ñ óâåëè÷åíèåì ðàññòîÿíèÿ îò öåíòðàëüíûõ ÷àñòåé ñêîïëåíèé èëè ëîêàëüíûõ ìàêñèìóìîâ ïëîòíîñòè. Ïîñòàíîâêà ïðîáëåìû êàæåòñÿ äîñòàòî÷íî ïðîçðà÷íîé – ìîæåò ëè áûòü íàéäåíà èñòèííàÿ è îáùàÿ ïåðâîïðè÷èíà ýòèõ íàáëþäàåìûõ êîððåëÿöèé? Èçâåñòíî òàêæå, ÷òî â ñêîïëåíèÿõ äèñïåðñèÿ ñêîðîñòåé äëÿ ñïèðàëüíûõ è èððåãóëÿðíûõ ãàëàêòèê áîëüøå ïî ñðàâíåíèþ ñ ýëëèïòè÷åñêèìè è ëèíçîîáðàçíûìè (Sodre, Capelato, Steiner, Mazure, 1989). Ýòî õîðîøî âèäíî èç äàííûõ, ïðèâåäåííûõ â Òàáëèöå 1, â êà÷åñòâå èëëþñòðàöèè ñîñòàâëåííîé äëÿ ýëëèïòè÷åñêèõ, ëèíçîîáðàçíûõ, ñïèðàëüíûõ è èððåãóëÿðíûõ ãàëàêòèê ñêîïëåíèÿ â Äåâå. Ñ ýòîé öåëüþ èñïîëüçîâàí êàòàëîã, îïóáëèêîâàííûé Áèíãåëè, Ñýíäèäæåì è Òàììàíîì (Binggeli, Sandage, Tammann, 1985), à àíàëèç ïðîвåäåí äëÿ ïîäâûáîðîê, îòîáðàííûõ êàê ïî ãåîìåòðè÷åñêîìó ïðèíöèïó (êîíöåíòðè÷åñêèå êîëüöà âîêðóã ãàëàêòèêè Ì87 øèðèíîé â 1 ãðàäóñ – ñòîëáöû (1)-(6)), òàê è ïî ñâòèìîñòè (ñòîëáöû (7)-(12)). Òàáëèöà 3.1. Ñðåäíèå õàðàêòåðèñòèêè ãàëàêòèê ñêîïëåíèÿ â Äåâå: (1) êîëüöî ñ öåíòðîì, ñîâïààäàþùèì ñ Ì87, (2) êîëè÷åñòâî ãàëàêòèê â êîëüöå, (3) ñðåäíèå ñêîðîñòè è (4) èõ äèñïåðñèè, (5) ñðåäíèå çâåçäíûå âåëè÷èíû è (6) èõ äèñïåðñèè, (7) èíòåðâàë çâåçäíûõ âåëè÷èí è (8) êîëè÷åñòâî ãàëàêòèê â äàííîì èíòåðâàëå, (9) ñðåäíèå ñêîðîñòè è (10) èõ äèñïåðñèè, (11) ñðåäíåå ðàññòîÿíèå ãàëàêòèê îò öåíòðà è (12) äèñïåðñèè ðàññòîÿíèé. À. Ýëëèïòè÷åñêèå ãàëàêòèêè. r N (r ) v  (v ) m  (m) m N m v  (v ) r  (r ) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 22 1188. 723. 14.7 1.6 9 12 7 1182. 546. 2.7 1.9 2 27 1038. 920. 14.6 1.7 12 14 15 1164. 537. 2.6 1.8 89 3 15 985. 527. 14.5 1.2 14 15 43 1213. 584. 2.7 1.5 4 17 932. 619. 14.6 0.9 15 16 28 1027. 717. 2.5 2.1 5 15 1140. 321. 14.4 1.7 >16 11 538. 942. 1.5 1.0 >5 8 1328. 435. 14.0 1.6 All 104 1082. 677. 14.5 1.5 104 1082. 677. 2.5 1.7 Á. Ëèìçîîáðàçìûå ãàëàêòèêè 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 3 729. 511. 13.5 0.2 9 12 16 925. 475. 3.1 1.9 2 18 909. 538. 13.0 1.7 12 13 15 1343. 432. 3.6 1.2 3 9 1022. 637. 12.9 1.0 13 14 13 1095. 512. 2.5 1.5 4 16 1376. 558. 13.4 1.5 14 15 25 1100. 619. 3.5 1.4 5 15 1187. 387. 13.6 1.3 >15 3 927. 340. 4.2 2.1 >5 11 1094. 466. 13.0 1.7 All 72 1105. 532. 13.2 1.4 72 1105. 532. 3.3 1.5 Â. Ñïèðàëüìûå ãàëàêòèêè r N (r ) v  (v ) m  (m) m N m v  (v ) r  (r ) 1 6 1053. 768. 12.8 1.3 10 12 22 1126. 913. 3.5 1.6 2 21 823. 939. 13.4 1.7 12 13 34 1047. 653. 3.1 1.5 3 20 1043. 747. 13.3 1.6 13 14 36 904. 709. 3.7 1.7 4 34 984 732. 12.9 1.3 14 15 32 1002. 708. 4.2 1.6 5 31 1088. 736. 13.6 1.4 >15 12 917. 626. 3.3 2.0 >5 24 1006. 560. 13.6 1.1 All 136 1000. 735. 13.3 1.4 136 1000. 736. 3.6 1.7 m N m v  (v ) r  (r ) Ã. Èððåãñëÿðìûå ãàëàêòèêè r N (r ) v  (v ) 2 6 1244. 1039. 15.8 1.2 10 12 0 - - - - 3 12 1212. 746. 13 14 0 - - - - m  (m) 16.2 1.2 90 4 13 936 732. 16.1 1.3 14 15 0 - - - - 5 13 1088. 793. 15.8 1.2 >15 59 1187. 784. 4.0 1.7 >5 15 1305. 843. 16.2 1.1 All 59 1187. 784. 16.0 1.1 59 1187. 784. 4.0 1.7 Íåñìîòðÿ íà òî, ÷òî ñòàòèñòèêà íå î÷åíü áîëüøàÿ, ìîæíî çàìåòèòü ñëåäóþùèå ñëàáûå òåíäåíöèè: à) Ñðåäíÿÿ ñêîðîñòü ýëëèïòè÷åñêèõ ãàëàêòèê ñëåãêà, íî ìîíîòîííî óìåíüøàåòñÿ ïðè óäàëåíèè îò öåíòðàëüíîé ãàëàêòèêè äî ðàññòîÿíèя 4õ ãðàäóñîâ, çàòåì äîñòàòî÷íî ðåçêî ðàñòåò; á) Äî òàêîãî æå ðàññòîÿíèÿ ñðåäíÿÿ ñêîðîñòü ëèíçîîáðàçíûõ ãàëàêòèê ìîíîòîííî è çíà÷èòåëüíî ðàñòåò, ïîñëå ÷åãî óáûâàåò; â) Ñïèðàëüíûå ãàëàêòèêè íå ïîêàçûâàþò êàêóþ-ëèáî îùóòèìóþ òåíäåíöèþ; ã) Ïîäãðóïïà èððåãóëÿðíûõ ãàëàêòèê, êîòîðûå ÿâëÿþòñÿ êàê ñàìûìè ñëàáûìè, òàê è íàèáîëåå ìàëî÷èñëåííûìè, ïîâòîðÿåò ïîâåäåíèå ïåðâîé ïîäãðóïïû. Êàðòèíà åùå áîëåå çàïóòàíà, åñëè ó÷èòûâàþòñÿ äèñïåðñèè ñêîðîñòåé - â äâóõ âûáîðêàõ, à èìåííî, ó ýëëèïòè÷åñêèõ (êîýôôèöèåíò êîððåëÿöèè -0.79) è ñïèðàëüíûõ ( -0.74) ãàëàêòèê íàáëþäàåòñÿ çàìåòíîе óìåíüøåíèå äèñïåðñèè íà áîëüøèõ ðàññòîÿíèÿõ îò öåíòðàëüíîé ãàëàêòèêè. Ó ëèíçîîáðàçíûõ è èððåãуëÿðíûõ ãàëàêòèê ýòó òåíäåíöèþ î÷åíü òðóäíî çàìåòèòü (ñîîòâåòñòâåííî, -0.48 è -0.44). Â ñðåäíåì äèñïåðñèÿ ñêîðîñòåé áîëüøå äëÿ ïîçäíèõ òèïîâ ãàëàêòèê, íî ñðåäíÿÿ ñêîðîñòü ýëëèïòè÷åñêèõ è ëèíçîîáðàçíûõ ãàëàêòèê (ðå÷ü èäåò î ëó÷åâîé ñêîðîñòè, èçìåðåííîé â ñèñòåìå íàáëþäàòåëÿ) áîëüøå ïî ñðàâíåíèþ ñî ñïèðàëüíûìè, íî ìåíüøå ñðåäíåé ñêîðîñòè èððåãóëÿðíûõ ãàëàêòèê. Îñòàíîâèìñÿ íà åùå îäíîé îñîáåííîñòè ðàñïðåäåëåíèÿ ãàëàêòèê ïî ñêîðîñòÿì, êîòîðóþ ìîæíî çàìåòèòü óæå íà îñíîâå ñðàâíåíèÿ ñâîäíûõ òàáëèö. Ìû âû÷èñëèëè ñðåäíèå çíà÷åíèÿ ñêîðîñòåé âûøå ðàññìîòðåííûõ ÷åòûðåõ òèïîâ, ðàçäåëèâ èõ íà äâå ãðóïïû – ïîêàçûâàþùèõ ñêîðîñòè ìåíüøå (ãàëàêòèêè ñ ìåíüøèìè ñêîðîñòÿìè - ÃÌÑ) è áîëüøå (ãàëàêòèêè ñ áîëüøèìè ñêîðîñòÿìè - ÃÁÑ) ñêîðîñòè Ì87. Â ðåçóëüòàòå ïîëó÷àåì (646; 1712) äëÿ ýëëèïòè÷åñêèõ, (792; 1628) äëÿ ëèíçåâèäíûõ, (616; 1951) äëÿ ñïèðàëüíûõ è (605; 1924) äëÿ èððåãóëÿðíûõ ãàëàêòèê. Ñëåäóåò îòìåòèòü, îäíàêî, ÷òî ñðàâíèòåëüíî íåáîëüøîå çíà÷åíèå 646 êì/ñåê (êîòîðîå ìàëî îòëè÷àåòñÿ îò àíàëîãè÷íûõ âåëè÷èí, ïîëó÷åííûõ äëÿ ãàëàêòèê 91 ïîçäíèõ òèïîâ), ïðèâåäåííîå äëÿ ýëëèïòè÷åñêèõ ÃÌÑ, ñóùåñòâåííî çàíèæåíî èç-çà íàëè÷èÿ ãðóïïû êàðëèêîâûõ ãàëàêòèê, ñðåäíÿÿ ñêîðîñòü êîòîðûõ íàìíîãî íèæå ïî ñðàâíåíèþ ñî ñðåäíåé ñêîðîñòüþ áîëåå ÿðêèõ ãàëàêòèê. Äîñòàòî÷íî ñêàçàòü, ÷òî ñîîòâåòñòâóþùèå ñêîðîñòè äëÿ ýëëèïòè÷åñêèõ ãàëàêòèê ñëàáåå 15m ñîñòàâëÿþò ïàðó (341; 1598), à äëÿ ãàëàêòèê ñ m>16m - (198:1956). Êîãäà ãàëàêòèêè ñ m>15m èñêëþ÷àþòñÿ èç äàííîé ïîäãðóïïû, ðàññìàòðèâàåìûå íàìè ñðåäíèå ñêîðîñòè ãîðàçäî áëèæå ê ñêîðîñòè öåíòðàëüíîé ãàëàêòèêè, è ïî÷òè ñîâïàäàþò ñ àíàëîãè÷íûìè âåëè÷èíàìè, âû÷èñëåííûìè äëÿ ëèíçîîáðàçíûõ ãàëàêòèê (762; 1648). Îá îáîñíîâàíèè èñêëþ÷åíèÿ ñëàáûõ ýëëèïòè÷åñêèõ ãàëàêòèê èç ïîäâûáîðêè ðå÷ü ïîéäåò íèæå, à çäåñü çàìåòèì ëèøü, ÷òî, íàïðèìåð, ó ñïèðàëüíûõ ãàëàêòèê íåò òàêîãî ðàçèòåëüíîãî îòëè÷èÿ ñêîðîñòåé ñëàáûõ ãàëàêòèê îò îáùåé ïîäâûáîðêè. Áîëåå òîãî, åñëè ñðàâíèòåëüíî áîëåå ìàëî÷èñëåííûå ñëàáûå ãàëàêòèêè ñ m>15m èñêëþ÷àþòñÿ èç âûáîðêè ñïèðàëüíûõ ãàëàêòèê, ðàçíîñòü ìåæäó ñðåäíèìè ñêîðîñòÿìè ÃÌÑ è ÃÁÑ óâåëè÷èâàåòñÿ. Òî åñòü, èñêëþ÷åíèå ñëàáûõ îáúåêòîâ èç îáîèõ ïîäâûáîðîê äåëàåò áîëåå îò÷åòëèâûì ðàçëè÷èå ìåæäó êèíåìàòè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè ýëëèïòè÷åñêèõ è ñïèðàëüíûõ ãàëàêòèê. Òàêèì îáðàçîì, ìèíèìàëüíàÿ è ìàêñèìàëüíàÿ ñðåäíèå ñêîðîñòи (â ñèñòåìå Ì87) ïðèíàäëåæàò ñïèðàëüíûì è èððåãóëÿðíûì ãàëàêòèêàì, êîòîðûå, ñ äðóãîé ñòîðîíû, ïîêàçûâàþò íàèáîëüøèå ñðåäíèå ðàññòîÿíèÿ îò öåíòðàëüíîé ãàëàêòèêè (ñîîòâåòñòâåííî 3.6 è 4.0 ãðàäóñîâ, тогда как â ñëó÷àå ýëëèïòè÷åñêèõ è ëèíçîîáðàçíûõ ãàëàêòèê - 2.5 è 3.3). Äðóãèìè ñëîâàìè, èìåííî ïåðèôåðèéíûå ãàëàêòèêè îáëàäàþò íàèáîëüøåé ñðåäíåé ñêîðîñòüþ (-642; 693 è -653; 666 ñîîòâåòñòâåííî) îòíîñèòåëüíî öåíòðàëüíîé ãàëàêòèêè. Íàèìåíüøóþ æå ðàçíîñòü ïîêàçûâàþò ëèíçîîáðàçíûå (-466; 370) è ýëëèïòè÷åñêèå (-425; 448) ãàëàêòèêè. 3.5. Íàëè÷èå ðàäèàëüíûõ ñêîðîñòåé Òîò ôàêò, ÷òî ñðåäíèå ñêîðîñòè ïî îòíîøåíèþ ê öåíòðàëüíîé ãàëàêòèêå ÿâíûì îáðàçîì îòëè÷àþòñÿ äðóã îò äðóãà äëÿ ñïèðàëüíûõ è èððåãèëÿðíûõ ãàëàêòèê (âûñîêîñêîðîñòíûå ãàëàêòèêè - ÂÑÃ) ñ îäíîé ñòîðîíû è äëÿ ýëëèïòè÷åñêèõ (за èñêëþ÷åíèåì ñëàáûõ ãàëàêòèê) è ëèíçîîáðàçíûõ ãàëàêòèê (íèçêîñêîðîñòíûå 92 ãàëàêòèêè - ÍÑÃ) ñ äðóãîé ñòîðîíû, äàåò î÷åíü âåñêèé ïîâîä äëÿ áîëåå ïîäðîáíîãî èçó÷åíèÿ ýòîãî ýôôåêòà. Ñ ýòîé öåëüþ ìû îïðåäåëèëè è ñðàâíèëè ñðåäíèå çíà÷åíèÿ ñêîðîñòåé äëÿ ÃÌÑ è ÃÁÑ â òåõ æå êîëüöàõ, äëÿ êîòîðûõ ïðèâåäåíû äàííûå â Òàáëèöå 1. Ñîîòâеòñòâóþùèå äàííûå, ïðèâåäåнíûå â Òàáëèöå 2, îïðåäåëåíû ïîñëå èñêëþ÷åíèÿ ãàëàêòèê ñëàáåå 15-îé âåëè÷èíû. Ýòî íå êàñàåòñÿ èððåãóëÿðíûõ ãàëàêòèê, òàê êàê âñå îáúåêòû ýòîé ïîäâûáîðêè î÷åíü ñëàáû è áåç èñêëþ÷åíèÿ âñå ïîïàäàþò ïîä ýòî óñëîâèå. Òàáëèöà 2.2. Ïåðâûé ñòîëáåö ïîêàçûâàåò íîìåð êîëüöà, âåëè÷èíû v min è v max ïîêàçûâàþò ñðåäíèå çíà÷åíèÿ ñêîðîñòåé ÃÌÑ è ÃÁÑ, ñîîòâåòñòâåííî, â ñêîáêàõ îáîçíà÷åíû êîëè÷åñòâà ãàëàêòèê â äàííîì êîëüöå, â ïîñëåäíåé ñòðîêå ïðèâåäåí êîэôôèöèåíò êîððåëÿöèè ìåæäó ïåðâûì è äàííûì ñòîëáöàìè. r Ýëëèïòè÷åñêè Ëèíçîîáðàçíûå Ñïèðàëüíûå Èððåãèëÿðíûe å 1 2 3 4 5 6  v min v max v min v max v min v max v min v max (n) (n) (n) (n) (n) (n) (n) (n) -447 510 -529 - -841 430 - - (6) (6) (3) (3) (3) -403 542 -618 167 -924 786 -886 858 (5) (8) (11) (7) (12) (6) (3) (11) -505 285 -556 404 -728 556 -525 912 (7) (4) (6) (3) (8) (8) (8) (4) -685 627 -365 494 -664 557 -834 497 (10) (3) (7) (9) (23) (10) (8) (5) -195 184 -286 357 -653 594 -532 442 (6) (4) (10) (5) (17) (11) (6) (7) -69 465 -467 387 -472 583 -602 798 (3) (3) (6) (4) (19) (5) (8) (7) 0.56 -0.31 0.64 0.52 0.89 0.05 0.52 -0.45 93 Ïîëó÷åííûå â ïðåäûäóùåì ïàðàãðàôå êîððåëÿöèè ìîãóò áûòü èíòåðïðåòèðîâàíû ñëåäóþùèì îáðàçîì: ÷åì äàëüøå íàõîäÿòñÿ ãàëàêòèêè îò öåíòðàëüíîé ãàëàêòèêè (ñïèðàëüíûå è èððåãóëÿðíûå), òåì áîëüøå èõ ñðåäíÿÿ ñêîðîñòü ïî îòíîøåíèþ ê öåíòðàëüíîé ãàëàêòèêå. Î÷åâèäíî, ÷òî åñëè áû ñêîðîñòè áûëè ðàäèàëüíûìè, òî èõ ñðåäíåå çíà÷åíèå íà áîëüøèõ ðàññòîÿíèÿõ îò öåíòðà ñòðåìèëàñü áû ê ñðåäíåìó çíà÷åíèþ ñêîðîñòåé ïî âñåìó ñêîïëåíèþ. Åñëè äàííîå ñðåäíåå çíà÷åíèå, ñ äðóãîé ñòîðîíû, ñîâïàäàåò ñî ñêîðîñòüþ öåíòðàëüíîé ãàëàêòèêè, òî îòíîñèòåëüíûå ñêîðîñòè v min è v max , ïîêàçûâàþùèå ñðåäíèå çíà÷åíèÿ ñêîðîñòåé ÃÌÑ è ÃÁÑ, äîëæíû ñòðåìèòñÿ ê íóëþ. Â ñëó÷àå íå ÷èñòî ðàäèàëüíûõ ñêîðîñòåé ðàäèàëüíàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ ñêîðîñòè ïðîÿâèò ñåáÿ, ïîêàçûâàÿ íåêîòîðóþ êîððåëÿöèþ ñ ðàññòîÿíèåì îò öåíòðà. Ïîýòîìó â ïîñëåäíåé ñòðîêå ïðèâåäåí êîýôôèöèåíò êîððåëÿöèè ñîîòâåòñòâóþùåãî ñòîëáöà ñ ïåðâûì. Êàê ïîêàçûâàþò ïðèâåäåííûå äàííûå, ñêîðîñòè ÃÌÑ äëÿ âñåõ ïîäâûáîðîê ïîêàçûâàþò ïîëîæèòåëüíóþ êîððåëÿöèþ ñ êîýôôèöèåíòîì áîëüøå 0.5. Áîëåå òîãî, äëÿ ñïèðàëüíûõ ãàëàêòèê ýòîò êîýôôèöèåíò äîñòàòî÷íî âûñîê è äîõîäèò äî çíà÷åíèÿ 0.89, ÷òî ñâèäåòðëüñòâóåò î íàëè÷èè ðåàëüíîé êîððåëÿöèè. Ñèòóàöèÿ ãîðàçäî ñëîæíåå â ñëó÷àå ÃÁÑ. Ýëëèïòè÷åñêèå è èððåãóëÿðíûå ãàëàêòèêè ïîêàçûâàþò íåêîòîðóþ îòðèöàòåëüíóþ êîððåëÿöèþ, õîòÿ êîýôôèöèåíò êîððåëÿöèè â îáеèõ ñëó÷àÿõ ìåíüøå 0.5 ïî àáñîëþòíîé âåëè÷èíå. Áîëåå òîãî, “âøðîêîðêîðîðòìøå” ðïèðàëùìøå ãàëàêòèêè ìå ïîêàçøâàþò ìèêàêîé êîððåë‡ôèè, à ëèíçîîáðàçíûå ýòîé ãðóïïû âîîáùå ïîêàçûâàþò ïîëîæèòåëüíóþ êîððåëÿöèþ, ÷òî êàæåòñÿ ñòðàííûì. Ôîðìàëüíàÿ ïðè÷èíà òàêîãî ðåçóëüòàòà ÿñíà - ñðåäíÿÿ ñêîðîñòü ñïèðàëüíûõ è ëèíçîîáðàçíûõ ÃÁÑ â ñàìîì öåíòðå î÷åíü íåáîëüøàÿ, à ñ óâåëè÷åíèåì ðàññòîÿíèя îò öåíòðà îíà ïðàêòè÷åñêè íå ìåíÿåòñÿ. Òàê èëè èìà†å “ìèçêîðêîðîðòìøå” ãàëàêòèêè ïðî‡âë‡þò äîâîëùìî î÷ñòèíøå ïðèçìàêè ìàëè†è‡ ðàäèàëùìîé êîíïîìåìòø â ðêîðîðò‡õ, à ñ “âøðîêîðêîðîðòìøõ” ìåò òàêîé ÷åòêîé êàðòèíû. Ïðè÷åì êàðòèíà ïîðòèòñÿ â îñíîâíîì èç-çà ãàëàêòèê öåíòðàëüíûõ îáëàñòåé, êîòîðûõ î÷åíü ìàëî. Íàèáîëåå ïðîñòûì îáðàçîì ýòà êàðòèíà ìîæåò áûòü îáúÿñíåíà íàëè÷èåì íåêîòîðîé ñåëåêöèè, îáóñëîâëåííîé, íàïðèìåð, ïîãëîùåíèåì, êîòîðîå â öåíòðàëüíûõ îáëàñòÿõ ñêîïëåíèÿ äîëæíî áûòü áîëüøå ïî ñðàâíåíèþ ñ ïåðèôåðèåé. Íî òîãäà åñòåñòâåííî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî ïîãëîùåíèþ 94 áîëüøå ïîäâåðæåíû òå ãàëàêòèêè, êîòîðûå, íàõîäÿñü â ñêîïëåíèè, ðàñïîëîæåíû “ïîçàäè” Ð87. Îòðþäà ðëåäñåò, †òî ðêàçàììîå íîæåò ð†èòàòùð‡ ðïðàâåäëèâøí ëèøù òîãäà, åñëè ÃÁÑ-àíè ‡âë‡þòð‡ èíåììî òå ãàëàêòèêè, êîòîðøå ìàõîä‡òð‡ “ïîçàäè” Ì87 è óäàëÿþòñÿ îò íåå. Òàêàÿ èíòåðïðåòàöèÿ íàáëþäàåìîé êàðòèíû õîðîøî ñîãëàñóåòñÿ òàêæå è ñ ðåçóëüòàòàìè èññëåäîâàíèÿ íàèáîëåå ñëàáûõ ãàëàêòèê íàøåé âûáîðêè. Êàê ñëåäóåò èç äàííûõ Òàáëèöû 1, ñàìûå ñëàáûå ýëëèïòè÷åñêèå ãàëàêòèêè ñ m>16m ïîêàçûâàþò íàèìåíüøóþ ñðåäíþþ ñêîðîñòü ïî ëó÷ó çðåíèÿ è íàèáîëüøóþ äèñïåðñèþ ñêîðîñòåé. Ïðè÷åì â íàøåé âûáîðêå ýòè ãàëàêòèêè áîëüøå îñòàëüíûõ ñêîíöåíòðèðîâàíû âîêðóã Ì87 – èõ ñðåäíåå ðàññòîÿíèå ñîñòàâëÿåò âñåãî 1.5 ãðàäóñà, ò.å. îíè íàõîäÿòñÿ â òîé îáëàñòè, ãäå ïîãëîùåíèå äîëæíî áûòü íàèáîëüøèì. Èññëåäîâàíèå êèíåìàòèêè ãàëàêòèê ñëàáåå 15-îé âåëè÷èíû ïîêàçûâàåò, ÷òî îïèñàííàÿ êàðòèíà õàðàêòåðíà òàêæå è äëÿ íèõ. Â öåíòðàëüíîì êðóãå ïðîåöèðîâàíî 10 òàêèõ ãàëàêòèê, ïÿòü èç êîòîðûõ ñî ñðåäíåé ñêîðîñòüþ -874êì/ñåê ñîñòàâëÿþò ÃÌÑ, à ñðåäíÿÿ ñêîðîñòü îñòàëüíûõ ñîñòàâëÿåò 491êì/ñåê. Â ñëåäóþùåì êîëüöå ñ ÷åòûðíàäöàòüþ îáúåêòàìè ñîîòâåòñòâóþùèå ïîäãðóïïû ïî îòíîùåíèþ ê Ì87 ïîêàçûâàþò ñðåäíèå ñêîðîñòè -1351êì/ñåê è 428 êì/ñåê. Â îñòàëüíûõ êîëüöàõ ìàëî ãàëàêòèê – â êàæäîì èç íèõ ìåíüøå ïÿòè ñëàáûõ ýëëèïñîèäîâ, è íåò òàêîé ÷åòêîé êàðòèíû. Òåì íå ìåíåå, ïîëíàÿ ïîäâûáîðêà, ñîñòîÿùàÿ èç 39è îáúåêòîâ ñëàáåå 15-îé âåëè÷èíû, ïîêàçûâàåò ìåíüøóþ ïî ñðàâíåíèþ ñ áîëåå ÿðêèìè ýëëèïòè÷åñêèìè ãàëàêòèêàìè ñðåäíþþ ñêîðîñòü (889êì/ñåê ïðîòèâ 1198 êì/ñåê). Ñðåäíèå ñêîðîñòè ÃÌÑ è ÃÁÑ ñëàáûõ è ÿðêèõ ãàëàêòèê ïî îòíîøåíèþ ê Ì87 ñîñòàâëÿþт -917êì/ñåê ïðîòèâ -496êì/ñåê è 340êì/ñåê ïðîòèâ 390êì/ñåê. Òàêèì îáðàçîì, ôàêò óâåëè÷åíèÿ àáñîëþòíîãî çíà÷åíèÿ ñðåäíåé ñêîðîñòè ÃÌÑ ïðè ïåðåõîäå îò ÿðêèõ ê ñëàáûì ãàëàêòèêàì î÷åâèäåí. Òàêæå î÷åâèäíî, ÷òî ñðåäíèå ñêîðîñòè ÃÁÑ íå î÷åíü ñèëüíî îòëè÷àþòñÿ äëÿ ýòèõ äâóõ ïîäâûáîðîê. Äëÿ äàííîãî ôàêòà ìîæíî íàéòè äîñòàòî÷íî åñòåñòâåííîå îáúÿñíåíèå, åñëè âíîâü îáðàòèòüñÿ ê ãèïîòåçå î âûáðîñå ýòèõ ãàëàêòèê èç öåíòðàëüíîé ãàëàêòèêè. Ñ ýòîé öåëüþ äîñòàòî÷íî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî íåêîòîðàÿ ÷àñòü ýòèõ êàðëèêîâûõ ãàëàêòèê, êîòîðûå âûáðîøåíû â îáðàòíóþ ïî îòíîøåíèþ ê íàì ñòîðîíó è, ïîýòîìó îáëàäàþùèе áîëüøèìè ñêîðîñòÿìè, íå ó÷òåíà âñëåäñòâèå îñëàáëåíèÿ èõ áëåñêà â 95 ïîãëîùàþùåé ñðåäå. Òîãäà, íåñîìíåííî, èñêóññòâåííî óâåëè÷åí ñòàòèñòè÷åñêèé âåñ ãàëàêòèê âûáðîøåííûõ â ïðîñòðàíñòâî ìåæäó íàáëþäàòåëåì è ãàëàêòèêîé Ì87. À ýòî ìîã áû ñèëüíî óìåíüøèòü ñðåäíþþ ñêîðîñòü âñåé ïîäñèñòåìû êàðëèêîâûõ ãàëàêòèê. Êðîìå ýòîãî, çäåñü äîáàâëÿåòñÿ è äðóãîé ýôôåêò, à èìåííî, ïî âñåé âèäèìîñòè, ñðåäè ñëàáûõ îáúåêòîâ äîëæíû íàõîäèòüñÿ òàêæå òå ãàëàêòèêè òðåòüåãî ïîêîëåíèÿ, êîòîðûå áûëè âûáðîøåíû íå öåíòðàëüíîé ãàëàêòèêîé Ì87, à äî÷åðíûìè îáúåêòàìè ïîñëåäíåé. Äîñòàòî÷íî ìàññèâíàÿ ãàëàêòèêà, âûáðîøåííàÿ èç ÿäðà Ì87, ìîæåò îáëàäàòü àêòèâíîñòüþ ôîðìèðîâàíèÿ îáúåêòîâ íå òîëüêî ñâîåãî ñîáñòâåííîãî èëè “âìñòðåììåãî” ìàðåëåìè‡, ìî è äî†åðìøõ ãàëàêòèê ðëåäñþ÷åãî ïîêîëåìè‡. Ñðåäíÿÿ ñêîðîñòü ñåìåéñòâà ýòèõ ãàëàêòèê äîëæíà áûòü, ïî âñåé âåðîÿòíîñòè, ðàâíîé ñêîðîñòè èõ ìàòåðèíñêîé ãàëàêòèêè. À åñëè ìàòåðèíñêàÿ ãàëàêòèêà èìååò îòðèöàòåëüíóþ ïî îòíîøåíèþ ê Ì87 ñêîðîñòü, òî ÃÌÑ äàííîãî ñåìåéñòâà áóäóò îáëàäàòü ñðåäíåé ñêîðîñòüþ, êîòîðàÿ íàìíîãî ìåíüøå ñðåäíåé ñêîðîñòè ÃÌÑ “íàòåðèìðêîãî ïîêîëåìè‡”. Ïîì‡òìî, †òî ïî‡âëåìèå ñêàçàììîãî êëàððà ãàëàêòèê óâåëè÷èò òàêæå è îáùóþ äèñïåðñèþ ñêîðîñòåé ãàëàêòèê. Îáðàòèìñÿ åùå ðàç ê ôàêòó, ÷òî ñêîðîñòü ãàëàêòèê â ñðåäíåì òåì áîëüøå ïî îòíîøåíèþ ê Ì87, ÷åì äàëüøå îò öåíòðàëüíîé ãàëàêòèêè îíè íàõîäÿòñÿ. Ðàññìîòðèì âîçìîæíûå âàðèàíòû èíòåðïðåòàöèè – à) ÷åì äàëüøå, òåì áûñòðåå ãàëàêòèêà óäàëÿåòñÿ; á) ÷åì äàëüøå, òåì áûñòðåå îíà ïðèáëèæàåòñÿ; â) ãàëàêòèêè äâèãàþòñÿ ïî ýëëèïòè÷åñêèì îðáèòàì, ïðè÷åì íà áîëüøèõ ðàññòîÿíèÿõ îíè äâèãàþòñÿ áûñòðåå, ÷åì íà ìàëûõ ðàññòîÿíèÿõ. Ïåðâûé âàðèàíò íàèáîëåå ïðîñòîé, è îí ëåãêî îáúÿñíÿåòñÿ íà îñíîâå àìáàðöóìÿíîâñêèõ ñîáûòèé. Òå ïðîòîãàëàêòèêè êîòîðûå ïðè âûáðîñå ïîëó÷èëè áîëüøå èìïóëüñà, áîëüøå îòäàëèëèñü îò ìàòåðèíñêîãî îáúåêòà. Ýòîò âàðèàíò ñîãëàñóåòñÿ ñ âûâîäîì, ÷òî ÃÁÑ, ñ áîëüøåé âåðîÿòíîñòüþ, íàõîäÿòñÿ “ïîçàäè” ôåìòðàëùìîé ãàëàêòèêè Ð87. Âòîðîé âàðèàìò ìàèáîëåå ïàðàäîêðàëùìøé, òàê êàê íåò ðàçóìíîãî ìåõàíèçìà äëÿ îáúÿñíåíèÿ ôàêòà óìåíüøåíèÿ êèíåòè÷åñêîé ýíåðãèè ïàäàþùåãî â ïîòåíöèàëüíóþ ÿìó îáúåêòà. Òðåòèé âàðèàíò òàêæå òðåáóåò îòäåëüíîãî ðàññìîòðåíèÿ. Êàê èçâåñòíî, ñîãëàñíî êëàññè÷åñêèì ïðåäñòàâëåíèÿì êàê çâåçäû â ýëëèïòè÷åñêèõ ãàëàêòèêàõ, òàê è ãàëàêòèêè â ñêîïëåíèÿõ äâèãàþòñÿ ïî î÷åíü âûòÿíóòûì ýëëèïòè÷åñêèì îðáèòàì. 96 Ðàäèàëüíàÿ äèñïåðñèÿ äëÿ îáúåêòà ñî ñôåðè÷åñêè-ñèììåòðè÷íûì ðàñïðåäåëåíèåì ïëîòíîñòè  (r ) ìîæåò áûòü ðàññ÷èòàíà ïî ôîðìóëå   (r )v(r )  v r r2  2 (r1  r  r2 )  2 2 dr r1 , r2   (r )r 2 (6) dr r1 ãäå âåëè÷èíû r1 è r2 ïîêàçûâàþò ðàññòîÿíèå îò öåíòðà äàííîãî îáúåêòà, à v(r ) åñòü ðàäèàëüíàÿ ñêîðîñòü. Î÷åâèäíî, ÷òî äëÿ îòäåëüíîé ãàëàêòèêè î÷åíü òðóäíî ïðèäóìàòü ìåòîäû, êîòîðûå ïîçâîëÿëè áû íàéòè çàâèñèìîñòü âåëè÷èíû äèñïåðñèè ñêîðîñòåé îò ãàëàêòîöåíòðè÷åñêîãî ðàññòîÿíèÿ, òàê êàê ïî ëó÷ó çðåíèÿ èíòåãðèðóåòñÿ âêëàä âñåõ çâåçä. Îïðåäåëÿåìàÿ íà ïðàêòèêå äèñïåðñèÿ, èçìåðÿåìàÿ íà ðàçëè÷íûõ ðàññòîÿíèÿõ îò öåíòðà ãàëàêòèêè, ïî ñóùåñòâó, íå èìååò íè÷åãî îáùåãî ñ äèñïåðñèåé, îïðåäåëåííîé ñ ïîìîøüþ ôîðìóëû (6), ïîñêîëüêó îíà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé äèñïåðñèþ ðàäèàëüíîé, ïî îòíîøåíèþ ê íàáëþäàòåëþ, ñîñòàâëÿþùåé ñêîðîñòè. Ëåãêî óáåäèòüñÿ, íàïðèìåð, ÷òî íàáëþäàåìàÿ äèñïåðñèÿ äëÿ ãàëàêòèêè, êîòîðàÿ ðàñøèðÿåòñÿ èçîòðîïíî è ñ некоторой ïîñòîÿííîé ñêîðîñòüþ, èìååò ìàêñèìàëüíîå çíà÷åíèå â öåíòðå è óáûâàåò ïî ìåðå óäàëåíèÿ îò öåíòðà, à ðàññ÷èòàííàÿ ïî (6) äèñïåðñèÿ ðàâíà íóëþ. Â ñëó÷àå ñêîïëåíèé ãàëàêòèê ñåãðåãàöèÿ ïî ìîðôîëîãè÷åñêèì êëàññàì ïîçâîëÿåò ïðèäòè ê âûâîäó, ÷òî êàê ðàäèàëüíàÿ äèñïåðñèÿ, âû÷èñëåííàÿ ïî ôîðìóëå (6), òàê è ñêîðîñòè ïî îòíîøåíèþ ê öåíòðàëüíîé ãàëàêòèêå â ïåðèôåðèÿõ áîëüøå ïî ñðàâíåíèþ ñ öåíòðàëüíûìè îáëàñòÿìè. Èìåþò ëè ýòè âåëè÷èíû ìàêñèìóì íà êàêîì-òî ðàññòîÿíèè îò öåíòðà èëè æå ðàñòóò äî êîíöà, âðÿä ëè ìîæíî îïðåäåëèòü íà îñíîâå èìåþùèõñÿ äàííûõ. Òåì íå ìåíåå, ñëåäóåò ñ÷èòàòü, ÷òî íà îñíîâå ôàêòè÷åñêîãî ìàòåðèàëà, èñïîëüçîâàííîãî â íàñòîÿùåé ðàáîòå, óñòàíîâëåíî, ÷òî êèíåòè÷åñêàÿ ýíåðãèÿ (ïî êðàéíåé ìåðå, ðàññ÷èòàííàÿ íà åäèíè÷íóþ ìàññó) ãàëàêòèê â ïåðèôåðèÿõ ñêîïëåíèÿ áîëüøå, ÷åì â öåíòðàëüíûõ îáëàñòÿõ. Òîãäà î÷åíü ñîìíèòåëüíûì ïðåäñòàâëÿåòñÿ ñàìî ñóùåñòâîâàíèå ýëëèïòè÷åñêèõ îðáèò ýòèõ ãàëàêòèê, è íàèáîëåå âåðîÿòíûì êàæåòñÿ ïåðâая èíòåðïðåòàöèÿ, êîòîðàÿ áûëà ñôîðìóëèðîâàíà ñëåäóþùèì îáðàçîì: ÷åì äàëüøå îò öåíòðàëüíîé ãàëàêòèêè, òåì áûñòðåå â ñðåäíåì óäàëÿþòñÿ ÷ëåíû ðàññìàòðèâàåìîãî íàìè ñêîïëåíèÿ. Òàêàÿ êàðòèíà, ñ äðóãîé 97 ñòîðîíû, íàïîìèíàåò ôèçè÷åñêóþ êàðòèíó ðàñøèðåíèÿ Âñåëåííîé, ÷òî êîñâåííî ñâåäåòåëüñòâóåò îá îáùíîñòè ìåõàíèçìîâ ôîðìèðîâàíèÿ íàáëþäàåìîé Âñåëåííîé è ñêîïëåíèé ãàëàêòèê. Ïðàâäà, âî âòîðîì ñëó÷àå ñêîðîñòè ãîðàçäî áîëüøå õàááëîâñêèõ ñêîðîñòåé, ÷òî ìîæåò áûòü îáúÿñíåíî òåì, ÷òî âûáðîøåííûå âñëåäñòâèå àìáàðöóìÿíîâñêèõ ñîáûòèé ãàëàêòèêè â äåéñòâèòåëüíîñòè ïîêà åùå íå äîøëè äî õàááëîâñêîé àñèìïòîòèêè. 3.6. cD ãàëàêòèêè êàê ãåíåðàòîðû ôîðìèðîâàíèÿ ñêîïëåíèé Íà ÿâëåíèå àêòèâíîñòè â ãàëàêòèêàõ, êàê èíäèâèäóàëüíîå ñâîéñòâî ýòèõ îáúåêòîâ âïåðâûå îáðàòèë âíèìàíèå Виктор Àìáàðöóìÿí (ñì., íàïðèìåð, Àìáàðöóìÿí, 1956a,b; 1958a; Ambartsumian, 1958; 1961; 1964), êîòîðûé â ïðîòèâîâåñ èçâåñòíîé ãèïîòåçå Áààäå è Ìèíêîâñêîãî (Baade, Minkowski, 1954a,b) î ñòîëêíîâèòåëüíîì ìåõàíèçìå ôîðìèðîâàíèÿ âíåãàëàêòè÷åñêèõ ðàäèîèñòî÷íèêîâ, âûäâèíóë íîâóþ êîíöåïöèþ îá îáðàçîâàíèè ýòèõ îáúåêòîâ âñëåäñòâèå ðàñïàäà è âûáðîñîâ. Ýòîò ìåõàíèçì, ïî ìíåíèþ Äæåôфðè Áýðáèäæà (2004), ïî ñåé äåíü ÿâëÿåòñÿ åäèíñòâåííîé ñàìîñîãëàñîâàííîé êîíöåïöèåé ôîðìèðîâàíèÿ ãàëàêòèê. Îòìåòèì, ÷òî óæå â ïåðâûõ ðàáîòàõ Àìáàðöóìÿí îáðàòèë âíèìàíèå íà òî, ÷òî óïîìÿíóòûå ðàäèîèñòî÷íèêè ñâåðõãèãàíòñêèìè ãàëàêòèêàìè, (Ïåðñåé À, âåðîÿòíîñòü Ëåáåäü À ëîáîâîãî è äð.) ñâÿçàíû ñòîëêíîâåíèÿ ñî êîòîðûõ ÷ðåçâû÷àéíî ìàëà. Ïîçæå áûëî îïòè÷åñêè èäåíòèôèöèðîâàíî äîñòàòî÷íî áîëüøîå êîëè÷åñòâî âíåãàëàêòè÷åñêèõ ðàäèîèñòî÷íèêîâ (Matthews, Morgan, Schmidt, 1964), è, êàê îòìå÷àåòñÿ â ðàáîòå (Morgan, Lesh, 1965), îêàçàëîñü, ÷òî ïîëîâèíà ýòèõ îáúåêòîâ ÿâëÿþòñÿ ãàëàêòèêàìè òèïà cD ïî êëàññèôèêàöèè Ìîðãàíà. Êàê èçâåñòíî, ãàëàêòèêè äàííîãî òèïà ÿâëÿþòñÿ êðóïíåéøèìè îäèíî÷íûìè ôîðìèðîâàíèÿìè â íàáëþäàåìîé ÷àñòè Âñåëåííîé, îòëè÷àþùèìèñÿ ÷ðåçâû÷àéíî âûñîêîé ñâåòèìîñòüþ è ìàññîé. Èõ èçìåðÿåìûå äèàìåòðû äîõîäÿò îò 100êïê (íàïðèìåð, NGC 4073) äî áîëåå ÷åì 2Ìïê (öåíòðàëüíàÿ ãàëàêòèêà ñêîïëåíèÿ À1413). Îíè âñåãäà ÿâëÿþòñÿ ÷ëåíàìè ñêîïëåíèé, â êîòîðûõ занимают öåíòðàëüíîå ïîëîæåíèå (ñì., íàïðèìåð, Oemler, 1976; White, 1978; Bears, Geller, 1983). Ïî âíåøíåìó âèäó îíè íèêîãäà íå áûâàþò ñèëüíî 98 ñæàòûìè, îáëàäàþò ÿðêèìè ýëëèïòè÷åñêèìè ÿäðàìè, êîòîðûå íåðåäêî áûâàþò äâîéíûìè èëè êðàòíûìè, îêðóæåííûìè àìîðôíûìè ãàëî îãðîìíûõ ðàçìåðîâ. Êàê îòìå÷àåòñÿ â (Hoessel, Schneider, 1985; Tonry, 1985), ïðèìåðíî ïîëîâèíà ýòèõ ãàëàêòèê ïîêàçûâàåò êðàòíîñòü ÿäåð, â êîòîðûõ êîìïîíåíòû èìåþò äîñòàòî÷íî áîëüøóþ ðàçíîñòü ñêîðîñòåé. cD–ãàëàêòèêè êàê áûëè ñ ìîìåíòà èõ îòêðûòèÿ, òàê è îñòàþòñÿ îäíèìè èç íàèáîëåå çàãàäî÷íûõ ôîðìèðîâàíèé, èíòåðåñ ê êîòîðûì ñî ñòîðîíû èññëåäîâàòåëåé íå çàòóõàеò и ïî ñåé äåíü. Äëÿ îáúÿñíåíèÿ èõ ôèçè÷åñêîé ñóùíîñòè áûëè èñïðîáîâàíû ðàçëè÷íûå ôèçè÷åñêèå ìåõàíèçìû, ñðåäè êîòîðûõ äî íàñòîÿùåãî âðåíåìè ìàèáîëåå ïîïñë‡ðìøí îðòàåòð‡ íîäåëù “ãàëàêòè†åðêîãî êàììèáàëèçíà”, ñîãëàñíî êîòîðîé ñâåðõãèãàíòñêàÿ cD–ãàëàêòèêà, íàõîäÿùàÿñÿ â ïîòåíöèàëüíîé ÿìå ãðàâèòàôèîììîãî ïîë‡ ðêîïëåìè‡, “ïðîãëàòøâàåò” ðîðåäìèå ãàëàêòèêè, òåí ðàíøí óâåëè÷èâàÿ ñâîè ðàçìåðû è ñâåòèìîñòü (Ostriker, Tremaine, 1975; White, 1976; Ostriker, Hausman, 1977). Ýòà èäåÿ ôàêòè÷åñêè ÿâëÿåòñÿ ìîäèôèêàöèåé âûøóïîìÿíóòîé ãèïîòåçû ñòîëêíîâения, êîòîðàÿ â äàííîì ñëó÷àå îáîñíîâûâàåòñÿ òåì, ÷òî â öåíòðå ñêîïëåíèÿ, ãäå ïëîòíîñòü ãàëàêòèê áîëüøå, ñóùåñòâóþò áîëåå áëàãîïðèÿòíûå óñëîâèÿ äëÿ ñòîëêíîâåíèé. Ñëåäóåò îáðàòèòü îñîáîå âíèìàíèå íà îäíî ëþáîïûòíîå îáñòîÿòåëüñòâî. Êàê è â ñëó÷àå õèìè÷åñêèõ ýëåíåìòîâ, ïðèâåðæåìôø “êëàððè†åðêîãî”, èëè êàê èìîãäà ìàçøâàþò èõ, “îðòîäîêðàëùìîãî” ïîäõîäà, â êà÷åñòâå ìåõàíèçìà îáðàçîâàíèÿ áîëåå ìàññèâíûõ îáúåêòîâ èñïîëüçóþò òîò æå ñöåíàðèé ìàëîìàññèâíûõ îáúåêòîâ. Ïî ñóòè äåëà ñèíòåç òÿæåëûõ ÿäåð â ÿäåðíîé ôèçèêå íè÷åì íå îòëè÷àåòñÿ îò, òàê ìàçøâàåíîãî, “íåðäæèìãà” âо âíåãàëàêòè÷åñêîé àñòðîíîìèè. Ýòî íàïîìиíàåò ïîäõîä àáñîëþòíîãî áîëüøèíñòâà àíòè÷íûõ ìûñëèòåëåé, êîòîðûå äëÿ îáúÿñíåíèÿ äâèæåíèé íåáåñíûõ ñâåòèë îïåðèðîâàëè ëèøü êðóãîâûìè äâèæåíèÿìè â ãåîöåíòðè÷åñêîé ìîäåëè Âñåëåííîé. Ñ ýòîé òî÷êè çðåíèÿ ìû ÿâëÿåìñÿ ñâèäåòåëÿìè ãîñïîäñòâà íàä óìàìè íîâîé ãåîöåíòðè÷åñêîé ïàðàäèãìû, ìîäåëüþ ñâîåé ôèëîñîôèåé Âñåëåííîé, ðîëü àáñîëþòíî ýïèöèêëîâ â èäåíòè÷íîé êîòîðîé ñ èãðàþò ðàçíîîáðàçíûå ñîãëàñóþùèå ïàðàìåòðû. Òåí ìå íåìåå, íåõàìèçí “ãàëàêòè†åðêîãî êàììèáàëèçíà” ìå â ðîðòî‡ìèè îáúÿñíèòü ìíîãèå õàðàêòåðèñòèêè ýòèõ ãàëàêòèê. Âî-ïåðâûõ, ñêîðîñòü ïðèðàùåíèÿ 99 массы ãàëàêòèêè âðëåäðòâèå “êàììèáàëèçíà” ðëèøêîí íàëà, †òîáø îáåðïå†èòù íàáëþäàåìóþ ñâåòèìîñòü cD-ãàëàêòèê çà ïåðèîä âðåìåíè ïîñëå ôîðìèðîâàíèÿ ãàëàêòèê (ñì., íàïðèìåð, Merrit, 1985; Lauer, 1988). Âî-âòîðûõ, íàáëþäàåìûå öâåòà cD-ãàëàêòèê òàêæå íå ñîîòâåòñòâóþò çíà÷åíèÿì, êîòîðûå äîëæíû áûëè íàáëþäàòüñÿ ïðè íåõàìèçíå “êàììèáàëèçíà” (Blakeslee, Tonry, 1992). Áîëåå òîãî, óäèâèòåëüíî ñçêèé ðïåêòð ðâåòèíîðòåé “îðìîâìîãî òåëà” ýòèõ ãàëàêòèê, ÷òî ïîñëóæèëî îðìîâàìèåí äë‡ ðàððíîòðåìè‡ ýòèõ îáöåêòîâ â êà†åðòâå “èìäèêàòîðîâ ðàððòî‡ìè‡” (Sandage, A., 1976; Sandage, Kristian, Westphal, 1976), ñòàâèò åùå áîëüøå âîïðîñîâ. È, â ïåðâóþ î÷åðåäü, îñòàåòñÿ íåïîíÿòíûì, êàê ìîãëî ñëó÷èòüñÿ, ÷òî â ñîâåðøåííî ðàçëè÷íûõ óñëîâèÿõ, ãäå ïëîòíîñòè ãàëàêòèê îòëè÷àþòñÿ áîëåå ÷åì íà ïîðÿäîê, êàííèáàëèçì îáåñïå÷èâàåò ïðèìåðíî îäèíàêîâóþ ñâåòèìîñòü äëÿ âñåõ ýòèõ ãàëàêòèê. Ïîýòîìó íåêîòîðûå àâòîðû ïðèõîäÿò ê âûâîäó, ÷òî âñå ôèçè÷åñêèå ïàðàìåòðû cDãàëàêòèê áûëè çàëîæåíû â íèõ ïðè ïåðâè÷íîì ôîðìèðîâàíèè ýòèõ îáúåêòîâ è ÿâëÿþòñÿ èíäèâèäóàëüíûì ñâîéñòâîì, à íå ïðèîáðåòåíû â õîäå ýâîëþöèè (íàïðèìåð, Sandage, A., 1976; Tremain, Richstone, 1977). Òî, ÷òî â ôèçè÷åñêîé ïðèðîäå ýòèõ ãàëàêòèê îñòàåòñÿ î÷åíü ìíîãî íåÿñíîãî äî íàñòîÿùåãî âðåìåíè, ïîêàçûâàåò êàê êîëè÷åñòâî îïóáëèêîâàííûõ çà ïîñëåäíèå äåñÿòèëåòèÿ ðàáîò íà ýòó òåìó, тàê è ïîïûòêè àâòîðîâ ýòèõ ðàáîò ëþáûìè ñïîñîáàìè ïðåîäîëåòü òðóäíîñòè, âîçíèêøèå ïåðåä ïåðâîíà÷àëüíî ïðåäëîæåííûìè ñöåíàðèÿìè èõ ôîðìèðîâàíèÿ. Äîñòàòî÷íî îáøèðíàÿ ñòàòüÿ Âåñòà (West, 1994), íàïðèìåð, ïîñâÿùåíà ïîïûòêàì ìîäåðíèçàöèè ãèïîòåçû ñëèÿíèÿ. Â äðóãîé ðàáîòå, ïîñâÿùåííîé ýòîìó âîïðîñó (Garijo, Athanassoula, Garcia-Gomez, 1997), ïðèâîäÿòñÿ ðåçóëüòàòû ÷èñëåííîãî ýêñïåðèìåнòà íà îñíîâå ìîäåëè ôîðìèðîâàíèÿ ãàëàêòèê ïðè àíèçîòðîïíîì òå÷åíèè ïðîöåññîâ â ãðóïïå ãàëàêòèê íà ðàííèõ ýòàïàõ ýâîëþöèè. Äëÿ áîëåå äåòàëüíîãî àíàëèçà ìîãóò áûòü èñïîëüçîâàíû íîâûå íàáëþäàòåëüíûå äàííûå, êîòîðûå ïðèâåäåíû â íåäàâíåé ðàáîòå (von der Linden, Best, Kauffmann, White, 2007) äëÿ 625 ÿð÷àéøèõ ãàëàêòèê ãðóïï è ñêîïëåíèé èç äàííûõ SDSS. Ñ äðóãîé ñòîðîíû, èñïîëüçîâàíèå ñîâåðøåííî îòëè÷àþùèõñÿ ïðåäñòàâëåíèé, îñíîâàííûõ íà ïàðàäèãìå îá àìáàðöóìÿíîâñêèõ ñîáûòèÿõ ïîçâîëÿåò ïðåäëîæèòü íîâûé ñöåíàðèé ôîðìèðîâàíèÿ êàê cD-ãàëàêòèêè, òàê è ñêîïëåíèÿ, â êîòîðîì îíà íàõîäèòñÿ (Àðóòþíÿí, 2003). Îñíîâîïîëàãàþùàÿ èäåÿ Àìáàðöóìÿíà î òîì, ÷òî 100 àêòèâíîñòü ëþáîé îòäåëüíî âçÿòîé ãàëàêòèêè ÿâëÿåòñÿ åå èíäèâèäóàëüíûì ñâîéñòâîì è íå îáóñëîâëåíà òåì èëè èíûì âíåøíèì âîçäåéñòâèåì, êàê äîñòàòî÷íî îáùèé èäåîëîãè÷åñêèé ïîäõîä, ïîçâîëÿåò ïðîÿñíèòü ñîîòâåòñòâóþùóþ êàðòèíó. Îñíîâíûì âèäîì àêòèâíîñòè â äàííîì ñëó÷àå ÿâëÿþòñÿ âûáðîñû âûðàáîòàííîé ëèøíåé ýíåðãèè. Ôîðìà âûáðîñà ýíåðãèè çàâèñèò îò ìàñøòàáà ðàññìàòðèâàåìûõ îáúåêòîâ, íî â ëþáîì ñëó÷àå íîñèòåëÿìè ëèøíåé ýíåðãèè ìîãóò áûòü êàê äî÷åðíûå îáúåêòû ìåíüøèõ ìàññ äàííîãî èåðàðõè÷åñêîãî êëàññà (â ÿäåðíûõ ïðîöåññàõ, íàïðèìåð, àëüôà-÷àñòèöû è íîâûå ÿäðà, îáðàçîâàííûå â ðåçóëüòàòå äåëåíèÿ), òàê è îáúåêòû áîëåå íèçêèõ êëàññîâ (ãàììà èçëó÷åíèå, áåòà-ðàñïàä). Â ðàìêàõ äàííîé êîíöåïöèè àðãóìåíòèðóåòñÿ òàêæå, ÷òî â ìàêðî è ìåãàìèðàõ ìû íàáëþäàåì àíàëîãè òåõ ðàçíîîáðàçíûõ ÿâëåíèé, êîòîðûå ñ÷èòàþòñÿ присущими ëèøü ìèêðîìèðó. Åñëè äåéñòâèòåëüíî òàêîé ïðîöåññ ñîïóòñòâóåò ýâîëþöèи ãàëàêòèê è, â ÷àñòíîñòè, ãàëàêòèê òèïà cD, òî áûëî áû ðàçóìíåå èðêàòù êàê ïð‡íøå, òàê è êîðâåììøå ïðèçìàêè, êîòîðøå ðîõðàìèëè “îтпе÷атки” ïîäîáíûõ ÿâëåíèé. Òî, ÷òî ãàëàêòèêè äàííîãî òèïà âñòðå÷àþòñÿ èñêëþ÷èòåëüíî â ñêîïëåíèÿõ, ãäå çàíèìàþò öåíòðàëüíîå ïîëîæåíèå, êîòîðîå î÷åíü ÷àñòî ñîâïàäàåò ñ ìàêñèìóìîì ðåíòãåíîâñêîãî èçëó÷åíèÿ ñêîïëåíèÿ, à òàêæå ìàêñèìóìîì ïëîòíîñòè ãàëàêòèê, íåñîìíåííî, ñâÿçàíî ñ çàêîíîìåðíîñòÿìè, îïðåäåëÿþùèìè ïðîöåññ èõ ôîðìèðîâàíèÿ. Ïðè òàêîì ïîäõîäå òàêæå âûðèñîâûâàåòñÿ íåêîòîðàÿ àíàëîãèÿ ñ àòîìíûìè ÿäðàìè è, â ÷àñòíîñòè, ñ ðàäèîàêòèâíîñòüþ àòîìíûõ ÿäåð. Òîãäà, êàê è â ñëó÷àå àòîìíûõ ÿäåð, ñàìûå ìàññèâíûå ãàëàêòèêè òèïà cD ìîãóò áûòü èíòåðïðåòèðîâàíû êàê âåðõíûé ïðåäåë ñóùåñòâîâàíèÿ ãàëàêòèê, êîòîðûå â íàñòîÿùåå âðåìÿ íàõîäÿòñÿ â ñòàäèè àêòèâíîãî ðàñïàäà. Â êà÷åñòâå êîñâåííîãî àðãóìåíòà â ïîëüçó ýòîãî çàêëþ÷åíèÿ ìîãóò áûòü ïðèâåäåíû âñå ôèçè÷åñêèå ñâîéñòâà è îñîáåííîñòè, êîòîðûмè õàðàêòåðèçóþòñÿ cD-ãàëàêòèêè. Îòìåòèì åùå ðàç îäíó èç íàèáîëåå çàìå÷àòåëüíûõ îñîáåííîñòåé, êîòîðàÿ çàêëþ÷àåòñÿ â ÷ðåçâû÷àéíîé ìàëîñòè äèðïåððèè çìà†åìèé àáðîëþòìøõ ðâåòèíîðòåé “îðìîâìîãî òåëà” ýòèõ ãàëàêòèê, èíåììî “îðìîâìîãî òåëà”, à ìå âðåé ãàëàêòèêè ðîâíåðòìî ð ãàëî. Òàêà‡ êàðòèíà è â ñàìîì äåëå ìîãëà áû íàáëþäàòüñÿ, åñëè äåéñòâèòåëüíî äëÿ êàæäîé ýïîõè ýâîëþöèè ñóùåñòâóåò íåêîòîðîå ìàêñèìàëüíîå çíà÷åíèå îáùåé ìàññû äëÿ îäèíî÷íûõ îáúåêòîâ äàííîãî 101 èåðàðõè÷åñêîãî êëàññà, è íè îäèí îáúåêò ñ áîëüøåé ìàññîé íå ìîæåò áûòü ñòàáèëüíûì. Òîãäà ëþáîé îáúåêò, êîòîðûé èìååò ìàññó, ïðåâîñõîäÿùóþ äàííûé ïîðîã ñòàáèëüíîñòè, äîëæåí îñâîáîäèòüñÿ îò ëèøíåé ìàññû è ýíåðãèè ïðèìåðíî òàêèì æå îáðàçîì, êàê ýòî ïðîèñõîäèò, например, ñ ðàäèîàêòèâíûìè àòîìíûìè ÿäðàìè. Êàê óæå îòìåòèëè â ïåðâîé ãëàâå, êðîìå óíèâåðñàëüíîãî ðàñøèðåíèÿ åùå îäèí ìåõàíèçì ðàáîòàåò â íàïðàâëåíèè äåñòàáèëèçàöèè è ïîñëåäîâàòåëüíîãî ðàñïàäà êîñìè÷åñêèõ îáúåêòîâ. Ýòîò ìåõàíèçì îáóñëîâëåí âðàùàòåëüíûì ìîìåíòîì äàííîãî îáúåêòà, êîòîðûé, â îòëè÷èå îò èçîòðîïíîãî óíèâåðñàëüíîãî ðàñøèðåíèÿ ââîäèò â ðàññìàòðèâàåìóþ нами ñèñòåìó âûäåëåííóþ ïëîñêîñòü âðàùåíèÿ è, ñîîòâåòñòâåííî, âûäåëåííîå íàïðàâëåíèå îñè âðàùåíèÿ. Ýòî îçíà÷àåò òàêæå, ÷òî ïðè ðàâíûõ ìàññàõ îáúåêò îáëàäàþùèé îùóòèìûì âðàùàòåëüíûì ìîìåíòîì, ïîäâåðæåí ðàñïàäó â áîëüøåé ñòåïåíè, ÷åì òîò, êîòîðûé ïîëíîñòüþ èëè ïî÷òè ëèøåí ñïèíà. Íà íàø âçãëÿä î÷åíü ïîó÷èòåëåí çäåñü ñðàâíåíèå ñ àòîìíûìè ÿäðàìè îäíîé ìàññû, êîòîðûå îòëè÷àþòñÿ âåëè÷èíîé ñïèíà. ßäðà, îòëè÷àþùèåñÿ áîëüøèì ñïèíîì â ñðåäíåì áîëüøå ïîäâåðæåíû òîìó èëè èíîìó òèïó ðàñïàäà. Â ýòîé ñâÿçè ñëåäóåò îáðàòèòü âíèìàíèå è íà òî, ÷òî ó íàèáîëåå ìàññèâíûõ ãàëàêòèê íàáëþäàåòñÿ òàêæå è äåëåíèå ÿäðà. Íàïðèìåð, â ðàáîòå (Hoessel, Schneider, 1985) ïðèâîäÿòñÿ ðåçóëüòàòû äåòàëüíîãî èññëåäîâàíèÿ 175 ÿð÷àéøèõ ãàëàêòèê ñêîïëåíèé èç ýéáëîâñêîãî êàòàëîãà, ãäå îòìå÷àåòñÿ, ÷òî ïðèìåðíî ïîëîâèíà èç ýòèõ ãàëàêòèê èìååò êðàòíûå ÿäðà, ïðè÷åì 21 ãàëàêòèêà èìååò òðîéíûå ÿäðà, à 6 - ÷åòûðå ÿäðà. Çäåñü íå èçëèøíå ÷èñòî ôåíîìåíîëîãè÷åñêîå ñðàâíåíèå ñ äåëåíèåì ñâåðõòÿæåëûõ ÿäåð, óïîìÿíóòûì â ïåðâîì ïàðàãðàôå íàñòîÿùåé ãëàâû. Ñëåäóåò òàêæå îòìåòèòü è äðóãóþ îñîáåííîñòü, à èìåííî, ÷òî êðàòíîñòь ÿäðà íå çàâèñèò îò áîãàòñòâà ñêîïëåíèÿ, õîòÿ öåíòðàëüíûå ïëîòíîñòè ñêîïëåíèé áîãàòñòâà 4 è 0 îòëè÷àþòñÿ ïðèìåðíî â 20 ðàç (Hoessel, Schneider, 1985). Ýòîò ôàêò åùå áîëåå óâåëè÷èâàåò âåðîÿòíîñòü òîãî, ÷òî â äàííîì ñëó÷àå ìû èìååì äåëî ñ èíäèâèäóàëüíûì ñâîéñòâîì ãàëàêòèêè. Íà ýòî óêàçûâàåò è òî, ÷òî ñðåäíåå ðàññòîÿíèå äëÿ âòîðè÷íûõ ÿäåð çíà÷èòåëüíî ìåíüøå ÷åì ñëåäîâàëî áû îæèäàòü ïðè ñëó÷àéíîì ïðîåêòèðîâàíèè (Hoessel, Schneider, 1985). Î íè÷òîæíî ìàëîé ðîëè ïðîåöèðîâàíèÿ áûëî îòìå÷åíî åùå Àìáàðöóìÿíîì (1958b). 102 3.7. Ãàëî cD-ãàëàêòèê - ïîáо÷íûé ðåçóëüòàò ôîðìèðîâàíèÿ ñêîïëåíèé Êàê óæå áûëî îòìå÷åíî âûøå, cD-ãàëàêòèêè îòëè÷àþòñÿ îò îáû÷íûõ ñâåðõìàññèâíûõ ýëëèïòè÷åñêèõ ãàëàêòèê èìåííî òåì, ÷òî îáëàäàþò ãàëî îãðîìíûõ ðàçìåðîâ. Â ýòîé ñâÿçè ÷ðåçâû÷àéíî âàæíûì ÿâëÿåòñÿ îòêðûòèå â áåäíûõ ñêîïëåíèÿõ êàíäèäàòîâ â cD-ãàëàêòèêè (Morgan, Kayser, White, 1975; Albert, Morgan, White, 1977). Òàêîâûìè ÿâëÿþòñÿ ÿð÷àéøèå ãàëàêòèêè в èññëåäîâàííûх бедныõ ñêîïëåíèях, êîòîðûå своими ðàçìåðàìè è ñâåòèìîñòüþ âïîëíå óäîâëåòâîðÿþò êðèòåðèÿì, õàðàêòåðèçóþùèì cD-ãàëàêòèêè. Òåì íå ìåíåå, êàê ïîêàçàëà ïîâåðõíîñòíàÿ ôîòîìåòðèÿ ýòèõ êàíäèäàòîâ â cD-ãàëàêòèêè, ïðèíàäëåæàùèе áåäíûì ñêîïëåíèÿì, íè îäèí èç íèõ íå îáëàäàåò ãàëî (Thuan, Romanishin, 1981). Òåì ñàìûì åùå ðàç áûë ïîäòâåðæäåí эмпирический ðåçóëüòàò, ïîëó÷åííûé Îåìëåðîì (Oemler, 1976) î òåñíîé ñâÿçè ìåæäó ñâåòèìîñòüþ ãàëî Lh ýòèõ ãàëàêòèê è ñâåòèìîñòüþ Lc ñîäåðæàùèõ èõ ñêîïëåíèé: Lh  L2c.2 . Íåêîòîðûå àâòîðû (ñì., íàïðèìåð, Schombert, 1988) ïðèâîäÿò òàêæå ôóíêöèîíàëüíóþ ñâÿçü ñâåòèìîñòè ãàëî ñ ÷èñëîì ãàëàêòèê â ñêîïëåíèè, îïðåäåëåííîì ñîãëàñíî êðèòåðèÿì Ýéáëà. Êà÷åñòâåííî ýòè çàâèñèìîñòè íå îòëè÷àþòñÿ îò ïðèâåäåííîé. Ñ äðóãîé ñòîðîíû, íàéäåíû ôóíêöèîíàëüíûå çàâèñèìîñòè îáúåìíîé ïëîòíîñòè ãàëî, à òàêæå ãàëàêòèê â ñêîïëåíèè îò ðàññòîÿíèÿ öåíòðà ãàëàêòèêè cD. Îáå çàâèñèìîñòè îïèñûâàþòñÿ îäíèì è òåì æå âûðàæåíèåì  (r )  r 2.6 (Schombert, 1988). Â ýòîé æå ðàáîòå àíàëîãè÷íîå âûðàæåíèå ïîëó÷åíî äëÿ ðàñïðåäåëåíèÿ øàðîâûõ ñêîïëåíèé â öåíòðàëüíîé ãàëàêòèêå èçâåñòíîãî ñêîïëåíèÿ â Äåâå – Ì87, †àðòî ìàçøâàåíîé â ëèòåðàòñðå “çàðîæäàþ÷åéð‡” cD-ãàëàêòèêîé (ñìîòðè òàêæå ññûëêè â Schombert, 1988). Ïðàâäà, ðàçíûå àâòîðû äëÿ ïîêàçàòåëÿ ïðèâåäåííîé çàâèñèìîñòè  (r)  r  ïðèâîäÿò áîëåå øèðîêèé ñïåêòð çíà÷åíèé: îò 2.1 äî 2.6. Òàêèì îáðàçîì, ñîâåðøåííî î÷åâèäíà òåñíàÿ ñâÿçü ñòåïåíè áîãàòñòâà ñêîïëåíèÿ ñ ìîùíîñòüþ ãàëî öåíòðàëüíîé ãàëàêòèêè äàííîãî ñêîïëåíèÿ. Â êà÷åñòâå íàèáîëåå âåðîÿòíîé ïðè÷èíой òàêîé ñâÿçè ìû çäåñü ðàññìàòðèâàåì îáùíîñòü 103 ìåõàíèçìà ôîðìèðîâàíèÿ ñêîïëåíèÿ è ãàëî. Áîëåå òîãî, ïî âñåé âèäèìîñòè, êàê ñëåäóåò èç ïðèâåäåííûõ êîððåëÿöèé, ýòîò æå ìåõàíèçì îòâåòñòâåíåí òàêæå è çà ôîðìèðîâàíèå ñèñòåì øàðîâûõ ñêîïëåíèé â ãàëàêòèêàõ. Ññ÷åðòâîâàìèå ãàëî îáø†ìî îáö‡ðì‡åòð‡ â ðàíêàõ ðôåìàðè‡ “êàììèáàëèçíà” èëè äðóãèõ ìåõàíèçìîâ ïîäîáíîãî ðîäà. Ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî ãàëî ýòèõ ãàëàêòèê îáðàçîâàëèñü âñëåäñòâèå ïðèëèâíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäó öåíòðàëüíîé ìàññèâíîé ãàëàêòèêîé è äðóãèìè ÷ëåíàìè äàííîãî ñêîïëåíèÿ. Çâåçäíîå íàñåëåíèå ãàëî, ñîãëàñíî ýòèì ñöåíàðèÿì, ÿâëÿåòñÿ ðåçóëüòàòîì îáîãаùåíèÿ îêîëîãàëàêòè÷åñêîãî ïðîñòðàíñòâà íåêîòîðîé ÷àñòüþ çâåçä, ïðîãëî÷åííûõ èëè îãîëåííûõ ñîñåäíèõ ãàëàêòèê. Îäíàêî òàêîå îáúÿñíåíèå íå ìîæåò ñ÷èòàòüñÿ îáîñíîâàííûì è ïðèåìëåìûì, åñëè äàííûé âîïðîñ ðàññìàòðèâàåòñÿ â êîíòåêñòå èìåþùèõñÿ íàáëþäàòåëüíûõ ôàêòîâ. Äàæå íå îñòàíàâëèâàÿñü ñíîâà íà âîçðàæåíèÿõ ïðîòèâ ðôåìàðè‡ “êàììèáàëèçíà”, îáðàòèíð‡ ê óàêòñ ðñ÷åðòâîâàìè‡ êàìäèäàòîâ â cDãàëàêòèêè â áåäíûõ ñêîïëåíèÿõ, êîòîðûå ëèøåíû ïîëíîñòüþ ãàëî. Íî, ñ äðóãîé ñòîðîíû, èçâåñòíî, ÷òî öåíòðàëüíîå òåëî ýòèõ ãàëàêòèê â ñðåäíåì íà 0.6 âåëè÷èíû ÿð÷å, ÷åì àíàëîãи÷íûå îáðàçîâàíèÿ â áîãàòûõ ñêîïëåíèÿõ, ÷òî äàëî îñíîâàíèå ïðåäïîëîãàòù, †òî îìè “ïðîãëîòèëè” áîëùøå ãàëàêòèê, †åí ‡ð†àéøèå ãàëàêòèêè â áîãàòûõ ñêîïëåíèÿõ (ñì. Thuan, Romanishin, 1981 è ññûëêè â íåé). Èìåííî ýòèì îáúÿñíÿåòñÿ òàêæå è áåäíîñòü ýòèõ ñêîïëåíèé. Òîãäà îñòàåòñÿ ñîâåðøåííî íåïîíÿòíûì, êàê ïðîèñõîäèò, ÷òî îäèí è òîò æå ìåõàíèçì, êîòîðûé ïî äàííîìó ñöåíàðèþ îáîãа÷àåò è ãàëî, è “îðìîâìîå òåëî” â îäìîìàïðàâëåììîí ïðîôåððå, â ðåçóëüòàòå ôîðìèðóåò îáîãа÷åììîå “îðìîâìîå òåëî”, à îò ãàëî ìå îðòàåòð‡ ìèêàêîãî ñëåäà. Анализ наблюдательного материала подсказывает, что причина такого противоречия может быть скрыта в том, что для интерпретации приведенных здесь наблюдательных фактов применяется заведомо неверный физический механизм. В рассматриваемой нами физической картине, на наш взгляд, образование гало находит более естественную и, к тому же, самосогласованную интерпретацию. Она основывается на парадигме увеличения пространственного масштаба с накоплением энергии ускорающегося расширения во всех скоплениях материи, 104 начиная с атомных ядер и вплоть до самых грандиозных строений Вселенной, каковыми являются сверхскопления. Как было показано в Главе 1 данной работы, вследствие ускоряющегося расширения пространства в гравитационно-связанных объектах накапливается потенциальная энергия, которая достоточна для выброса из материнского тела протоскопления сгустков материи галактических масс за 107 лет. В течение 1010 лет хаббловского временн, благодаря таким процессам может быть выброшено 1000 сгустков материи или протогалактик, которые и формируют скопление галактик. Таким образом, за время существования наблюдаемой Вселенной скопления галактик вполне могли бы формироваться этим механизмом. Что же происходит с протоскоплением вследствие процессов выброса. Нетрудно убедиться, что это зависит от массы и вращательного момента данного материнского объекта. По-видимому современная астрофизика должна наконец-то отказаться от поисков эффективного механизма приобретения первоначального вращательного момента и должна согласиться с тем, что вещество, как таковое рождается с присущим ему вращательным моментом, аналогично тому, что мы наблюдаем у элементарных частиц. При самых начальных стадиях расширения, когда дефект массы намного больше самой массы (см. параграф 1.8), не может быть и речи о механическом вращении, и, по всей вероятности, мы имеем дело с квантовым эффектом, который лишь в дальнейшем превращается в обычный вращательный момент. Тогда, если вращательный момент материнского тела имеет достаточно большое значение, процесс выброса протогалактических сгустков будет более интенсивным, чем при отсутствии вращательного момента. Несмотря на то, что нет соответствующих расчетов, из чисто физических соображений мы можем сделать выводы о том, что при остальных равных условиях протоскопление обладающее большим вращательным моментом: а) за единицу времени выбросит больше массы, б) выброшенные сгустки материи сами в среднем будут располагать большим вращательным моментом, в) центральная галактика намного быстрее теряет свою массу. Выброшенный сгусток материи или протогалактика, которая получает большое значение вращательного момента, может впоследствии располагать 105 большим спином, а также уйти дальше от материнского тела за счет большого орбитального момента. Даже самый беглый анализ структуры и морфологического состава скоплений галактик показывает, что в составе иррегулярных скоплений больше спиральных и иррегулярных галактик, которые обладают значительным вращательным моментом, в большинстве случаев в центре иррегулярных галактик нет доминирующей галактики, в галактическом поле абсолютное большинство составляют объекты поздных морфологических типов. Последний факт кажется наиболее странным с точки зрения традиционной космогонии: быстро вращающихся галактик больше там, где наименьшая вероятность встречи «протогалактических облаков». В рассматриваемой парадигме формирования именно такую картину должны были наблюдать: чем больше вращательный момент, переданный дочерному телу, тем больше вероятность того, что протогалактика уйдет далеко от материнского объекта (и покинет условные границы скопления) и сама получит большой вращательный момент. Сценарий формирования галактик в скоплении формируется по другому сценарию, когда материнское тело не обладает большим вращательным моментом. Сгустки материи в данном случае выбрасываются благодаря одной лишь накопленной потенциальной энергии и не могут унести большой вращательный момент. Поэтому, «истощение» центрального материнского объекта происходит менее интенсивно, чем в случае объекта с большим начальным вращательным моментом. Это должно привести к следующим наблюдательным эффектам. Вопервых, здесь больше таких сгустков-протогалактик, которые выбрасываются со сравнительно (по сравнению со случаем, когда центральный объект обладал большим врашательным моментом) небольшой скоростью, которые уходят не очень далеко от материнского объекта. Выброшенный сгусток материи, переходит в новый с точки зрения физических условий объем пространства, который характеризуется большим пространственным масштабом. Вследствие этого, как и материнский объект, выброшенный сгусток начинает интенсивно освобождаться от внутренней энергии, что может происходить как радиационным способом, так и путем распада и раздробления протогалактики, что формирует некоторое распределение по скоростям. Некоторая часть раздробленной материи может 106 получить такие скорости, что останется в зонне гравитационного влияния материнского объкта. Такие «обломки», в конечном счете, становятся тем материалом, из чего формируется протяженное гало галактик-генераторов скоплений, каковыми являются cD галактики. И именно поэтому существует корреляция между светимостями гало и скопления – чем больше выброшено материи, тем больше галактик в скоплении, а также материала для формирования гало. В конце данного раздела хотелось бы остановиться еще на одном весьма важном наблюдательном факте. Речь идет о светимости «основного тела» cD галактик. Как известно, несмотря на огромные различия между светимостями гало, сами «основные тела» имеют примерно одинаковую светимость. Этот факт широко обсуждался исследователями, а ткже было предложено использовать cD галактики в качестве «стандартных свеч» для определения космологических расстоянии, основываясь на указанном наблюдательном факте. Если cD галактика и ее гало формируются благодаря каннибализму, остаются необъяснимыми не только цвет, темп формирования, но и стандартная светимость «основного тела». С другой стороны, если основным фактором, определяющим формирование космических объектов, является ускоряющееся хаббловское расширение, то приходим к абсолютно новому неизбежному выводу. Он состоит в том, что вследствие расширения на каждом иерархическом уровне постепенно уменьшается максимальная масса отдельных объектов. Как следует из формулы (1.28), те объекты, которые обладают большей массой, интенсивнее выбрасывают дочерные сгустки материи. Такое поведение приводит к тому, что протоскопление с большей массой за один и тот же интервал времени формирует больше галактик и массивнее гало. При этом масса центрального объекта, благодаря освобождению от «лишней» энергии-массы стремится к тому значению, которое является максимально возможным для данного масштаба расширения пространства, что и является причиной стандартной светимости «основного тела» cD галактик – того остаточного тела, которое осталось после последовательного распада протоскопления. 107 При сравнительно небольшой массе протоскопления процесс выбросов материи происходит менее интенсивно, и за тот же период времени формируется меньше галактик. Масса «основного тела» cD галактик стремится к значению массы меньших галактик «сверху». Поэтому, согласно данной схеме, образования галактик, при эволюции Вселенной, на фоне увеличения относительного количества маломассивных галактик должно увеличиться количество cD галактик. Дальнейшее исследование данного механизма требует более детальный анализ морфологического состава скоплений галактик, соответсвующих светимостей, а также других характеристик совокупности галактик. 108 функций ГЛАВА 3 ÊÂÀÇÀÐÛ В РАМКАХ КОНЦЕПЦИИ ОБ УНИВЕРСАЛЬНОМ РАСШИРЕНИИ 3.1. Ââåäåíèå Ýâîëþöèîííûå ïîñëåäîâàòåëüíîñòè âíåãàëàêòè÷åñêèõ îáúåêòîâ îáû÷íî ñâÿçûâàþòñÿ ñ ðàññòîÿíèåì - ÷åì äàëüøå íàõîäèòñÿ îáúåêò, òåì ðàíþþ â ñðåäíåì ôàçó ðàçâèòèÿ îí ïðåäñòàâëÿåò äëÿ íàáëþäàòåëÿ. Íåñîìíåííî, òàêóþ âîçìîæíîñòü ïîñòðîåíèÿ ýâîëþöèîííûõ ðÿäîâ ìîæíî áûëî ïðåäóãàäàòü ñðàçó ïîñëå èçìåðåíèÿ ñêîðîñòè ñâåòà è äîêàçàòåëüñòâà åå êîíå÷íîñòè. Ýòî îáñòîÿòåëüñòâî ïîçâîëÿåò çåìíîму íàáëþäàòåëю ïîëó÷èòü èíôîðìàöèþ îá îáúåêòàõ ðàçíûõ ýïîõ, íàõîäÿùèõñÿ íà ðàçëè÷íûõ ðàññòîÿíèÿõ. Åñëè æå, ñ äðóãîé ñòîðîíû, íàøà Вñåëåííàÿ, à òàêæå åå îòäåëüíûå îáúåêòû ýâîëþöèîíèðóþò, òî ñðàçó ñòàíîâèòüñÿ î÷åâèäíîé ñóùåñòâóþùàÿ ïî÷òè ôóíêöèîíàëüíàÿ ñâÿçü ìåæäó ðàññòîÿíèåì è âîçðàñòîì. Íî, ñëåäóåò îòìåòèòü òàêæå, ÷òî ýòî, êàçàëîñü áû, î÷åâèäíîå óòâåðæäåíèå èìååò ëèøü ñòàòèñòè÷åñêîå çíà÷åíèå, åñëè îäíîâðåìåííî íå ñäåëàíî åùå îäíî ïðåäïîëîæåíèå î òîì, ÷òî âñå âíåãàëàêòè÷åñêèå îáúåêòû îáðàçîâàëèñü îäíîâðåìåííî. ßñíî, ÷òî ïðè òàêîì äîïóùåíèè çàâåäîìî èñêëþ÷àåòñÿ íàëè÷èå â îäíîì è òîì æå îáúåìå ïðîñòðàíñòâà îäíîòèïíûõ îáúåêòîâ, ïðèíàäëåæàùèõ ðàçíûì ýïîõàì îäíîé ýâîëþöèîííîé öåïè. Ïîäîáíîå ïðåäïîëîæåíèå, åñòåñòâåííî, âûçûâàåò íåêîòîðîå ñîìíåíèå, òàê êàê â áîëåå íèçêèõ èåðàðõè÷åñêèõ óðîâíÿõ õîðîøî èçâåñòíû î÷åíü ìîëîäûå è äàæå âíîâü ôîðìèðóþùèåñÿ îáúåêòû, ñîñåäñòâóþùèå ñ êðàéíå ñòàðûìè îáúåêòàìè. Àíàëîãè÷íîå óòâåðæäåíèå îá îäèíàêîâîì âîçðàñòå çâåçä, íåêîãäà ãîñïîäñòâóþùåå â êîñìîãîíèè, áûëî îòâåðãíóòî â ñåðåäèíå ïðîøëîãî ñòîëåòèÿ (Àìáàðöóìÿí 1947). Òåì ñàìûì áûëî äîêàçàíî, ÷òî â êîíå÷íîì îáúåìå ïðîñòðàíñòâà (íàïðèìåð, â îòäåëüíî âçÿòîé ãàëàêòèêå), ñîñåäñòâóþò ãàëàêòèêè âñåõ âîçðàñòîâ (äî âîçðàñòà ñàìîé ãàëàêòèêè). Â ñëó÷àå âíåãàëàêòè÷åñêèõ îáúåêòîâ âîïðîñ ïîêà åùå îñòàåòñÿ îòêðûòûì è, â íåêîòîðîì ñìûñëå, íåäîñòàòî÷íî ÷åòêî ñôîðìóëèðîâàííûì. Ïðè÷èíà ñîçäàííîé ñèòóàöèè çäåñü ìîæåò îêàçàòüñÿ äîñòàòî÷íî ãëóáîêîé. Äåëî â òîì, ÷òî ñ÷èòàÿ êâàçàðû ñàìîé ðàííåé ñòàäèåé ýâîëþöèè ãàëàêòèê, áîëüøèíñòâî èññëåäîâàòåëåé 109 îòðèöàåò èõ ñóùåñòâîâàíèå â ñîâðåìåííîì ýòàïå ýâîëþöèè Вñåëåííîé, òî åñòü ïðè íóëåâîì êîñìîëîãè÷åñêîì êðàñíîì ñìåùåíèè. Â êà÷åñòâå èíäèêàòîðà ìîëîäîñòè ãàëàêòèê îáû÷íî ðàññìàòðèâàåòñÿ ëèøü óðîâåíü çâåçäîîáðàçîâàíèÿ, òåì ñàìûì êîñâåííî èñêëþ÷àÿ âîçìîæíîñòü ñóùåñòâîâàíèÿ â ëîêàëüíîé Вñåëåííîé êîìïàêòíûõ îáúåêòîâ êâàçàðíîé ïðèðîäû ñ ïî÷òè ïîëíûì îòñóòñòâèåì çâåçäíîãî íàñåëåíèÿ. Ðàññòîÿíèå áîëüøèíñòâà âíåãàëàêòè÷åñêèõ îáúåêòîâ îïðåäåëÿåòñÿ ñ ïîìîùüþ èõ êðàñíûõ ñìåùåíèé, ñ÷èòàþùèõñÿ äîñòàòî÷íî íàäåæíûìè èíäèêàòîðàìè ðàññòîÿíèÿ. Áëàãîäàðÿ ïðèíÿòîé îäíîçíà÷íîñòè ñâÿçè ñ ðàññòîÿíèåì, ïðîâåðåííîé äëÿ óìåðåííûõ ðàññòîÿíèé, ìåðà êðàñíîãî ñìåùåíèÿ óâåðåííî èñïîëüçóåòñÿ â êà÷åñòâå ÿâíîãî ïàðàìåòðà ýâîëþöèîííîé õàðàêòåðèñòèêè. Íà îñíîâàíèè óêàçàííîé îäíîçíà÷íîñòè, îñîáåííîñòè âíåãàëàêòè÷åñêîãî íàñåëåíèÿ, âûÿâëåííûå ñ ïîìîùüþ ãëóáîêèõ îáçîðîâ ïî êðàñíîìó ñìåùåíèþ, íåðåäêî ðàññìàòðèâàþòñÿ â êà÷åñòâå ãëàâíûõ èíäèêàöèé ïðîöåññà ýâîëþöèè. Îäíàêî ýòó çàäà÷ó ìîæíî ðàññìàòðèâàòü â ñîâåðøåííî èíîì ðàêóðñå, åñëè îòêàçûâàåìñÿ îò îäíîçíà÷íîé ñâÿçè ìåæäó ðàññòîÿíèåì îáúåêòà è åãî êðàñíûì ñìåùåíèåì. Íåñìîòðÿ íà òî, ÷òî ëþáàÿ àëüòåðíàòèâà â äàííîì ñëó÷àå âñòðå÷àåòñÿ, â ëó÷øåì ñëó÷àå, с недоверием, âñå áîëåå î÷åâèäíûì ñòàíîâèòñÿ, ÷òî íà ñåãîäíÿ ðåøåíèå ñóäüáû êðàñíîãî ñìåùåíèÿ âíåãàëàêòè÷åñêèõ îáúåêòîâ èñêëþ÷èòåëüíî â ïîëüçó êîñìîëîãè÷åñêîãî äîïëåð-ýôôåêòà, ÿâëÿåòñÿ ïðÿìûì äèêòàòîì òåîðèè. Ýòî â ïåðâóþ î÷åðåäü êàñàåòñÿ ñàìûõ ðàííèõ ñòàäèé ýâîëþöèè ãàëàêòèê – êâàçàðîâ. Êâàçàðû ÿâëÿþòñÿ äîñòàòî÷íî õîðîøèì èíñòðóìåíòîì èññëåäîâàíèÿ ðÿäà ýâîëþöèîííûõ öåïåé. Íåñìîòðÿ íà îïðåäåëåííûå ðàçíîãëàñèÿ ìåæäó ðàçíûìè òå÷åíèÿìè â êîñìîãîíèè è êîñìîëîãèè, êîòîðûå îñïàðèâàþò ôèçè÷åñêóþ ñóùíîñòü êâàçàðîâ è èõ ìåñòîíàõîæäåíèå âî Âñåëåííîé, ïî÷òè âñå îíè åäèíîãëàñíû â òîì, ÷òî ýòè îáúåêòû ÿâëÿþòñÿ ðàííåé ñòàäèåé ýâîëþöèè ãàëàêòèê. Äëÿ òàêîãî âûâîäà çà ÷åòûðå äåñÿòèëåòèÿ ïîñëå îòêðûòèÿ ýòèõ îáúåêòîâ áûëî ìíîãî íàáëþäàòåëüíûõ ïîäòâåðæäåíèé. Как известно, квазар 3С48 был первым звездообразным радиоисточником, который был идентифицирован с оптическим объектом (Matthews, Bolton, Greenstein, et al, 1960). В дальнейшем с такими же оптическими объектами были идентифицированы также 3С196 и 3С286 (Matthews, Sandage, 1963), а также 3С147 110 (Schmidt, Matthews, 1964). Первый квазар, спектр которого был интерпретирован с помощью предположения о наличии чрезвычайно большого красного смещения, был 3С273 (Schmidt, 1963). В числе самых первых работ, посвященных детальному спектральному анализу квазаров, в частности, 3С48 и 3С273 следует отметить классическую статью Гринстейна и Шмидта (Greenstein, Schmidt, 1964). Íåñìîòðÿ íà òî, ÷òî êâàçàðû áûëè îòêðûòû â 60-ûå ãîäû ïðîøëîãî ñòîëåòèÿ, íàñòîÿùèé áóì èõ ïëàíîìåðíûõ ïîèñêîâ è èññëåäîâàíèé íà÷àëèñü â 90-ûå ãîäû è ïðîäîëæàþòñÿ ñ íàðàñòàþùèìè òåìïàìè. Ñíà÷àëà áûëè ïðåäïðèíÿòû ñðàâíèòåëüíî áîëåå ñêðîìíûå îáçîðû, êîòîðûå îãðàíè÷èâàëèñü ïîèñêîì ëèáî íàèáîëåå ÿðêèõ êâàçàðîâ, ëèáî êâàçàðîâ ñ îïðåäåëåííûìè çíà÷åíèÿìè êðàñíîãî ñìåùåíèÿ, ëèáî íà î÷åíü îãðàíè÷åííîé ïëîùàäè íåáà è äð. Â ýòîì ñìûñëå ó àñòðîíîìîâ ïîä ðóêîé èìååòñÿ äîñòàòî÷íî íåîäíîðîäíûå äàííûå è íåïîëíûå ñïèñêè êâàçàðîâ, ÷òî äåëàåò âûïîëíåíèå ñòàòèñòè÷åñêèõ èññëåäîâàíèé ÷ðåçìåðíî ñëîæíûì. Более или менее однородный материал появится, когда завершится Слоановский обзор неба – SDSS. До этого мы будем пользоваться теми данными о квазарах, которые были получены с помощью несистематических наблюдений. Ñî âðåìåíåì ïîÿâëÿåòñÿ âñå áîëüøå íîâûõ ôàêòîâ, ñâèäåòåëüñòâóþùèõ î òîì, ÷òî êâàçàðû íàõîäÿòñÿ ãîðàçäî áëèæå, ÷åì ñëåäóåò èç çíà÷åíèé èõ êðàñíîãî ñìåùåíèÿ. Ñ äàííîé ïðîáëåìîé òåñíî ñâÿçàíà äðóãàÿ ÷ðåçâû÷àéíî âàæíàÿ çàäà÷à, èçâåñòíàÿ â ëèòåðàòóðå êàê ïðîáëåìà èçáûòêà ñëàáûõ ãîëóáûõ ãàëàêòèê. Ïîñëåäíÿÿ äàæå âêëþ÷åíà Ñýíäèäæîì â ñïèñîê íàèáîëåå âàæíûõ ïðîáëåì àñòðîôèçèêè 21-ãî ñòîëåòèÿ (Sandage, 1997). Àìáàðöóìÿíîâñêàÿ êîíöåïöèÿ îá àêòèâíîñòè ÿäåð ãàëàêòèê (ñì., íàïðèìåð, Àìáàðöóìÿí, 1956a,b; 1958a; Ambartsumian, 1958; 1961; 1964)) ââîäèò â ðàññìîòðåíèå î÷åíü âàæíóþ ãèïîòåçó î ñóùåñòâîâàíèè ñâåðõïëîòíîé ìàòåðèè î÷åíü áîëüøèõ ìàññ â ÿäðàõ ãàëàêòèê. Èìåííî îíà è ñòàëà êàìíåì ïðåòêíîâåíèÿ äëÿ ýòîé äîñòàòî÷íî ñòðîéíîé è çàêðåïëåííîé íàáëþäàòåëüíûìè äàííûìè êîíöåïöèè. Îñíîâíûì àðãóìåíòîì ïðîòèâ ýòîé êîíöåïöèè ñòàëî òî, ÷òî современная физика, как уже было отмеечено и в Главе 1, не позволяет существование сверхплотных гравитационных конфигураций очень больших масс. Ýòó àðãóìåíòàöèþ â áîëеå îáùåì âèäå ìîæíî ñôîðìóëèðîâàòü è ñëåäóþùèì îáðàçîì: íà îñíîâå çàêîíîâ 111 ôèçèêè, èçâåñòíûõ â íàñòîÿùåå âðåìÿ, íåâîçìîæíî îáîñíîâàòü ñóùåñòâîâàíèå óñòîé÷èâûõ ñâåðõïëîòíûõ êîíôèãóðàöèé áîëüøèõ ìàññ. Åñòåñòâåííî, òàêàÿ ôîðìóëèðîâêà íèêàê íå ìîæåò ñíÿòü òå âîçðàæåíèÿ, êîòîðûå ïðèâîäÿòñÿ íà îñíîâå ðàñ÷åòîâ, âûïîëíåííûõ ñ 60-õ ãîäîâ ïðîøëîãî ñòîëåòèÿ. Òåì íå ìåíåå îíà îòêðûâàåò íåêîòîðóþ возможность äëÿ ïðîäîëæåíèÿ äèñêóññèé ïî ýòîìó ïîâîäó, åñëè ìû áåçîãîâîðî÷íî íå âåðèì, ÷òî íàì èçâåñòíû âñå çàêîíû ïðèðîäû è èõ ïîâåäåíèå âî âñåõ ôèçè÷åñêèõ óñëîâèÿõ, êîòîðûå ìîãóò ñóùåñòâîâàòü âî Âñåëåííîé. Здесь следует учитывать также и принципиальную возможность, которая открывается при учете возможной динамики дефекта массы под воздействием хаббловского расширения пространства. Ìûñëü î òîì, ÷òî åñòü çàêîíû ôèçèêè, êîòîðûå äî ñèõ ïîð íåèçâåñòíû ÷åëîâå÷åñòâó, íåàäåêâàòíî âîñïðèíèìàåòñÿ ìíîãèìè ôèçèêàìè. Òåì íå ìåíåå èñòîðèÿ íàóêè ïîñòîÿííî äîêàçûâàëà åå ïðàâäèâîñòü. Îäíèì èç недавныõ äîêàçàòåëüñòâ ïðàâäèâîñòè äàííîé ìûñëè ñòàëî îòêðûòèå óñêîðåííîãî ðàñøèðåíèÿ Âñåëåííîé, ìåõàíèçì êîòîðîãî äî ñèõ ïîð îñòàåòñÿ âíå ðàìîê èçâåñòíûõ íàì ôèçè÷åñêèõ çàêîíîâ (Riess et al, 1998; Perlmuter et al, 1999). Ôàêòè÷åñêè îòêðûòî óíèâåðñàëüíîå ÿâëåíèå, êîòîðîå íå îáúÿñíÿåòñÿ èçâåñòíûìè íàì çàêîíàìè è òðåáóåò ââåäåíèÿ â ðàññìîòðåíèå íîâûõ ïîíÿòèé. Òî, ÷òî îíî óæå øèðîêî îáñóæäàåòñÿ è ÷àùå âñåãî óïîìèíàåòñÿ ïîä ìàçâàìèåí “òåíìà‡ ýìåðãè‡”, ‡âë‡åòð‡ ëèøù ïðîðòатой êîíñòàòацией íåèçáåæíîñòè åãî ñóùåñòâîâàíèÿ. Íî íåëüçÿ çàáûâàòü, ÷òî áóêâàëüíî çà ãîä äî îòêðûòèÿ êîñìîëîãè÷åñêîãî óñêîðåíèÿ Ñýíäèäæ â ñâîåì ñïèñêå íàèáîëåå âàæíûõ ïðîáëåì àñòðîôèçèêè 21-ãî ñòîëåòèÿ â êà÷åñòâå òàêîâîé ïîä íîìåðîì 18 ïðèâîäèò çàäà÷ó òî÷íîãî îïðåäåëåíèÿ ïàðàìåòðà çàìåäëåíèя хаббловского расширения (Sandage, 1997). Ïðàâäà, îòêðûòèå óñêîðåíèÿ íå áûëî áîëüøîé íåîæèäàííîñòüþ äëÿ âñåõ, òàê êàê ïî êðàéíåé ìåðå îäíà èç ãðóïï èìåëà öåëüþ îïðåäåëèòü  -÷ëåí ââåäåííûé Ýéíøòåéíîì. Íî ñëåäóåò â ñâÿçè ñ ýòèì заметèòü è òî, ÷òî óêàçàííûé àíòèãðàâèòàöèîííûé ÷ëåí ïåðâîíà÷àëüíî áûë ââåäåí íà îñíîâå íåïðàâèëüíûõ ñîîáðàæåíèé – äëÿ òîãî, ÷òîáû ïîëó÷èòü ðåøåíèå äëÿ ñòàöèîíàðíîé Âñåëåííîé. Åãî íåîáõîäèìîñòü èñ÷åçëà ñ îòêðûòèåì ðàñøèðåíèÿ Âñåëåííîé. 112 Ñ äðуãîé ñòîðîíû, ñîâðåìåííàÿ ôèçèêà íåðåäêî îõîòíî îïåðèðóåò ïîíÿòèÿìè, êîòîðûå, ÿâëÿÿñü ðåçóëüòàòîì ïðèìåíåíèÿ çàêîíîâ ñîâðåìåííîé ôèçèêè, òåì íå ìåíåå ñîäåðæàò âíóòðåííèå ïðîòèâîðå÷èÿ è íåîïðåäåëåííîñòè èëè ïðèâîäÿò ê ýêçîòè÷åñêèì ðåçóëüòàòàì. Îäíèì èç òàêèõ ïîíÿòèé, íà íàø âçãëÿä, ÿâëÿåòñÿ ÷åðíàÿ äûðà, ÿâëÿþùàÿñÿ ïðîäóêòîì ïðîñòîé è ñâîáîäíîé ýêñòðàïîëÿöèè îáùåïðèíÿòûõ ãðàâèòàöèîííûõ òåîðèé (см. Главу 1, параграфы 1.8-1.9). Тем не менее большинством исследователей с÷èòàåòñÿ, ÷òî â öåíòðàõ áîëüøèíñòâà ãàëàêòèê íàõîäÿòñÿ ÷åðíûå äûðû (ñì., â êà÷åñòâå îáçîðà Kormendy & Richstone, 1995). Ïðåäëîæåííàÿ â Гëàâå 1 èäåÿ îá îäíîðîäíîì è óñêîðÿþùåìñÿ ðàñøèðåííèи íà âñåõ ìàñøòàáàõ ïîçâîëÿåò ðàññìîòðåòü çàäà÷ó àêòèâíîñòè è ýâîëþöèè ñ èíîé òî÷êè çðåíèÿ. Åñëè ñîîòíîøåíèå (1.9) ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé âåêîâîå óâåëè÷åíèå ìàñøòàáíîãî ôàêòîðà, òî åñòåñòâåííî ïîëàãàòü, ÷òî â îáëàñòÿõ ïðîñòðàíñòâà, ãäå íàáëþäàåòñÿ ñêîïëåíèå ìàòåðèè, è ñóùåñòâóþò ñèëüíûå ãðàâèòàöèîííûå ïîëÿ, ïðîñòðàíсòâеííûé ìàñøòàá «вморожен в материю» и поэтому увеличивается с некоторой задержкой (см. Главу 1). Â òàêîì ñëó÷àå ñîîòâåòñòâóþùàÿ ñèëà (1.13) òðàòèòñÿ íà ñîâåðøåíèå ðàáîòû ñ öåëüþ ïðåîäîëåíèÿ ýíåðãèи ñâÿçè (параграфы 1.8 и 1.10 данной работы). Òåì ñàìûì öåëàÿ ïëåÿäà èññëåäîâàòåëåé ñóùåñòâîâàíèåì ÷åðíîé äûðû (ñâîåãî ðîäà "÷åðíîãî ÿùèêà") ñòàðàåòñÿ îáúÿñíèòü ÿâëåíèÿ, êîòîðûå ñâÿçàíû ñ îãðîìíûì ýíåðãîâûäåëåíèåì è íå îáúÿñíÿþòñÿ áîëåå òðàäèöèîííûìè ìåòîäàìè. Íåñëó÷àéíî, ÷òî áîëüøèíñòâî ýòèõ àâòîðîâ èìååò î÷åíü ñìóòíîå ïðåäñòàâëåíèå î ôèçèêå ïðîèñõîäÿùèõ ïðîöåññîâ, ÷òî äåëàåò áîëåå ïðåäìåòíûì ñðàâíåíèå ñ "÷åðíûì ÿùèêîì". Ñ ýòîé òî÷êè çðåíèÿ ÷åðíàÿ äûðà ìîæåò áûòü ðàññìîòðåíà êàê íåêèé ïðèåì äëÿ ìàñêèðîâêè ïðîáåëîâ íàøèõ çíàíèé. Íî äàæå â ýòîì êà÷åñòâå îíà äîëæíà áûëà óäîâëåòâîðÿòü âñåì òðåáîâàíèÿì âíóòðåííåé è îáùåé ñàìîñîãëàñîâàííîñòè. 2.2. Рàçëè÷íûе çàâèñèìîñòи êâàçàðîâ îò êðàñíîãî ñìåùåíèÿ Ñ ìîìåíòà íà÷àëà открытия êâàçàðîâ ýòè óäèâèòåëüíûå îáúåêòû ïîäâåðãàþòñÿ ðàçëè÷íîãî òèïà èññëåäîâàíèÿì. Êðîìå âîïðîñà ôèçè÷åñêîãî ìåõàíèçìà èçëó÷åíèÿ êâàçàðîâ, íàèáîëåå èíòåíñèâíî îáñóæäàåòñÿ èõ ìåñòîíàõîæдåíèå âî Вñåëåííîé, ÷òî òåñíî ñâÿçàíî ñ ïðîáëåìîé ôîðìèðîâàíèÿ èõ êðàñíîãî ñìåùåíèÿ. 113 Ïîñëå îòêðûòèÿ êâàçàðîâ â êà÷åñòâå îáúÿñíåíèÿ èõ áîëüøèõ êðàñíûõ ñìåùåíèé áûëî ïðåäëîæåíî íåñêîëüêî ôèçè÷åñêèõ ìåõàíèçìîâ. Íàèáîëüøåå ðàñïðîñòðàíåíèå ïîëó÷èëî äîïëåðîâñêèé ìåõàíèçì, êîòîðûé ðàíåå, ïîñëå îòêðûòèÿ çàêîíà Õàááëà, áûë ïðèìåíåí äëÿ ãàëàêòèê. Êàê áûëî îòìå÷åíî âî Ââåäåíèè Ãëàâû 1, ýòîò çàêîí áûë ñôîðìóëèðîâàí ñíà÷àëà êàê âûðàæåíèå ëèíåéíîãî ñîîòíîøåíèÿ ìåæäó êðàñíûìè ñìåùåíèÿìè è ðàññòîÿíèÿìè ãàëàêòèê. Ëèøü âïîñëåäñòâèè áîëüøèíñòâîì àñòðîíîìîâ áûëî ïðèíÿòî, ÷òî êðàñíîå ñìåщåíèå ãàëàêòèê îáóñëîâëåíî äîïëåðîâñêèì ìåõàíèçìîì è, ñëåäîâàòåëüíî, îïèñûâàåò ðàñøèðåíèå Âñåëåííîé. Òîò ôàêò, ÷òî äëÿ êâàçàðîâ íåò äðóãèõ ìåòîäîâ îïðåäåëåíèÿ èõ ðàññòîÿíèé, êðîìå êàê ïðèìåíåíèÿ õàááëîâñêîãî çàêîíà, ÷ðåçìåðíî îñëîæíÿåò ñèòóàöèþ. Äàæå â ñëó÷àå ãàëàêòèê, ðàññòîÿíèÿ íåêîòîðîé ÷àñòè êîòîðûõ èçìåðÿþòñÿ íåçàâèñèìûìè ìåòîäàìè, íåñìîòðÿ íà îáùåïðèíÿòóþ концепцию î ôèçè÷åñêîì õàðàêòåðå èõ êðàñíîãî ñìåùåíèÿ, íåêîòîðàÿ, õîòÿ è ñðàâíèòåëüíî íåáîëüøàÿ, ÷àñòü èññëåäîâàòåëåé ñ÷èòàåò, ÷òî íàáëþäàåìûå êðàñíûå ñìåùåíèÿ îòíþäü íå îáóñëîâëåíû èõ äâèæåíèåì. Óæå â ïåðâîé ìîíîãðàôèè, ïîñâÿùåííîé ïðîáëåìå ôèçè÷åñêîé ñóùíîñòè êâàçàðîâ (Áýðáèäæ, Áýðáèäæ, 1969) îòìå÷àåòñÿ, ÷òî êðàñíîå ñìåùåíèå êâàçàðîâ ìîæåò áûòü îáóñëîâëåíî òàêæå èíûìè ìåõàíèçìàìè, â òîì ÷èñëå òàêèìè, êîòîðûå ïîêà åùå íå èçâåñòíû íàì. Â ýòîì è ïîñëåäóþùèõ íåñêîëüêèõ ïàðàãðàôàõ ìû ðàññìîòðèì äàííóþ çàäà÷ó íà îñíîâå ñòàòèñòè÷åñêîãî èññëåäîâàíèÿ ðàçëè÷íûõ âûáîðîê êâàçàðîâ, à òàêæå ó÷èòûâàÿ òå ôèçè÷åñêèå ñëåäñòâèÿ, êîòîðûå ñëåäóþò èç êîíöåïöèè óíèâåðñàëüíîãî ðàðøèðåìè‡ è åãî ðîëè â “âåêîâîé àêòèâèçàôèè” êîðíè†åðêèõ îáöåêòîâ âðåõ èåðàðõè÷åñêèõ óðîâíåé. Íà÷íåì àíàëèç ðàññìîòðåíèåì íåêîòîðûõ ðåçóëüòàòîâ, ïîëó÷åííûõ â ðàáîòå Äðàâñêèõ è Äðàâñêèõ (1996), êîòîðûå íà íàø âçãëÿä ÷ðåçâû÷àéíî èíòåðåñíû ñ òî÷êè çðåíèÿ îáñóæäàåìîé ïðîáëåìû. Èìè были ðàññìîòðåíû òðè âûáîðêè êâàçàðîâ: (1) êâàçàðû ñ ëèíèÿìè ïîãëîùåíèÿ; (2) êâàçàðû, âõîäÿùèå â àññîöèàöèè ñ ãàëàêòèêàìè èëè “êâàçàðø-àððîôèàôèè”, ìå èíåþ÷èå ëèìèè ïîãëî÷åìè‡ (âç‡òøå èç ðïèðêà Burbidge, et al (1990)) è (3) îñòàëüíûå êâàçàðû, êîòîðûå íå âõîäÿò â ïåðâûå äâå ãðóïïû. Àâòîðû â îòäåëüíîñòè äëÿ êàæäîé âûáîðêè ïîñòðîèëè çàâèñèìîñòè 114 ñâåòèìîñòè êâàçàðîâ îò èõ êðàñíîãî ñìåùåíèÿ, ñ÷èòàÿ, ÷òî ïîñëåäíèå íàõîäÿòñÿ íà êîñìîëîãè÷åñêèõ ðàññòîÿíèÿõ, à èõ êðàñíîå ñìåùåíèå, ñîãëàñíî çàêîíó Õàááëà, ÿâëÿåòñÿ èíäèêàòîðîì ðàññòîÿíèÿ. Íà Ðèñ. 3.1 ïðèâåäåíû ñîîòâåòñòâóþùèå ãðàôèêè. Ñðàçó æå ïðèâëåêàåò âíèìàíèå òî, ÷òî êðèâûå, ïîñòðîåííûå äëÿ óêàçàííûõ âûáîðîê, ðåçêî îòëè÷àþòñÿ äðóã îò äðóãà. Ðàçëè÷èå, âî ïåðâûõ, ñîñòîèò â òîì, ÷òî êâàçàðû ñ ëèíèÿìè ïîãëîùåíèÿ îáëàäàþò áîëüøåé ñâåòèìîсòüþ, ÷åì îñòàëüíûå äвà òèïà ïðè ëþáîì çíà÷åíèè êðàñíîãî ñìåùåíèÿ. Êâàçàðû-àññîöèàöèè ïðè ìàëûõ çíà÷åíèÿõ êðàñíîãî ñìåùåíèÿ (z1.7) òàêæå ïîêàçûâàþò ïîâûøåííóþ ñâåòèìîñòü ïî ñðàâíåíèþ ñ êâàçàðàìè áåç ïîãëîùåíèÿ è áåç àññîöèàöèé, îäíàêî ñ ðîñòîì z îíè òåðÿþò ýòîò ïðèçíàê. Рис. 3.1. Распределение средних интенсивностей квазаров: с абсорбциями (1), входящих в ассоциации (2) и без абсорбции и не входящих в ассоциации (3) (Рисунок заимствован из работы (Дравских, Дравских 1996)) Ïî óòâåðæäåíèþ àâòîðîâ, ïðèâåäåííûå ðåçóëüòàòû, â òîì ÷èñëå è íàáëþäàåìûå ðàçëè÷èÿ ìåæäó êðèâûìè, èìåþò äîñòàòî÷íî âûñîêóþ ñòàòèñòè÷åñêóþ çíà÷èìîñòü ñ êîýôôèöèåíòîì äîâåðèÿ 0.99. Òàêèì îáðàçîì, íåò ñîìíåíèÿ, ÷òî óêàçàííûå òðè âûáîðêè äåéñòâèòåëüíî îòëè÷àþòñÿ äðóã îò äðóãà. Íî òîãäà ñëåäóåò íàéòè ïðè÷èíó òàêîãî ðàçëè÷èÿ, ïðè÷åì, ïðåäëàãàåìûé ìåõàíèçì äîëæåí ó÷èòûâàòü 115 èìåþùèåñÿ âñå äàííûå îòíîñèòåëüíî óêàçàííûõ âûáîðîê êâàçàðîâ. Ñ ýòîé òî÷êè çðåíèÿ íàì êàæåòñÿ âåñüìà âàæíûì è äðóãîé ðåçóëüòàò, ïîëó÷åííûé â óêàçàííîé ðàáîòå Äðàâñêèõ è Äðàâñêèõ (1996). Îí çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî îòíîñèòåëüíûå êîëè÷åñòâà êâàçàðîâ èç ïåðâîé è âòîðîé âûáîðîê ( N1 /( N1  N 3 ) è N 2 /( N 2  N 3 ) , ãäå N i - êîëè÷åñòâî êâàçàðîâ i-òîé âûáîðêè) èìåþò ñîâåðøåííî ðàçíûå ïîâåäåíèÿ â çàвèñèìîñòè îò êðàñíîãî ñìåùåíèÿ. Åñëè äëÿ âòîðîé âûáîðêè ïðèâåäåííîå îòíîøåíèå ìîíîòîííî óáûâàåò ñ ðîñòîì êðàñíîãî ñìåùåíèÿ, òî â ïåðâîì ñëó÷àå, íàîáîðîò, äëÿ ìàëûõ çíà÷åíèé êðàñíîãî ñìåùåíèÿ îòíîñèòåëüíîå êîëè÷åñòâî êâàçàðîâ ñ ïîãëîùåíèåì ìàëî è óâåëè÷èâàåòñÿ ñ ðîñòîì z. Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî êðàñíîå ñìåùåíèå êâàçàðîâ ñ ïîãëîùåíèåì â ñðåäíåì áîëüøå, ÷åì ó êâàçàðîâ èç âòîðîé âûáîðêè. Ïîñëåäíåå óòâåðæäåíèå, êàê íåòðóäíî âèäåòü, äîñòàòî÷íî óâåðåííî ñîãëàñóåòñÿ ñ òðàäèöèîííûìè âçãëÿäàìè î ìåñòîíàõîæäåíèè êâàçàðîâ, à èìåííî, åñëè èõ êðàñíîå ñìåùåíèå îáóñëîâëåíî ëèøü êîñìîëîãè÷åñêèì ðàñøèðåíèåì, òî ïðè áîëüøèõ çíà÷åíèÿõ z, åñòåñòâåííî, óâåëè÷èâàåòñÿ âåðîÿòíîñòü íàõîæäåíèÿ ïîãëîùàþùåãî âåùåñòâà ìåæäó äàííûì êâàçàðîì è íàáëþäàòåëåì. Òàê æå ìîæåò áûòü èíòåðïðåòèðîâàí ôàêò, ÷òî êâàçàðû-àññîöèàöèè, êîòîðûå ëèøåíû ïîãëîùåíèÿ, â ñðåäíåì íàõîäÿòñÿ íà ñðàâíèòåëüíî ìàëûõ ðàññòîÿíèÿõ, è èõ ÷èñëî óáûâàåò ñ óâåëè÷åíèåì êðàñíîãî смещения îáúåêòîâ. Íî òåì íå ìåíåå îñòàåòñÿ íåïîíÿòíûì, ïî÷åìó æå äëÿ îäíîãî è òîãî æå çíà÷åíèÿ êðàñíîãî ñìåùåíèÿ òàê ðàçèòåëüíî îòëè÷àþòñÿ ñðåäíèå ñâåòèìîñòè êâàçàðîâ èç ðàçíûõ âûáîðîê. Äëÿ îáúÿñíåíèÿ äàííîãî ôàêòà çäåñü ìû âîñïîëüçóåìñÿ äîâîäàìè, êîòîðûå áûëè ïðåäëîæåíû â ðàáîòàõ Àðóòþíÿíà (1998, ñì. тàêæå Harutyunian 1999). Ïðåäïîëîæèì, ÷òî, ïî êðàéíåé ìåðå, íåêîòîðàÿ ÷àñòü êâàçàðîâ èìååò ëîêàëüíîå ïðîèñõîæäåíèå è âûáðîøåíà èç áëèçëåæàùèõ ãàëàêòèê. Ó÷èòûâàÿ èçîòðîïíîñòü ðàñïðåäåëåíèÿ îñåé âðàùåíèÿ ãàëàêòèê â ïðîñòðàíñòâå, ìîæíî ñ÷èòàòü, ÷òî íàïðàâëåíèÿ âûáðîñîâ òàêæå ðàñïðåäåëåíû èçîòðîïíî. Ýòî óòâåðæäåíèå îñòàåòñÿ ñïðàâåäëèâûì êàê â ñëó÷àå ñóùåñòâîâàíèÿ ïðåèìóùåñòâåííûõ íàïðàâëåíèé îòíîñèòåëüíî ìàòåðèíñêèõ ãàëàêòèê (íàïðèìåð, åñëè îíè ñòðóÿòñÿ â íàïðàâëåíèè ìàëûõ ïîëóîñåé, êàê ñ÷èòàåò Àðï (ñì., íàïðèìåð, Arp 1998)), òàê è åñëè ãàëàêòèêè íå ïîêàçûâàþò íèêàêîãî ïðåèìóùåñòâà. Äëÿ íàãëÿäíîñòè íà Ðèñ.3.2 ñõåìàòè÷åñêè 116 èçîáðàæåíà êàðòèíà îáðàçîâàíèÿ êâàçàðà âñëåäñòâèå âûáðîñà èç ÿäðà ìàòåðèíñêîé ãàëàêòèêè. Ñ öåëüþ óïðîùåíèÿ ôèçè÷åñêîé êàðòèíû ñäåëàíî äîïóùåíèå, ÷òî ëó÷ çðåíèÿ ãàëàêòèêè ñîâïàäàåò ñ íàïðàâëåíèåì ìàëîé ïîëóîñè ãàëàêòèêè, íî ÿñíî, ÷òî òàêîå äîïóùåíèå íå èìååò ñóùåñòâåííîãî çíà÷åíèÿ. Îáîçíà÷èì ÷åðåç Ra òî ñðåäíåå ëèíåéíîå ðàññòîÿíèå îò öåíòðà ãàëàêòèêè, ãäå êîëè÷åñòâî ïîãëîùàþùåãî âåùåñòâà ïîêà åùå äîñòàòî÷íî âåëèêî, ÷òîáû îáðàçîâàëèñü ëèíèè ïîãëîùåíèÿ â ñïåêòðå îáúåêòîâ ôîíà. Ââåäåì â ðàññìîòðåíèå òàêæå ñðåäíþþ ñêîðîñòü âûáðîñà êâàçàðîâ v , à òàêæå óãîë ìåæäó íàïðàâëåíèåì âûáðîñà è âíåøíåé ïîëÿðíîé îñè ãàëàêòèêè. Òîãäà ðàäèàëüíàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ ñêîðîñòè âûáðîñà êâàçàðà áóäåò ðàâíà , è îíà áóäåò ïîëîæèòåëüíîé, åñëè âøáðîð èíåë íåðòî â ïîëñïðîðòðàìðòâå “çà ãàëàêòèêîé” ïî îòìîøåìèþ ê íàáëþäàòåëþ. Åñëè æå âûáðîñ ïðîèçîøåë â ïîëóïðîñòðàíñòâå ìåæäó ãàëàêòèêîé è íàáëþäàòåëåì, òî, åñòåñòâåííî, vl áóäåò èìåòü îòðèöàòåëüíûé çíàê. Рис. 3.2. Схематихеское изображение картины образования «локальных» квазаров вследствие выброса из ядра галактик. Обозначения объяснены в тексте 117 Äàëåå, íåòðóäíî çàìåòèòü, èçëó÷åíèå èäóùåãî îò êâàçàðà, âûáðîшåííîãî â îáðàòíîì íàïðàâëåíèè ïî îòíîøåíèþ ê íàáëþäàòåëþ (Ðèñ.3.2.), ïðè îñòàëüíûõ ðàâíûõ óñëîâèÿõ, áîëåå ïîäâåðæåíî ïîãëîùåíèþ â ãàëàêòèêå-ãåíåðàòîðå (à òàêæå â ãàçîâîì øåëüôå, êîòîðûé ñîïðîâîæäàåò ïîäîáíîãî ðîäà âûáðîñû), ÷åì èçëó÷åíèå òîãî êâàçàðà, êîòîðûé âûáðîøåí ñ îòðèöàòåëüíîé ñêîðîñòüþ (Ðèñ. 3.2). Íà îñíîâå òàêîãî æå ïðîñòîãî ôèçè÷åñêîãî ïðåäïîëîæåíèÿ Áýðáèäæ (1996) îòìå÷àåò, ÷òî â ñïåêòðàõ ïðèìåðíî 50% âûáðîøåííûõ êâàçàðîâ äîëæíû íàáëþäàòüñÿ ëèíèè ïîãëîùåíèÿ, à â ñïåêòðàõ îñòàëüíûõ êâàçàðîâ òàêèõ ëèíèé íå äîëæíî áûòü. ßñíî, ÷òî ïåðâûé òèï êâàçàðîâ, â ñðåäíåì, áóäåò ïîêàçûâàòü ëèíèè ïîãëîùåíèÿ âñëåäñòâèå ýêðàíèðîâàíèÿ ãàëàêòèêîé – ãåíåðàòîðîì â òå÷åíèå âðåìåíè . Î÷åâèäíî òàêæå, ÷òî â äàííîì ñëó÷àå íàáëþäàòåëüíàÿ ñòàòèñòèêà çàâèñèò òàêæå îò ïðîäîëæèòåëüíîñòè æèçíè êâàçàðà èëè, òàê íàçûâàåìîé, êâàçàðíîé ñòàäèè. Òî åñòü, â òîò ìîìåíò, êîãäà âñëåäñòâèå ýâîëþöèè êâàçàð ïåðåõîäèò â ñòàäèþ ãàëàêòèê, îí óæå íå ó÷àñòâóåò â ñòàòèñòèêå. Îäíàêî, íå óãëóáëÿÿñü ïîêà â òîíêîñòè ýâîëþöèîííîãî ïðîöåññà, ïîïðîáóåì íà ÷èñòî êà÷åñòâåííîì óðîâíå îñìûñëèòü ôèçè÷åñêóþ êàðòèíó, êîòîðàÿ âûðèñîâûâàåòñÿ áëàãîäàðÿ ïðèìåíåíèþ äàííîãî ìåõàíèçìà îáðàçîâàíèÿ êâàçàðîâ. Ñòðîãî ãîâîðÿ, îòíþäü íå î÷åâèäíî, ÷òî êâàçàð èëè ñãóñòîê âåùåñòâà, êîòîðûé íàáëþäàåòñÿ â êà÷åñòâå êâàçàðà, íåñîìíåííî áóäåò ñâîáîäåí îò ïîãëîùåíèÿ. Ïîíÿòíî, ÷òî åñëè êâàçàð êàê òàêîâîé ñôîðìèðîâàí åùå â ïîãëîùàþùåé ìåæçâåçäíîé ñðåäå ìàòåðèíñêîé ãàëàêòèêè, òî â åãî ñïåêòðå áóäóò ñóùåñòâîâàòü ëèíèè ïîãëîùåíèÿ ãàëàêòèêè. Åñòåñòâåííî òàêæå, ÷òî åñëè â äåéñòâèòåëüíîñòè åñòü òàêîé êâàçàð, òî â ðàáîòå Äðàâñêèõ è Äðàâñêèõ (1996) îò îòíåñåí ê âûáîðêå êâàçàðîâ ñ ïîãëîùåíèåì. Ñ äðóãîé ñòîðîíû, êâàçàð, âûáðîøåííûé â îáðàòíîì íàïðàâëåíèè, ÷åðåç âðåìÿ ìîæåò óæå íå ïîêàçûâàòü ëèíèè ïîãëîùåíèÿ (åñëè íåò òàêæå ïîãëîùàþùåãî øåëüôà). Òîãäà ýòîò êâàçàð áóäåò âêëþ÷åí â ñïèñîê êâàçàðîâ – àññîöèàöèé, ÷òî, åñòåñòâåííî, óõóäøàåò ÷èñòîòó ôèçè÷åñêîé êàðòèíû. È, òåì íå ìåíåå, ÿñíî, ÷òî ïðè ñòàòèñòè÷åñêîì àíàëèçå èíòåðåñуþùåé íàñ ôèçè÷åñêîé êàðòèíû ìû ìîæåì ðàññìàòðèâàòü óêàçàííûå îáúåêòû îòäåëüíî äðóã îò äðóãà. Ñàìîå âàæíîå çàêëþ÷åíèå, íà íàø âçãëÿä, êîòîðîå ìîæåò áûòü ñäåëàíî íà îñíîâå óïîìÿíóòîé ôèçè÷åñêîé êàðòèíû, ñîñòîèò â ñëåäóþùåì. Ê çíà÷åíèþ êðàñíîãî 118 ñìåùåíèÿ êâàçàðîâ, êîòîðûå ïîêàçûâàþò ïîãëîùåíèå âñëåäñòâèå ïðîõîæäåíèÿ èçëó÷åíèÿ ÷åðåç ãàëàêòèêó – ãåíåðàòîð, äîáàâëÿåòñÿ íåêîòîðûé ïîëîæèòåëüíûé êîìïîíåíò, îáóñëîâëåííûé ñêîðîñòüþ âûáðîñà. Ñ äðóãîé ñòîðîíû, â ñëó÷àå êâàçàðîâ, âûáðîøåííûõ â íàïðàâëåíèè ê íàáëþäàòåëþ è, ïîýòîìó áîëåå ñâîáîäíûõ îò ïîãëîùåíèÿ â ãàëàêòèêå – ãåíåðàòîðå, êðàñíîå ñìåùåíèå óìåíüøàåòñÿ èç-çà îòðèöàòåëüíîé ñêîðîñòè. Êàê íåòðóäíî ïðîâåðèòü, ïðè ñîâìåñòíîì âîçäåéñòâèè íåñêîëüêèõ èñòî÷íèêîâ äîïëåðîïîäîáíîãî (ïðîïîðöèîíàëüíîãî) èçìåíåíèÿ ýíåðãèè ôîòîíà, ñóììàðíàÿ ìåðà ñìåùåíèÿ ñïåêòðà èçëó÷åíèÿ z âûðàæàåòñÿ ñëåäóþùèì ïðîñòûì ñîîòíîøåíèåì: 1  z   (1  z i ) , (3.1) ãäå z i - åñòü ñìåùåíèå, îáóñëîâëåííîå i -òûì èñòî÷íèêîì èçìåíåíèÿ ñïåêòðà. Äîïóñòèì, ÷òî íà äàííûé ñïåêòð âîçäåéñòâóþò òðè ìåõàíèçìа, êîòîðûå îòâåòñòâåííû çà z1  z c - êîñìîëîãè÷åñêîå, z 2  z à - àíîìàëüíîå è z 3   z l èððåãóëÿðíîå äîïëåðîâñêîå ñìåùåíèÿ, îáóñëîâëåííыå ñêîðîñòüþ âûáðîñà êâàçàðà, ò.å. z l  vl / c (ïðè ðåëÿòèâèñòñêîé ñêîðîñòè âûáðîñà ïðèìåíÿåòñÿ ñîîòâåòñòâóþùàÿ ôîðìóëà). Òîãäà ôîðìóëà (3.1) ïðèíèìàåò ñëåäóþùèé âèä 1  z  1  z c  z a (1  z c )  zl (1  z c )(1  z a ) . (3.2) Òàêèì îáðàçîì, ñòàíîâèòñÿ ÿñíûì, ÷òî åñëè íàáëþäàåìîå êðàñíîå ñìåùåíèå z ðàññìàòðèâàåòñÿ êàê ïîëíîñòüþ êîñìîëîãè÷åñêîå, òî òåì ñàìûì ââîäèòñÿ ïîãðåøíîñòü, âåëè÷èíà êîòîðîé çàâèñèò îò àíîìàëüíîãî è ëîêàëüíîãî êðàñíûõ ñìåùåíèé. Â ýòîì ñëó÷àå êîñìîëîãè÷åñêîå êðàñíîå ñìåùåíèå îòëè÷àåòñÿ îò ñâîåãî èñòèííîãî çíà÷åíèÿ íà âåëè÷èíó z  z c  zl (1  z a )(1  z c ) . (3.3) Èç ñîîòíîøåíèÿ (3.3) âèäíî, ÷òî åñëè âûðàæåíèå z  z c  z l (1  z a ), (1  z c ) (3.4) áîëüøå íóëÿ, òî ïåðåîöåíèâàåòñÿ åãî êîñìîëîãè÷åñêîå êðàñíîå ñìåùåíèå, òåì ñàìûì ïåðåîöåíèâàÿ òàêæå è åãî ñâåòèìîñòü. Åñëè õîòü îäíà èç âåëè÷èí z a èëè z l îòëè÷íà îò íóëÿ, ñâåòèìîñòü äàííîãî êâàçàðà ïîëó÷èòñÿ áîëüøå åå èñòèííîãî çíà÷åíèÿ. Íàëè÷èå àíîìàëüíîãî êðàñíîãî ñìåùåíèÿ òàê èëè èíà÷å ïðèâîäèò ê ïåðåîöåíêå 119 ñâåòèìîñòè êâàçàðîâ. Îäíàêî â ðàññìàòðèâàåìîì ñëó÷àå çíà÷åíèå z l âñåãäà áîëüøå íóëÿ äëÿ ñîáûòèé À, òî åñòü äëÿ îáúåêòîâ, êîòîðûå â ñðåäíåì áîëüøå âñåãî ïîäâåðæåíû ïîãëîùåíèþ. Ïîýòîìó ïåðåîöåíêà ñâåòèìîñòè äëÿ òåõ êâàçàðîâ, â ñïåêòðàõ êîòîðûõ åñòü ëèíèè ïîãëîùåíèÿ, óâåëè÷èâàåò èõ ñâåòèìîñòü äàæå íåçàâèñèìî îò íàëè÷èÿ àíîìàëüíîãî êðàñíîãî ñìåùåíèÿ. Òàêèì îáðàçîì, åñëè ñðàâíèòü êâàçàðû ñ ïîãëîùåíèåì è êâàçàðû – àññîöèàöèè èëè ñîáûòèÿ À è Â â ðàìêàõ ðàññìàòðèâàåìîé íàìè êàðòèíû, òî ìîæíî çàêëþ÷èòü, ÷òî èõ êðàñíûå смещения îòëè÷àþòñÿ âåëè÷èíîé 2 zl (1  z a )(1  z c ) èç-çà ëîêàëüíîé ñêîðîñòè ïî îòíîøåíèþ ê ìàòåðèíñêîé ãàëàêòèêè. Ñëåäîâàòåëüíî, ïåðåõîäÿ ê ñâåòèìîñòÿì êâàçàðîâ, ìû îáíàðóæèâàåì, ÷òî êâàçàðû ñ ëèíèÿìè ïîãëîùåíèÿ, â ñðåäíåì, èìåþò áîëüøóþ ñâåòèìîñòü, ÷åì êâàçàðû, ïðîñòî ÿâëÿþùèåñÿ ñîñåäÿìè ãàëàêòèê. Ýòî ïîëíîñòüþ ñîîòâåòñòâóåò òîé êàðòèíå, êîòîðàÿ íàáëþäàåòñÿ íà Ðèñ. 3.1, êîãäà ñðàâíèâàåì êðèâûå 1 è 2. Ñëåäóåò îáðàòèòü âíèìàíèå íà åùå îäíó îñîáåííîñòü òàêîé ìîäåëè, êîòîðàÿ ñòàíîâèòñÿ îïðåäåëÿþùåé ïðè áîëüøèõ çíà÷åíèÿõ êðàñíîãî ñìåùåíèÿ. Âîçâðàùàÿñü âíîâü ê ñîîòíîøåíèþ (3.3), çàìåòèì, ÷òî äëÿ êâàçàðîâ èç âûáîðêè 2, êàê íåòðóäíî óáåäèòüñÿ, ðàññòîÿíèå è ñâåòèìîñòü ïåðåîöåíèâàþòñÿ, êàê òîëüêî z a  2 zl (1  z l ) . (3.4) Â ïðîòèâíîì ñëó÷àå ýòè âåëè÷èíû íåäîîöåíèâàþòñÿ. Ìû ðàññìîòðåëè ïðåäåëüíî óïðîùåííóþ ìîäåëü, êîãäà âñå êâàçàðû ñ÷èòàþòñÿ âûáðîøåííûìè èç ÿäåð áëèçëåæàùèõ ãàëàêòèê ñ íåêîòîðûì íà÷àëüíûì çíà÷åíèåì àíîìàëüíîãî êðàñíîãî ñìåùåíèÿ è ñîõðàíèâøèìè ýòî çíà÷åíèå áåç èçìåíåíèé. Òåì íå ìåíåå, áûëî áû áîëåå åñòåñòâåííî ïðåäïîëàãàòü, ÷òî àíîìàëüíîå êðàñíîå ñìåùåíèå, åñëè òàêîâîå ñóùåñòâóåò, èìååò íåêîòîðîå ìàêñèìàëüíîå çíà÷åíèå â ñàìîì íà÷àëå ïðîöåññà îáðàçîâàíèÿ êâàçàðà, à â äàëüíåéøåì, ïî õîäó ýâîëþöèè, îíî ïîñòåïåííî óìåíüøàåòñÿ è â êîíöå êîíöîâ ïðîñòî èñ÷åçàåò, åñëè ìû ïîñòóëèðóåì, ÷òî ãàëàêòèêè íå îáëàäàþò àíîìàëüíûì êðàñíûì ñìåùåíèåì. Âåäü â êîíå÷íîì ñ÷åòå, ñîãëàñíî íàøèì ñîâðåìåííûì ïðåäñòàâëåíèÿì, âñëåäñòâèå ýâîëþöèè êâàçàð ïåðåõîäèò â ñòàäèþ ãàëàêòèêè, êîòîðàÿ ïðè âûøåóïîìÿíóòîì óòâåðæäåíèè ëèøåíû аномального êðàñíîãî ñìåùåíèÿ. Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî ñðåäè êâàçàðîâ, â òîì ÷èñëå è òåõ, êîòîðûå âûáðîøåíû èç ãàëàêòèê, èìåþòñÿ îáúåêòû, ñïåêòðû êîòîðûõ íå èñêàæåíû 120 àíîìàëüíûì êðàñíûì ñìåùåíèåì. ×òîáû áûòü ïîñëåäîâàòåëüíûì, ñëåäóåò ñîãëàñèòüñÿ òàêæå, ÷òî òàêèå êâàçàðû ñ áîëüøåé âåðîÿòíîñòüþ áóäóò íàõîäèòüñÿ íà áîëüøèõ ðàññòîÿíèÿõ îò ìåñòà èõ íà÷àëüíîãî îáðàçîâàíèÿ. Êîñâåííî íà ýòî óêàçûâàþò äâå ãèñòîãðàììû, ïðèâåäåííûå íà Ðèñ. 3.3, êîòîðûå çàèìñòâîâàíû èç ðàáîòû Äðàâñêèõ è Äðàâñêèõ (1996). Âî-ïåðâûõ, îêàçûâàåòñÿ, ÷òî êîëè÷åñòâî ïàð êâàçàð – ãàëàêòèêà èìååò ÷åòêî âûðàæåííûé ìàêñèìóì ïðè ìàëûõ çíà÷åíèÿõ óãëîâîãî ðàññòîÿíèÿ ìåæäó êîìïîíåíòàìè (60 ñåê. äóãè). Ýòîò ìàêñèìóì áîëåå ÷åì â äâà ðàçà ïðåâûøàåò ÷èñëî ïàð â àíàëîãè÷íûõ èíòåðâàëàõ ñ øèðèíîé â 1 ìèí äóãè, íî ñ áîëüøèì óãëîâûì ðàññòîÿíèåì (äî 10 ìèí äóãè). Êñòàòè, â èíòåðâàëå îò 1 äî 10 ìèí äóãè êîëè÷åñòâî ïàð ïî÷òè ïîñòîÿííî (2530). Âî-âòîðûõ, ñâåòèìîñòü êâàçàðîâ – àññîöèàöèé ïðè ìàëûõ çíà÷åíèÿõ óãëîâîãî ðàññòîÿíèÿ ìåæäó êâàçàðîì è ãàëàêòèêîé (120 ñåê. äóãè) ïðèìåðíî â ÷åòûðå ðàçà ïðåâûøàåò ñâåòèìîñòü êâàçàðîâ èç òðåòåé âûáîðêè, òîãäà êàê äëÿ êâàçàðîâ, âõîäÿùèõ â áîëåå øèðîêèå ïàðû, ýòî îòíîøåíèå óìåíüøàåòñÿ äî äâóõ. Рис. 3.3.Отношение средней светимости квазаров-ассоциаций к средней светимости квазаров без абсорбции и без ассоциаций в зависимости от углового расстояния в парах квазар-галактика (Рисунок заимствован из работы (Дравских, Дравских 1996)). Îáà ðåçóëüòàòà î÷åíü ïðîñòî ìîãóò áûòü èíòåðïðåòèðîâàíû â ðàìêàõ ãèïîòåçû îáðàçîâàíèÿ êâàçàðîâ âûáðîñàìè èç ÿäåð ñîîòâåòñòâóþùèõ ãàëàêòèê-êîìïîíåíòîâ, 121 åñëè ïðåäïîëîæèòü, ÷òî âíîâü ðîäèâøèéñÿ êâàçàð â õîäå ýâîëþöèè ïîñòåïåííî òåðÿåò ñâîéñòâà, áëàãîäàðÿ êîòîðûì îáúåêò ïðè÷èñëåí ê ñïèñêó êâàçàðîâ. Ê òàêèì êðèòåðèÿì, â ïåðâóþ î÷åðåäü, îòíîñÿòñÿ èñêëþ÷èòåëüíî ìàëûå óãëîâûå ðàçìåðû èëè çâåçäîîáðàçíîñòü, à òàêæå çíà÷èòåëüíîå êðàñíîå ñìåùåíèå (â ðàìêàõ äàííîé ãèïîòåçû – àíîìàëüíîå êðàñíîå ñìåùåíèå, êîòîðîå óìåíüøàåòñÿ è èñ÷åçàåò â õîäå ýâîëþöèè). Òîãäà ìîæíî çàêëþ÷èòü, ÷òî ÷åì äàëüøå íàõîäèòñÿ âûáðîøåííûé ñãóñòîê îò ãàëàêòèêè – ãåíåðàòîðà, òåì ìåíüøå âåðîÿòíîñòü òîãî, ÷òî îí ïîêà åùå ñîõðàíèë îñíîâíûå ïðèçíàêè êâàçàðà, â òîì ÷èèñëå è àíîìàëüíîå êðàñíîå ñìåùåíèå. Ñëåäîâàòåëüíî, òåì ìåíüøå ïåðåîöåíèâàåòñÿ åãî ñâåòèìîñòü. Åñëè óêàçàííûå ôàêòû íå ÿâëÿþòñÿ ïðîñòûì ðåçóëüòàòîì íàáëþäàòåëüíîé ñåëåêöèè, òî îíè äàæå áåç ïðèâëå÷åíèÿ êàêîãî-ëèáî õèòðîóìíîãî ìåõàíèçìà äîñòàòî÷íî ëåãêî ìîãóò áûòü èíòåðïðåòèðîâàíû êàê âåñîìîå ïîäñïîðьå ê äîêàçàòåëüñòâó ñóùåñòâîâàíèÿ ôèçè÷åñêîé ñâÿçè ýòèõ êâàçàðîâ ñ ãàëàêòèêàìè. Ïðàâäà, â òàêîì ñëó÷àå íà îáúÿñíåíèå äàííîãî ôåíîìåíà ìîãóò ïðåòåíäîâàòü òàêæå ìåõàíèçì ãðàâèòàöèîííîé ëèíçû (ñì., Äðàâñêèõ, Äðàâñêèõ 1996). Òåì íå ìåíåå, àâòîðû óêàçàííîé ðàáîòû ñàìè òîæå ïðèçíàþòñÿ, ÷òî èñïðîáîâàííûå èìè ìåõàíèçìû îáúÿñíÿþò äàëåêî íå âñå âûÿâëåííûå ôàêòû. Â ðàìêàõ ðàññìàòðèâàåìîé ãèïîòåçû âñå ôàêòû нàõîäÿò äîñòàòî÷íî ïðîñòîå îáúÿñíåíèå. Âûøåèçëîæåííîå ïîçâîëÿåò ñ÷èòàòü, ÷òî â ÷èñëå êâàçàðîâ òðåòåé âûáîðêè (ëèøåííûõ ëèíèé ïîãëîùåíèÿ è íå ÿâëÿþùèõñÿ àññîöèàöèÿìè) ñ áîëüøåé âåðîÿòíîñòüþ áóäóò êâàçàðû, àíîìàëüíîå êðàñíîå ñìåùåíèå êîòîðûõ òàê èëè èíà÷å ìåíüøå. Íî ñàìîå ãëàâíîå òî, ÷òî èç-çà çíà÷èòåëüíîãî ðàññòîÿíèÿ îò ãàëàêòèêè – ãåíåðàòîðà ñòàíîâèòñÿ íåâîçìîæíûì îòäåëüíîå ðàññìîòðåíèå ñîáûòèé À è Â. Òîãäà îòðèöàòåëüíûå è ïîëîæèòåëüíèå ëîêàëüíûå ñêîðîñòè óñðåäíÿþòñÿ è âìåñòî (3.2) áóäåì èìåòü 1  z  1  z c  z a (1  z c ) . (3.5) Òîãäà, êîíå÷íî, ñðàçó æå íàïðàøèâàåòñÿ âûâîä î òîì, ÷òî òðåòüÿ êðèâàÿ äîëæíà ëåæàòü ìåæäó îñòàëüíûìè äâóìÿ êðèâûìè. Íî äî îêîí÷àòåëüíûõ âûâîäîâ ñëåäóåò ó÷èòûâàòü òàêæå è äðóãîå îáñòîÿòåëüñòâî. Êàê óæå áûëî çàìå÷åíî âûøå, èìåííî â ýòîé âûáîðêå äîëæíû áûòü òå êâàçàðû, êîòîðûå îáëàäàþò íàèìåíüøèìè çíà÷åíèÿìè êðàñíîãî ñìåùåíèÿ, âïëîòü äî íóëåâîãî çíà÷åíèÿ. Òîãäà â îñòàëüíûõ 122 ðàâíûõ óñëîâèÿõ ïåðåîöåíêà ðàññòîÿíèé è ñâåòèìîñòåé äëÿ íèõ ìåíüøå ïî ñðàâíåíèþ ñ êâàçàðàìè îñòàëüíûõ äâóõ âûáîðîê. È äåéñòâèòåëüíî, ïðè ñðàâíèòåëüíî ìàëûõ çíà÷åíèÿõ êðàñíîãî ñìåùåíèÿ ( z  2.5 ) òðåòüÿ êðèâàÿ îñòàåòñÿ íèæå îñòàëüíûõ äâóõ. Ìîæíî çàêëþ÷èòü, ÷òî äëÿ ýòèõ çíà÷åíèé, êðàñíîå ñìåùåíèå ïåðâûõ äâóõ âûáîðîê áîëüøå îòëè÷àåòñÿ îò èõ êîñìîëîãè÷åñêîãî çíà÷åíèÿ. Íî çäåñü èìååò ñóùåñòâåííîå çíà÷åíèå è òî, êàê èçìåíÿåòñÿ îáùàÿ êàðòèíà â çàâèñèìîñòè îò âåëè÷èíû êðàñíîãî ñìåùåíèÿ. Âî-ïåðâûõ, ñ óâåëè÷åíèåì êðàñíîãî ñìåùåíèÿ íàáëþäàåòñÿ îáùàÿ òåíäåíöèÿ óìåíüøåíèÿ îòíîøåíèÿ Li / L3 (i=1,2), ãäå Li - ñâåòèìîñòü êâàçàðîâ èç i-òîé âûáîðêè. Ïðàâäà, â ñëó÷àå êâàçàðîâ ïåðâîé âûáîðêè ìîíîòîííîñòü ñïàäà íàðóøàåòñÿ ïðè 1.25  z  1.7 , êîãäà íàáëþäàåòñÿ íåêîòîðîå óâåëè÷åíèå ýòîãî îòíîøåíèÿ, à çàòåì îíî ñíîâà ìåäëåííî ïàäàåò. Èíòåðåñíî, ÷òî ïðè ýòèõ æå çíà÷åíèÿõ êðàñíîãî ñìåùåíèÿ ( 1.25  z  1.7 ) òåìï óìåíüøåíèÿ ñâåòèìîñòåé êâàçàðîâ âòîðîãî òèïà òàêæå ðàñòåò. Áîëåå òîãî, ïðè z  1.7 ñðåäíÿÿ ñâåòèìîñòü êâàçàðîâ 2-ãî òèïà ñòàíîâèòñÿ ðàâíîé ñðåäíåé ñâåòèìîñòè êâàçàðîâ 3-ãî òèïà, ïîñëå ÷åãî ïðîäîëæàåò óìåíüøàòüñÿ. Òî åñòü, äëÿ áîëüøèõ çíà÷åíèé êðàñíîãî ñìåùåíèÿ êâàçàðû – àññîöèàöèè â ñðåäíåì èìåþò íàèìåíüøóþ ñâåòèìîñòü, ìåíüøå ÷åì êâàçàðû 3-ãî òèïà. Òàêèì îáðàçîì, åñëè ïðèíèìàåì ïðåäëîæåííûé ìåõàíèçì îáðàçîâàíèÿ, ïî êðàéíåé ìåðå, ÷àñòè êâàçàðîâ ïîñðåäñòâîì àìáàðöóìÿíîâñêèõ ñîáûòèé ñ àíîìàëüíûì êðàñíûì ñìåùåíèåì, êîòîðîå óìåíüøàåòñÿ è ïî âñåé âåðîÿòíîñòè èñ÷åçàåò â õîäå ýâîëþöèè, òî âûÿâëåííûå ôàêòû ìîãóò áûòü îáúÿñíåíû åñòåñòâåííûì îáðàçîì. Òî, ÷òî ïðè ðàññìîòðåíèè íàáëþäàåìîãî çíà÷åíèÿ êðàñíîãî ñìåùåíèÿ â êà÷åñòâå êîñìîëîãè÷åñêîãî, ïîãëîùåíèÿ, íàèáîëüøåé îáúÿñíÿåòñÿ òåì, ñâåòèìîñòüþ ÷òî äàííàÿ îáëàäàþò âûáîðêà êâàçàðû â ñ ëèíèÿìè ñðåäíåì îáëàäàåò ïîëîæèòåëüíîé ñêîðîñòüþ, à òàêæå çíà÷èòåëüíûì êðàñíûì ñìåùåíèåì. Êâàçàðû âòîðîé âûáîðêè îáëàäàþò ñâåòèìîñòÿìè, êîòîðûå äëÿ âñåõ çíà÷åíèé êðàñíîãî ñìåùåíèÿ ìåíüøå ïî ñðàâíåíèþ ñ ïåðâîé âûáîðêой, òàê êàê ïðè îäèíàêîâûõ îñòàëüíûõ óñëîâèÿõ îíè îòëè÷àþòñÿ êðàñíûì ñìåùåíèåì 2 zl (1  z a )(1  z c ) . Êâàçàðû 3-åé âûáîðêè äîëæíû îáëàäàòü íàèìåíüøèìè (àíîìàëüíûìè è íàáëþäàåìûìè) êðàñíûìè ñìåùåíèÿìè ñ îäíîé ñòîðîíû, ÷òî ïåðåîöåíêà èõ ñâåòèìîñòåé äåëàåò 123 íàèìåíüøèìè, à ïðè íàèáîëüøèõ çíà÷åíèÿõ êðàñíîãî ñìåùåíèÿ èõ ñâåòèìîñòè äîëæíû áûòü íèæå ñâåòèìîñòåé êâàçàðîâ ïåðâîé âûáîðêè è áîëüøå âòîðîé âûáîðêè. Èìåííî òàêóþ êàðòèíó ìû íàáëþäàåì íà Ðèñ. 3.1, ÷òî ïîçâîëÿåò ïðèäòè ê âûâîäó, ÷òî íàáëþäàåìûå äàííûå, ïî êðàéíåé ìåðå, íå ïðîòèâîðå÷àò ìåõàíèçìó îáðàçîâàíèÿ êâàçàðîâ ñ ïîìîùüþ àìáàðöóìÿíîâñêèõ ñîáûòèé. Ýòî ïîçâîëÿåò ðàññìàòðèâàòü òàêæå è äðóãèå çàäà÷è, êîòîðûå â ñîñòîÿíèè ðàçëè÷èòü êîñìîëîãè÷åñêèå è ëîêàëüíûå êâàçàðû. 3.3. Êâàçàðû â îáëàñòÿõ áîãàòûõ ñêîïëåíèé ãàëàêòèê Äîïóñòèì, ÷òî êîíöåïöèÿ î ëîêàëüíîñòè íåêîòîðîé ÷àñòé êâàçàðîâ âåðíà è äåéñòâèòåëüíî êâàçàðû ýòîãî òèïà áûëè âûáðîøåíû èç ÿäåð ãàëàêòèê. Òîãäà åñòåñòâåííî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî ìàòåìàòè÷åñêîå îæèäàíèå îáíàðóæåíèÿ êâàçàðîâ äîëæíî áûòü äîñòàòî÷íî âûñîêèì â îáëàñòÿõ áîãàòûõ ñêîïëåíèé ãàëàêòèê, ãäå ïëîòíîñòü ãàëàêòèê ãîðàçäî áîëüøå ïî ñðàâíåíèþ ñ îáùèì ãàëàêòè÷åñêèì ïîëåì. Íåçàâèñèìî îò òîãî, êâàçàðû íàõîäÿòñÿ íà êîñìîëîãè÷åñêèõ ðàññòîÿíèÿõ èëè ÿâëÿþòñÿ ëîêàëüíûìè îáúåêòàìè, èõ ýâîëþöèîííûé ñòàòóñ îäèí è òîò же – ñòîðîííèêè îáåèõ êîíöåïöèй ñ÷èòàþò, ÷òî îíè ÿâëÿþòñÿ ðàííåé и наиболее активной ñòàäèåé ýâîëþöèè ãàëàêòèê. Òåì íå ìåíåå, ëåãêî âèäåòü, ÷òî ñ òî÷êè çðåíèÿ íàáëþäåíèé âûáîðêè êâàçàðîâ äîëæíû ïîêàçàòü ñîâåðøåííî ðàçëè÷íûå ïîâåäåíèÿ â çàâèñèìîñòè èõ ìåñòîíàõîæäåíèÿ. Êàê ôèçè÷åñêèå ïðåäøåñòâåííèêè ãàëàêòèê êâàçàðû äîëæíû ïîâòîðÿòü ïðîñòðàíñòâåííîå ðàñïðåäåëåíèå галактик, åñëè îíè âûáðîøåíû èç ÿäåð ãàëàêòèê. Áîëåå òîãî, ëîêàëüíîå ïðîèñõîæäåíèå êâàçàðîâ îçíà÷àåò òàêæå, ÷òî â íàñòîÿùåå âðåìÿ îáðàçóþòñÿ íîâûå ãàëàêòèêè. Òàêèì îáðàçîì, ïðè îáñóæäåíèè äàííîé ïðîáëåìû ñëåäóåò держать в уме напоминание о том, ÷òî îíà èìååò весьма âàæíûå êîñìîãîíè÷åñêèå ñëåäñòâèÿ. Â íàñòîÿùåå âðåìÿ âî âíåãàëàêòè÷åñêîé àñòðîíîìèè âîçíèêëà òàêàÿ ñèòóàöèÿ, êîòîðàÿ íàïîìèíàåò 40-ûå ãîäû ïðîøëîãî ñòîëåòèÿ, êîãäà îáñóæäàëàñü àíàëîãè÷íàÿ ïðîáëåìà, ñâÿçàííàÿ ñ îáðàçîâàíèåì è ýâîëþöèåé çâåçä. Õîðîøî èçâåñòíî, ÷òî óêàçàííàÿ ïðîáëåìà áûëà ðåøåíà â ïîëüçó êîíöåïöèè î ïðîäîëæàþùåìñÿ ôîðìèðîâàíèè çâåçä è íåñîìíåííîãî ñóùåñòâîâàíèÿ ìîëîäûõ çâåçä â ëîêàëüíîé 124 Âñåëåííîé (Àìáàðöóìÿí, 1947). Îäíàêî ïðîøëûé âåê òàê è íå ñìîã íàéòè îäíîçíà÷íîãî îòâåòà äëÿ àíàëîãè÷íîãî âîïðîñà, êàñàþùåãîñÿ галактик, òàê êàê â äàííîì ñëó÷àå ôèçè÷åñêàÿ íåîïðåäåëåííîñòü íàìíîãî áîëüøå. Другими словами, в середине двадцатого столетия Амбарцумян доказал, что в нашу эпоху в ограниченном объеме пространства могут быть найдены звезды всех возрастов. Следующим результатом аналогичного значения по своей фундаментальности, на наш взгляд, могло быть доказательство, что в нашу эпоху в ограниченном объеме пространства могут быть найдены галактики всех возрастов. К такому выводу, по всей вероятности, могут привести дальнейшие исследования активных ядер галактик в совокупности с закономерностями расширения наблюдаемой Вселенной (для подробностей, см., Арутюнян 2009; Harutyunian, Mickaelian 2010). Î÷åâèäíî, ÷òî äëÿ ðàññìîòðåíèÿ äàííîé ïðîáëåìû íóæåí äåòàëüíûé àíàëèç íàáëþäàòåëüíûõ äàííûõ, ïðè÷åì áåç ïðèâëå÷åíèÿ êàêèõ ëèáî íàïðàâëÿþùèõ òåîðåòè÷åñêèõ ñóæäåíèé, ïî êðàéíåé ìåðå, äî âûÿâëåíèÿ îáùèõ çàêîíîìåðíîñòåé, êîòîðûå ñóùåñòâóþò â ýòèõ äàííûõ. Ëèøü ïîñëå òîãî, êîãäà ýòè çàêîíîìåðíîñòè âûÿâëåíû, ìîæíî ïðèìåíèòü ê íèì òåîðåòè÷åñêèå ìåòîäû èíòåðïðåòàöèй. ßñíî, ÷òî íàáëþäàåìàÿ ôèçè÷åñêàÿ êàðòèíà çàâèñèò îò ìåñòîíàõîæäåíèÿ êâàçàðîâ âî Âñåëåííîé. Ïîýòîìó ñëåäóåò íàéòè ëþáûå ðàçëè÷èÿ, êîòîðûå ìîãóò áûòü â ýòîé êàðòèíå â çàâèñèìîñòè îò òîãî, ÿâëÿþòñÿ ëè êâàçàðû ëîêàëüíûìè èëè êîñìîëîãè÷åñêèìè îáúåêòàìè. Â çàâèñèìîñòè îò ìåñòîíàõîæäåíèÿ è ôèçè÷åñêîãî ìåõàíèçìà ôîðìèðîâàíèÿ âûáîðêè êâàçàðîв, которые обнаружены в областях ñêîïëåíèé ãàëàêòèк, данные квазары äîëæíû èìåòü ñîâåðøåííî ðàçíûå õàðàêòåðèñòèêè. Íàïðèìåð, åñëè äåéñòâèòåëüíî êâàçàðû âûáðîøåíû èç ÿäåð áëèçëåæàùèõ ãàëàêòèê, òî â îáëàñòÿõ ñêîïëåíèé ãàëàêòèê äîëæíо быть âûÿâëåíî ïîâûøåíèå ñðåäíåé ïîâåðõíîñòíоé ïëîòíîñòè êâàçàðîâ. Îäíàêî, òàêîå óòâåðæäåíèå ìîæåò áûòü îáîñíîâàííûì ëèøü ïðè îáåñïå÷åíèè íåêîòîðûõ äðóãèõ óñëîâèé. Ñàìûì âàæíûì òðåáîâàíèåì â äàííîì ñëó÷àå äîëæíî áûòь условие, ÷òîáû ôóíêöèè ñâåòèìîñòè ãàëàêòèê è êâàçàðîâ áûëè èäåíòè÷íûìè. È äåéñòâèòåëüíî, åñëè ôóíêöèÿ ñâåòèìîñòè îäíà è òà æå äëÿ êâàçàðîâ è ãàëàêòèê, ìû 125 ìîæåì îæèäàòü îäèíàêîâîå, ïî êðàéíåé ìåðå, êà÷åñòâåííî, ïîâåðõíîñòíîå ðàñïðåäåëåíèå ãàëàêòèê è êâàçàðîâ. È íàîáîðîò, êàðòèíà êàðäèíàëüíî ìåíÿåòñÿ, åñëè êâàçàðû è ãàëàêòèêè îáëàäàþò ðàçëè÷íûìè ôóíêöèÿìè ñâåòèìîñòè. В этой связи ñëåäóåòü èìåòü â âèäó ðëåäñþ÷åå ðîîáðàæåìèå. Åðëè äåéðòâèòåëùìî íø èíååí äåëî ð êâàçàðàíè “âòîðîãî ïîêîëåìè‡”, êîòîðûå îáðàçîâàëèñü âñëåäñòâèå àìáàðöóìÿíîâñêèõ событий, èõ ôóíêöèÿ ñâåòèìîñòè äîëæíà áûòü ñìåùåíà â ñòîðîíó ìåíüøèõ ñâåòèìîñòåé, ïîñêîëüêó ïðîäóêòû ïðîöåññà ôðàãìåíòàöèè èëè ðàñïàäà äîëæíû îáëàäàòü ìàëûìè ìàññàìè è ñâåòèìоñòÿìè ïî ñðàâíåíèþ ñ ìàòåðèíñêèìè îáúåêòàìè. Ñëåäîâàòåëüíî, èõ ïîâåðõíîñòíîå ðàñïðåäåëåíèå äîëæíî áûòü äðóãèì, åñëè äîøëè äî ïðåäåëà ïîëíîòû âûáîðêè êâàçàðîâ. В ïåðâóþ î÷åðåäü мы äîëæíû ñîñòàâèòü ñïèñîê êâàçàðîâ, êîòîðûå âûÿâëåíû â îáëàñòÿõ áîãàòûõ ñêîïëåíèé ãàëàêòèê. Îæèäàåìîå êîëè÷åñòâî â ýòèõ îáëàñòÿõ äîëæíî áûòü âûøå, åñëè ïî êðàéíåé ìåðå ÷àñòü êâàçàðîâ ôîðìèðóåòñÿ ñ ïîìîùüþ âûáðîñîâ èç ÿäåð ãàëàêòèê. Çíà÷èò, ñðàâíèòåëüíûé àíàëèç âûáîðîê èç îáëàñòåé ðàçëè÷íûõ ñêîïëåíèé ãàëàêòèê ìîæåò âûÿâèòü âîçìîæíûå ðàçëè÷èÿ. Êàêèå èìåííî ðàçëè÷èÿ ìîãóò áûòü âûÿâëåíû íà ïåðâûé âçãëÿä. ßñíî, ÷òî ÷åì äàëùøå ìàõîäèòð‡ ðêîïëåìèå îò ìàð, òåí ðëàáåå äîëæìø áøòù êâàçàðø “âòîðîãî ïîêîëåìè‡” â îáëàðòè äàììîãî ðêîïëåìè‡, åðëè äàììà‡ êîìôåïôè‡ âåðìà. Òîãäà â îáëàñòÿõ íàèáîëåå îòäàëåííûõ ñêîïëåíèé êâàçàðû äîëæíû áûòü âíå ïîðîãà îáìàðñæåìè‡. Åðòåðòâåììî, “ðàððòî‡ìèå ìåîáìàðñæàåíîðòè” ìà äàììîí ñðîâìå òåõíè÷åñêèõ âîçìîæíîñòåé çàâèñèò îò ñðåäíåé ñâåòèìîñòè äàííîé âûáîðêè êâàçàðîâ. ×åì ìåíüøå ñâåòèìîñòü êâàçàðîâ, òåì ìåíüøå êîëè÷åñòâî ñêîïëåíèé, êîòîðûå ïîêàçûâàþò êâàçàðîâ â ñâîåé îáëàñòè. Íèêàêîé ïîäîáíîé êîðåëëÿöèè íå äîëæíî ñóùåñòâîâàòü, åñëè êâàçàðû íàõîäÿòñÿ íà êîñìîëîãè÷åñêèõ ðàññòîÿíèÿõ. Â òàêîì ñëó÷àå ìû èìååì äåëî ñ âûáîðêàìè îáúåêòîâ äâóõ òèïîâ, êîòîðûå ñòàòèñòè÷åñêè íå ñâÿçàíû ìåæäó ñîáîé. Ýòà èäåÿ íå íîâà, è ê íàñòîÿùåìó ìîìåíòó âûïîëíåí ðÿä èññëåäîâàíèé äëÿ âûÿâëåíèÿ ñòàòèñòè÷åñêè îùóòèìîé ïðîñòðàíñòâåííîé êîððåëÿöèè ìåæäó ñîâîêóïíîñòüþ ãàëàêòèê íåêîòîðûõ ñêîïëåíèé è êâàçàðов. Öåëüþ ïåðâûõ ðàáîò â äàííîé îáëàñòè áûë ïîèñê êîððåëÿöèè ìåæäó ìåñòîíàõîæдåíèÿìè ñêîïëåíèé 126 ãàëàêòèê è êâàçàðîâ (ñì., íàïð., Bogart & Wagoner, 1973; Roberts & O‟Dell, 1979; Roberts et al 1977). Â äàëüíåéøåì àâòîðû ñòàëè èññëåäîâàòü áîëåå äåòàëüíóþ êîððåëÿöèþ ìåæäó îòäåëüíûìè ãàëàêòèêàìè - ÷ëåíàìè ñêîïëåíèé è êâàçàðàìè. Íàèáîëåå èíòåíñèâíî áûëà èññëåäîâàíà îáëàñòü èçâåñòíîãî ñêîïëåíèÿ â ñîçâåçäèè Äåâà. Ïðîìåæóòî÷íûì ìîæíî ñ÷èòàòü ðåçóëüòàò Ñóëåíòèêà (Sulentic 1988), êîòîðûé ïîêàçàë, ÷òî â íàïðàâëåíèè ýòîãî áëèæàéøåãî ê íàì ñêîïëåíèÿ ïîâåðõíîñòíàÿ ïëîòíîñòü ÿðêèõ êâàçàðîâ ïðèìåðíî â ïÿòü ðàç áîëüøå ïî ñðàâíåíèþ ñ äðóãèìè íàïðàâëåíèÿìè. Ñ ïîìîùüþ êðîññ-êîððåëÿöèè â îáëàñòè ýòîãî æå ñêîïëåíèÿ çíà÷èòåëüíî âûñîêóþ ñòåïåíü àññîöèàöèè ìåæäó ãàëàêòèêàìè - ÷ëåíàìè ñêîïëåíèÿ è êâàçàðàìè íåäàâíî íàøëè Æó è ×ó (Zhu & Chu 1995). Çäåñü ìû ïðиâåäåì ðåçóëüòàòû, êîòîðûå ïîëó÷åíû â ðàáîòàõ Àðóòþíÿíà è Íèêîãîñÿíà (2000) è Harutyunian et al (2001). Ìû ðàññìîòðèì îáëàñòè ñëåäóþùèõ ÷åòûðåõ ñêîïëåíèé – ñêîïëåíèé â Äåâå (äàëåå Virgo), Ïå÷è (Fornax), Âîëîñàõ Âåðîíèêè (Coma èëè À1656) è À1060. Ýòè ñêîïëåíèÿ âûáðàíû ïî ñëåäóþùèì ïðè÷èíàì: (1) âñå ýòè ñêîïëåíèÿ ïðèíàäëåæàò ê ÷èñëó íàèáîëåå èíòåíñèâíî èññëåäóåìûõ; (2) ïåðâûå äâà ñêîïëåíèÿ íàèáîëåå áëèçêèå áîãàòûå ñêîïëåíèÿ, êîòîðûå íàõîäÿòñÿ ïðèìåðíî íà îäèíàêîâîì ðàññòîÿíèè, íî ïî÷òè â ïðîòèâîïîëîæíûõ ñòîðîíàõ íåáà è, åñëè åñòü êàêèå-ëèáî çàâèñèìîñòè îò ðàññòîÿíèÿ, îíè äîëæíû áûòü ïðèìåðíî îäèíàêîâûìè; (3) ñêîïëåíèå Coma íàõîäèòñÿ â áîëåå ÷åì ïÿòü ðàç äàëüøå è ìîæåò áûòü õîðîøèì èíäèêàòîðîì ðàññòîÿíèÿ; (4) ñêîïëåíèå À1060 íàõîäèòñÿ íà ïðîìåæóòî÷íîì ðàññòîÿíèè è, ïîýòîìу âñå çàâèñèìûå îò ðàññòîÿíèÿ âåëè÷èíû äîëæíû èìåòü ïðîìåæóòî÷íûå çíà÷åíèÿ. Âñå äàííûå âçÿòû èç Âíåãàëàêòè÷åñêîé Áàçû Äàííûõ ÍÀÑÀ (NASA Extragalactic Database – NED). Íàøè àíàëîãè÷íûå âû÷èñëåíèÿ, âûïîëíåííûå íà îñíîâå êàòàëîãà Veron-Cetty & Veron (2001), ïîêàçûâàþò, ÷òî ðåçóëüòàòû õîðîøî ñîãëàñóþòñÿ è íåò êà÷åñòâåííûõ ðàçëè÷èé. Ñ ïîìîùüþ óêàçàííûõ äàííûõ äëÿ îáëàñòåé âûøåóïîìÿíóòûõ ñêîïëåíèé âûÿâëåíû ïîäâûáîðêè. Êàê äëÿ âûáîðîê, òàê è äëÿ ïîäâûáîðîê âû÷èñëåíû ñîîòâåòñòâóþùèå ïëîùàäè, ïîâåðõíîñòíûå ïëîòíîñòè êâàçàðîâ äëÿ êàæäîé ïëîùàäè, à òàêæå ñðåäíèå çíà÷åíèÿ âèäèìûõ çâåçäíûõ âåëè÷èí è íàáëþäàåìûõ êðàñíûõ 127 ñìåùåíèé. Â Òàáëèöå 3.1 ïðèâåäåíû ýòè âåëè÷èíû äëÿ âñåõ ïîäâûáîðîê. Äëÿ âû÷èñëåííûõ ñðåäíèõ âåëè÷èí ïðèâåäåíû òàêæå èõ äèñïåðñèè. Òàáëèöà 3.1. Îáùèå õàðàêòåðèñòèêè âûáîðîê. Ñêîïëåíèå Ïëîùàäü (  ) N Ïîâåðõíîñò. ïëîòíîñòü <m> <z> (1) (2) (3) (4) (5) (6) VIRGO 300 700 2.3 18.90±1.19 1.43±0.79 Virgo-a 220 304 1.4 18.39±1.05 1.47±0.81 Virgo-b 45 367 8.2 19.36±1.08 1.44±0.77 FORNAX 150 356 2.4 19.61±1.08 1.50±0.71 Fornax-m 150 55 0.4 18.32±1.45 1.51±0.99 Fornax m+b 150 128 0.9 18.89±1.22 1.50±0.83 Fornax-a 9 228 25.3 20.01±0.64 1.50±0.64 Fornax-b 3.2 73 23.1 19.31±0.81 1.49±0.69 25 1.3 19.01±1.27 1.90±0.74 A1060 20 COMA 24.0 166 6.9 19.92±1.53 1.65±0.76 Coma-a 1.5 93 62.0 20.39±1.40 1.66±0.81 Coma-b 2.5 30 12.0 19.76±1.21 1.75±0.75 Coma-c 0.8 12 15.0 19.47±1.43 1.71±0.37 Coma-d 1.2 18 15.0 19.65±1.37 1.57±0.62 Íà Ðèñ.3.4 ïîêàçàíî ðàñïðåäåëåíèå êâàçàðîâ â èçáðàííûõ îáëàñòÿõ. Õîðîøî âèäíî, ÷òî êâàçàðû ðàñïðåäåëåíû êðàéíå íåðàâíîìåðíî, è âðÿä ëè èìååò ñìûñë ðàññóæäàòü î ñðåäíåé ïî âñåìó íåáó âèäèìîé âåëè÷èíå êâàçàðîâ. Áîëåå òîãî, ñóùåñòâîâàíèå îáëàñòåé, â êîòîðûõ îñóùåñòâëåíû ãëóáîêèå îáçîðû ïî âûÿâëåíèþ êâàçàðîâ, óõóäøàþò ñòàòèñòèêó. Â îñòàëüíûõ îáëàñòÿõ, ãäå êâàçàðû âûÿâëåíû ñëó÷àéíî, íà îñíîâå ðàäèîîáçîðà èëè æå ïðèìåðíî îäèíàêîâûìè ìåòîäàìè, ñòàòèñòèêà ìîæåò îáåñïå÷èòü çíà÷èìûå ðåçóëüòàòû. Ïîýòîìó, íåñìîòðÿ íà òî, ÷òî ïðèâåäåíû âñå êâàçàðû, èçâåñòíûå к 2001 ãîäó â íàøèõ îáëàñòÿõ, òå ïîäâûáîðêè, êîòîðûå ÿâëÿëèñü ðåçóëüòàòîì ãëóáîêèõ îáçîðîâ, èñêëþ÷åíû èç àíàëèçà. 128 20 a Virgo a Dec (2000) 15 10 M87 5 M49 Virgo b 0 13,0 12,8 12,6 12,4 12,2 12,0 RA (2000) -30 b Dec (2000) -32 Fornax a -34 Fornax b -36 -38 NGC 1399 -40 4,0 3,8 3,6 3,4 3,2 3,0 RA (2000) -25 c Dec (2000) -26 -27 -28 NGC3311 -29 -30 10,80 10,75 10,70 10,65 10,60 RA (2000) 129 10,55 10,50 10,45 Рис. 3.4. Поверхностное распределение квазаров в областях скоплений галактик: Virgo (a); Fornax (b); A1060 (c) and Coma (d). Òàêèõ ïîäâûáîðîê â îáëàñòè Virgo äâå – Virgo-à è Virgo-b (Ðèñ. 3.4à), ïðè÷åì ïåðâàÿ èç íèõ ñêîíöåíòðèðîâàíà âîêðóã öåíòðàëüíîé ãàëàêòèêè Ì87. Âòîðàÿ ãðóïïà, â êîòîðîé íàõîäèòñÿ òàêæå è ÿð÷àéøèé êâàçàð 3Ñ273, î÷åâèäíî, ÿâëÿåòñÿ ðåçóëüòàòîì ñïåöèàëüíîãî ïîèñêà, î ÷åì ãîâîðèò òàêæå è èõ ðàñïðåäåëåíèå. Ïî÷òè òàêàÿ æå êàðòèíà íàáëþäàåòñÿ è â îáëàñòè Fornax. Â ýòîé îáëàñòè äâå îòäåëüíûå ãðóïïû êâàçàðîâ ÿâëÿþòñÿ ðåçóëüòàòîì äâóõ íåçàâåрøåííûõ íàáëþäàòåëüíûõ ïðîãðàìì (Croom et al, 2001; Meyer et al, 2001). Íà Ðèñ. 3.4á îíè îáîçíà÷åíû êàê Fornax-a è Fornax-b. Ïîñëåäíÿÿ ñêîíöåíòðèðîâàíà âîêðóã öåíòðàëüíîé ãàëàêòèêè NGC1399 – ñâåðõãèãàíòñêîé ãàëàêòèêè ñ õàðàêòåðèñòèêàìè cD. Ïîäãðóïïà Fornax-m ñîñòîèò èç êâàçàðîâ, êîòîðûå áûëè îòêðûòû äî íà÷àëà ãëóáîêèõ îáçîðîâ è ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàíà ïðè àíàëèçå ñîâìåñòíî ñ äðóãèìè âûáîðêàìè. Íåñìîòðÿ íà òî, ÷òî íåáîëüøîå êîëè÷åñòâî êâàçàðîâ íå ïîçâîëÿåò äåëàòü äåòàëüíûé àíàëèç, íî ñëåäóåò îòìåòèòü äîñòàòî÷íî âûñîêóþ ïëîòíîñòü êâàçàðîâ â öåíòðàëüíîì êðóãå ðàäèóñîì 1î âîêðóã ãàëàêòèêè NGC1399. 130 Âûáîðêà êâàçàðîâ èç îáëàñòè ñêîïëåíèÿ Coma (êîòîðîå ÿâëÿåòñÿ ñàìûì äàëåêèì è íàõîäèòñÿ â 5 ðàç äàëüøå, ÷åì ïåðâûå äâà), ñîãëàñíî ïðèâåäåííîìó ðàñïðåäåëåíèþ êâàçàðîâ (Ðèñ. 3.4â è Òàáë. 3.1) ðàçäåëåíà íà ÷åòûðå îòäåëüíûå ãðóïïû. Íî, ïî âñåé âåðîÿòíîñòè, ýòè ãðóïïû íå ÿâëÿþòñÿ ðåçóëüòàòîì ñïåöèàëüíûõ îáçîðîâ. Òðè èç ãðóïï íàõîäÿòñÿ íà îäíîé ëèíèè, íàïðàâëåíèå êîòîðîé ñîâïàäàåò ñ íàïðàâëåíèåì áîëüøîé îñè ñêîïëåíèÿ ãàëàêòèê. Áîëåå òîãî, âñå òðè ãðóïïû ïðîåöèðóþòñÿ íà îáëàñòü èçâåñòíîãî âîëîêíà ñêîïëåíèé ãàëàêòèê, íàçâàííîãî Âåëèêîé Ñòåíîé, ñîñòàâëÿþùèå ÷àñòè êîòîðîé íàõîäÿòñÿ íà ðàññòîÿíèè ïðèìåðíî z=0.023-0.030. Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî íàïðàâëåíèå ýòîãî ñâåðõñêîïëåíèÿ òàêæå ñîâïàäàåò ñ íàïðàâëåíèåì áîëüøîé ïîëóîñè ñêîïëåíèÿ À1656 (ñì., íàïðèìåð, West 1994). Áîëåå òîãî, îðèåíòàöèÿ áîëüøîé ïîëóîñè èçîôîò ðåíòãåíîâñêîãî èçëó÷åíèÿ, èäóùåãî èç ýòîé îáëàñòè, òàêæå ñîâïàäàåò ñ óêàçàííûì íàïðàâëåíèåì (McMillan et al 1989; Buote & Canizares 1992). Èç ÷åòûðåõ ãðóïï òîëüêî Coma-b ïðîñòðàíñòâåííî ñîâïàäàåò ñî ñêîïëåíèåì ãàëàêòèê Coma, à Coma-a è Coma-c â óêàçàííîì íàïðàâëåíèè ïðîåöèðóþòñÿ íà Âåëèêую Ñòåíу. Ñêîïëåíèå À1060 (Ðèñ. 3.4ã), êàê óæå çàìå÷åíî, íàõîäèòñÿ íà ïðîìåæóòî÷íîì ðàññòîÿíèè, ïðèìåðíî âäâîå áëèæå ÷åì ñêîïëåíèå Coma. Ñðåäíÿÿ ïëîòíîñòü êâàçàðîâ â ýòîé îáëàñòè ñîñòàâëÿåò 1.3 êâàçàð/кв. градус, ÷òî áëèæå ê çíà÷åíèÿì, êîòîðûå ïîëó÷åíû äëÿ ïåðâûõ äâóõ âûáîðîê. Ñ äðóãîé ñòîðîíû, 19 êâàçàðîâ èç 26è íàõîäÿòñÿ â äîñòàòî÷íî ìàëåíüêîé îáëàñòè â öåíòðå ñêîïëåíèÿ ñ ïëîùàäüþ ðàçìåðîì 3-4 кв. град., ãäå ïëîòíîñòü êâàçàðîâ ïðèìåðíî â 5 ðàç âûøå ïî ñðàâíåíèþ ñî ñðåäíåé ïëîòíîñòüþ. Îáðàùàåò íà ñåáÿ âíèìàíèå ðåçêîå óìåíüøåíèå ïëîòíîñòè êâàçàðîâ â ñàìîì öåíòðå âñåõ âûáîðîê, âîêðóã öåíòðàëüíîé ãàëàêòèêè, ÷òî íàáëþäàåòñÿ â âèäå öåíòðàëüíûõ âîéäîâ ðàçëè÷íûõ ðàäèóñîâ. Çàìåòèì òàêæå, ÷òî îòíîñèòåëüíûå ðàçìåðû âîéäîâ óâåëè÷èâàþòñÿ ñ ðîñòîì ðàññòîÿíèÿ ñêîïëåíèÿ. Ýòîò âîïðîñ ìû äåòàëüíî îáñóäèì íèæå. 131 3.4. Âèäèìûå çâåçäíûå âåëè÷èíû. Ïóñòü â îáëàñòÿõ áîãàòûõ ñêîïëåíèé ãàëàêòèê äåéñòâèòåëüíî èìåþòñÿ êâàçàðû “âòîðîãî ïîêîëåìè‡”, êîòîðøå óèçè†åðêè ðâ‡çàìø ðî ðêîïëåìèåí. Íåòðñäìî âèäåòù, ÷òî èç-çà ãåîìåòðè÷åñêèõ ýôôåêòîâ óãëîâûå ðàçìåðû âûáîðîê îáúåêòîâ óìåíüøàåòñÿ ñ ðàññòîÿíèåì. Ïîýòîìó, ïîâåðõíîñòíàÿ ïëîòíîñòü îáúåêòîâ ðàñòåò ïðîïîðöèîíàëüíî êâàäðàòó ðàññòîÿíèÿ, ïðè óñëîâèè, ÷òî ñîõðàíÿåòñÿ ïîëíîòà âûáîðêè. Ñ äðóãîé ñòîðîíû, ïîëíîòà âûáîðêè çàâèñèò îò âèäèìîé ÿðêîñòè, ÷òî, â ñâîþ î÷åðåäü, çàâèñèò îò ðàññòîÿíèÿ ëîãàðèôìè÷åñêèì çàêîíîì. Íàïðèìåð, óäâîåíèå ðàññòîÿíèÿ ïðèâîäèò ê ÷åòûðåõêðàòíîìó óâåëè÷åíèþ ïîâåðõíîñòíîé ïëîòíîñòè è ê óìåíüøåíèþ âèäèìîé ÿðêîñòè íà 1 m.5 çâåçäíóþ âåëè÷èíó. Òàêèì îáðàçîì, ñ óâåëè÷åíèåì ðàññòîÿíèÿ ïîâåðõíîñòíàÿ ïëîòíîñòü ñíà÷àëà ðàñòåò ñîãëàñíî êâàäðàòè÷íîìó çàêîíó, îäíàêî âïîñëåäñòâèè òåìï çàìåäëÿåòñÿ âñëåäñòâèå ïîòåðè ïîëíîòû âûáîðêè. Íî çíà÷åíèå äàæå íàèáîëøåé ÿðêîñòè êîñìè÷åñêèõ îáúåêòîâ îãðàíè÷åíî. Ïîýòîìó íà íåêîòîðîì ðàññòîÿíèè òåìï ïîòåðè ïîëíîòû âûáîðêè íà÷èíàåò ïðåîáëàäàòü íàä ãåîìåòðè÷åñêèì ðîñòîì ïîâåðõíîñòíîé ïëîòíîñòè. Ïëîòíîñòü íà÷èíàåò óìåíüøàòüñÿ. Íà Ðèñ. 3.5a-d ïðåäñòàâëåíû ãèñòîãðàìмû, êîòîðûå ïîêàçûâàþò ðàñïðåäåëåíèå êâàçàðîâ ïî èõ âèäèìûì âåëè÷èíàì â ñîîòâåòñòâóþùèõ îáëàñòÿõ. a Virgo b Virgo a 150 100 N 100 50 50 0 8 10 12 14 16 18 20 22 24 0 132 8 10 12 14 16 18 20 22 24 b Fornax a Fornax b 40 N 100 20 50 0 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 0 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 c 20 Fornax m A 1060 8 15 N 6 10 4 5 2 0 0 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 m d 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 m Coma a Coma b 8 20 N 6 4 10 2 0 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 0 133 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Coma c 6 Coma d 4 N 4 2 2 0 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 0 m 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 m Рис. 3.5. Гистограммы распределений видимых звездных величин для подвыборок квазаров из областей Virgo (a), Fornax (b), A 1060 (c) and Coma (d)s. Ïåðâûå ðèñóíêè (Ðèñ. 3.5a,b) ïîêàçûâàþò ãèñòîãðàììû äëÿ âûáîðîê Virgo-a è Fornax-m (ñîîòâåòñòâóþùèå ñêîïëåíèÿ íàõîäÿòñÿ ïðèìåðíî íà îäèíàêîâîì ðàññòîÿíèè), êîòîðûå èìåþò ïî÷òè îäèíàêîâóþ ôîðìó, íåñìîòðÿ íà ñóùåñòâåííûå ðàçëè÷èÿ â êîëè÷åñòâå îáúåêòîâ. Áîëüøèíñòâî êâàçàðîâ, ïðèíàäëåæàùèõ ýòèì äâóì ïîäâûáîðêàì, èìååò âèäèìóþ çâåçäíóþ âåëè÷èíó îò 17m.5 äî 18m.5, ïðè íåñêîëüêî áîëåå ÿðêèì ñðåäíåì çíà÷åíèè è áîëüøåé äèñïåðñèè â ñëó÷àå Fornax-m. Естественно, следует иметь в виду, что в данном случае (как и в случае других выборок) мы имеем дело с далеко неполными выборками, и в дальнейшем исследования должны быть повторены для более полных выборок. Îòíîñèòåëüíî áîëåå ñëîæíàÿ êàðòèíà íàáëþäàåòñÿ â ñëó÷àå êâàçàðîâ èç âûáîðêè Coma (Ðèñ. 3.5d). Ôóíêöèÿ ñâåòèìîñòè íè îäíîé ïîäâûáîðêè èç ÷åòûðåõ íå ïîêàçûâàåò òàêîé ÷åòêèé ìàêñèìóì, êàê â ñëó÷àå Virgo-a èëè Fornax-m. Âèäèìàÿ çâåçäíàÿ âåëè÷èíà áîëüøèíñòâà êâàçàðîâ âûáîðêè Coma çàêëþ÷åíà â èíòåðâàëе îò 19m äî 21m (ñ íå÷åòêèì ìàêñèìóìîì îêîëî 21m). Âûäåëÿåòñÿ ëèøü âûáîðêà Coma-d, ñîñòîÿùàÿ èç ñðàâíèòåëüíî áîëåå ÿðêèõ îáúåêòîâ. Ñðàâíèâàÿ ñ ïåðâûìè äâóìÿ âûáîðêàìè ìîæåò áûòü ñôîðìóëèðîâàí âûâîä î òîì, ÷òî íàáëþäàåòñÿ ïîëîæèòåëüíàÿ êîððåëÿöèÿ ìåæäó âèäèìûìè çâåçäíûìè 134 âåëè÷èíàìè è ðàññòîÿíèåì ñîîòâåòñòâóþùåãî ñêîïëåíèÿ, ÷òî ìîæåò áûòü èíòåðïðеòèðîâàí â ïîëüçó êîíöåïöèè î “ëîêàëùìîðòè” êâàçàðîâ. Ôóíêöèÿ ñâåòèìîñòè êâàçàðîâ âûáîðêè À1060 (Ðèñ. 3.5c) ïî ñâîåé ôîðìå áîëüøå ïîõîæà íà ïåðâûå äâå ôóíêöèè – ãèñòîãðàììà ïîêàçûâàåò äîñòàòî÷íî ÷åòêèé ìàêñèìóì, êîòîðûé, îäíàêî, ñìåùåí â ñòîðîíó ñëàáûõ îáúåêòîâ. Â îòëè÷èå îò ÷åòêîãî ðàçëè÷èÿ ìåæäó ôóíêöèÿìè ñâåòèìîñòè ðàññìàòðèâàåìûõ âûáîðîê, çíà÷åíèÿ èõ êðàñíîãî ñìåùåíèÿ íå òàê ÿñíî ðàçëè÷àþòñÿ. Íî èç Òàáë. 3.1 âèäíî, ÷òî ñðåäíèå çíà÷åíèÿ êðàñíûõ ñìåùåíèé ñëåãêà îòëè÷àþòñÿ äëÿ ðàçëè÷íûõ âûáîðîê. Ñ ïåðâîãî âçãëÿäà ìîæåò âîçíèêíóòü âïå÷àòëåíèå, ÷òî ñóùåñòâóåò ñëàáàÿ êîððåëÿöèÿ ìåæäó ðàññòîÿíèåì ñêîïëåíèÿ è ñðåäíèì çíà÷åíèåì êðàñíîãî ñìåùåíèÿ êâàçàðîâ ñîîòâåòñòâóþùåé âûáîðêè - ÷åì äàëüøå ñêîïëåíèå, òåì áîëüøå â ñðåäíåì êðàñíîå ñìåùåíèå. Èíòåðåñíî, ÷òî êðàñíîå ñìåùåíèå êîððåëèðóåò ñ îáëàñòüþ (äëÿ âñåõ ïîäâûáîðîê äàííîé îáëàñòè îíî îäíî è òî æå), íî íå ñ âèäèìîé âåëè÷èíîé äàííîé ïîäâûáîðêè. Çàìåòèì, ÷òî ïîäâûáîðêè Virgo-b, Fornax-a è Fornax-b íàïîìèíàþò âûáîðêè êâàçàðîâ Coma ëèøü ïî ñâîей ôóíêöèè ñâåòèìîñòè, ïîâåðõíîñòíîé ïëîòíîñòè è ñðåäíåìó çíà÷åíèþ âèäèìîé çâåçäíîé âåëè÷èíû. Îäíàêî ýòè ïîäãðóïïû èìåþò òî æå ñðåäíåå çíà÷åíèå êðàñíîãî ñìåùåíèÿ, ÷òî è îñíîâíûå ïîäãðóïïû èç ñîîòâåòñòâóþùèõ îáëàñòåé (Virgo-a è Fornax-m). Ïîä÷åðêíåì åùå ðàç, ÷òî óïîìÿíóòûå ãðóïïû ÿâëÿþòñÿ ðåçóëüòàòîì ãëóáîêèõ îáçîðîâ ñ öåëüþ îáíàðóæåíèÿ áîëüøåãî êîëè÷åñòâà êâàçàðîâ â îáëàñòÿõ ñêîïëåíèé Virgo è Fornax (Cromm et al., 2001; Meyer et al., 2001), ÷òî äåëàåò ýòè âûáîðêè ñòàòèñòè÷åñêè íå ñîâìåñòèìûìè ñ îñòàëüíûìè. Íî çàìå÷åííàÿ êîððåëÿöèÿ ïîäñêàçûâàåò, ÷òî, по-видимому, ìîæíî ïîëó÷èòь íåêîòîðóþ ïîëåçíóþ èíôîðìàöèþ èç àíàëèçа ýòèõ äàííûõ òàêæå. Íà Ðèñ. 3.6a-d ïðåäñòàâëåíû ðàñïðåäåëåíèÿ êðàñíûõ ñìåùåíèé äëÿ íàøèõ ãðóïï. Ñàìûì çíà÷èòåëüíûì îòëè÷èåì ìåæäó äàííûìè äëÿ îñíîâнûõ ïîäâûáîðîê Virgo è Fornax ñ îäíîé ñòîðîíû è Coma è A1060 ñ äðóãîé ñòîðîíû ÿâëÿåòñÿ äîñòàòî÷íî áîëüøîå îòíîñèòåëüíîå ÷èñëî êâàçàðîâ ñ ìàëûìè êðàñíûìè ñìåùåíèÿìè â ïåðâûõ è èõ î÷åâèäíûé äåôèöèò â ïîñëåäíèõ. Ïîýòîìó, íàïðèìåð, ñðåäíåå çíà÷åíèå êðàñíîãî ñìåùåíèÿ êâàçàðîâ âûáîðêè À1060 òàêîå áîëüøîå, õîòÿ èñòèííàÿ 135 ïðè÷èíà ýòîãî íåïîíÿòíà. ßñíî, ÷òî òàêîå ïîâåäåíèå ïðîòèâîðå÷èò êîñмîëîãè÷åñêîìó ïðèíöèïó, åñëè êðàñíûå ñìåùåíèÿ êâàçàðîâ ñ÷èòàþòñÿ ïîëíîñòüþ îáóñëîâëåííûìè êîñìîëîãè÷åñêèì ðàñøèðåíèåì. a Virgo a Virgo b 60 80 60 N 40 40 20 20 0 b 0 1 2 3 4 5 0 0 Fornax a 1 2 3 4 5 2 3 4 5 Fornax b 20 60 N 40 10 20 0 15 0 1 2 3 4 5 0 0 1 c Fornax m A 1060 10 N 10 5 5 0 0 1 2 3 4 0 5 z 0 1 2 3 z 136 4 5 d Coma a Coma b 20 6 N 15 4 10 5 2 0 0 1 2 3 4 5 0 Coma c 0 1 2 3 4 5 3 4 5 Coma d 6 4 N 4 2 2 0 0 1 2 3 4 5 0 z 0 1 2 z Рис. 3.6. Гистограммы распределений красных смещений квазаров подвыборок из областей скоплений галактик Virgo (a), Fornax (b), A 1060 (c) and Coma (d). Ñ äðñãîé ðòîðîìø, åðëè ïðèìèíàåòð‡ âî âìèíàìèå èäå‡ “ëîêàëùìîðòè” êâàçàðîâ, ñðàçó æå ïîÿâëÿåòñÿ ðàçóìíîå íà íàø âçãëÿä îáúÿñíåíèå. Âî ïåðâûõ çàìåòèì, ÷òî îòêðûòèå êâàçàðîâ ñ ìàëûìè êðàñíûìè ñìåùåíèÿìè ñàìî ñîáîé ÿâëÿåòñÿ íåïðîñòîé çàäà÷åé. È ýòà çàäà÷à åùå ñëîæíåå, åñëè òàêèå ïîèñêè âåäóòñÿ ñðåäè ñëàáûõ îáúåêòîâ. Òîãäà, äåéñòâèòåëüíî, îáíàðóæåíèå êâàçàðîâ ñ ìàëûìè êðàñíûìè смещениями â îáëàñòÿõ äàëåêèõ ñêîïëåíèé äîëæíî áûòü çàòðóäíåíî, åñëè ÷àñòü êâàçàðîâ ÿâëÿþòñÿ ëîêàëüíûìè îáúåêòàìè. Â ÷àñòíîñòè, åñëè íàøè âûáîðêè ñîñòîÿò â îñíîâíîì èç êâàçàðîâ, êîòîðûå íàõîäÿòñÿ íà ðàññòîÿíèÿõ ñîîòâåòñòâóþùèõ 137 ñêîïëåíèé, òî â ñèëó ñêàçàííîãî âûøå, òàêàÿ êàðòèíà ìîæåò áûòü íàáëþäåíà. È ïîýòîìó òàêîå ïîâåäåíèå ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàíî â êà÷åñòâå êîñâåííîãî ðâèäåòåëùðòâå î “ëîêàëùìîðòè” êâàçàðîâ. 3.5. Öåíòðàëüíûå âîéäû Çàìåòèì ñíà÷àëà, ÷òî êâàçàðû, êîòîðûå íàõîäÿòñÿ â íåïîñðåäñòâåííîé áëèçîñòè îò öåíòðîâ ñîîòâåòñòâóþùèõ âûáîðîê, âî âñåõ ñëó÷àÿõ â ñðåäíåì ÿâëÿþòñÿ ìåíåå ÿðêèìè ïî ñðàâíåíèþ ñ îñòàëüíûìè ÷ëåíàìè äàííîé ñîâîêóïíîñòè. Çäåñü ðå÷ü èäåò î òåõ âûáîðêàõ, êîòîðûå ïðîñòðàíñòâåííî íàëîæåíû íà ñîîòâåòñòâóþùèå ñêîïëåíèÿ ãàëàêòèê, è ïîýòîìó äàííîå ÿâëåíèå ëåãêî îáúÿñíÿåòñÿ, åñëè âñïîìíèòü, ÷òî îïòè÷åñêàÿ òîëùèíà ïîãëîùàþùåé ìàòåðèè â öåíòðå ñêîïëåíèÿ íàìíîãî áîëüøå, ÷åì â ïåðèôåðèÿõ. Åñòåñòâåííî, òàêîå ïðîñòîå îáúÿñíåíèå ìîæåò áûòü ïðèâëå÷åíî â ðëñ†àå êàê êîðíîëîãè†åðêîãî, òàê è “ëîêàëùìîãî” ïðîèñõîæäåíèÿ êâàçàðîâ. Îäíàêî, òî îáñòîÿòåëüñòâî, ÷òî â îáùåì íàáëþäàåòñÿ óìåíüøåíèå ñðåäíåãî áëåñêà êâàçàðîâ ñ óâåëè÷åíèåì ðàññòîÿíèÿ ñîîòâåòñâóþùåãî ñêîïëåíèÿ ãàëàêòèê, вынуждает áîëåå ïîäðîáíî èçó÷èòü ýòîò âîïðîñ. Òåì áîëåå, ÷òî òàêàÿ æå çàâèñèìîñòü îò ðàññòîÿíèÿ ïîêàçûâàþò è öåíòðàëüíûå, îñëàáëåííûå ïîãëîùåíèåì öåíòðàëüíûå êâàçàðû (ñì. Ðèñ. 3.7). Âыáîðêè èç îáëàñòåé äâóõ áëèæàйøèõ ñêîïëåíèé ïîêàçûâàþò âåñüìà îò÷åòëèâîå óìåíüøåíèå âèäèìûõ ÿðêîñòåé êâàçàðîâ â íàïðàâëåíèè öåíòðàëüíûõ ãàëàêòèê. Ñðåäíÿÿ âèäèìàÿ çâåçäíàÿ âåëè÷èíà òðåõ ñàìûõ öåíòðàëüíûõ êâàçàðîâ ðàâíà 19m.2 äëà ãðóïïû Virgo-a è 19m äëÿ Fornax-m, à äëÿ ïåðâûõ øåñòè îáúåêòîâ ñîñòàâëÿåò 18m.6 äëÿ îáåèõ ïîäãðóïï. Ïðè ýòîì òî æå ñðåäíåå çíà÷åíèå äëÿ A1060 è Coma-b ñîñòàâëÿåò 20m.5, êîãäà ó÷èòûâàþòñÿ ïåðâûå òðè îáúåêта, à äëÿ ïåðâûõ øåñòè êâàçàðîâ ñîñòàâëÿåò 20m.1 è 20m.6, ñîîòâåòñòâåííî. Êðîìå ýòîãî, êàê áûëî îòìå÷åíî âûøå, â ñàìîì öåíòðå âûáîðîê ñóùåñòâóþò “ïñðòøå” îáëàðòè – âîéäû áåç êâàçàðîâ. Õîòÿ, ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî â âîéäàõ îáåèõ âûáîðîê èç îáëàñòåé áëèæàéøèõ ñêîïëåíèé èìååòñÿ ïî îäíîìó êâàçàðó, êîòîðûå ðàñïîëîæåíû î÷åíü áëèçêî ê öåíòðàëüíûì ãàëàêòèêàì (Ì87 è NGC1399). 138 21 Virgo 20 m Fornax 20 19 19 18 18 17 17 0 500 1000 1500 2000 2500 0 A 1060 22 22 2000 4000 6000 8000 Coma 21 21 m 20 19 20 18 17 1000 19 1500 2000 2500 500 r (arcsec) 1000 1500 2000 r (arcsec) Рис. 3.7. Видимые звездные величины (кружочки) в зависимости от расстояния от центральной галактики. Показаны также средние видимые звездные величины (квадраты). n-ный квадратик показывает усредненое значения для первых n квазаров. Óæå â ðàáîòå Æó è ×ó (Zhu & Chu 1995) áûëî îòìå÷åíî îòñóòñòâèå êâàçàðîâ â öåíòðàëüíîì êðóãå âûáîðêè Virgo ñ ðàäèóñîì 0.5 ãðàäóñîâ, è ýòîò ôàêò áûë ñïðàâåäëèâî èíòåðïðåòèðîâàí êàê ïðÿìîå ñëåäñòâèå ìåæãàëàêòè÷åñêîãî ïîãëîùåíèÿ, ó÷èòûâàÿ, ÷òî ïëîòíîñòü ïîãëîùàþùåãî (ðàññåèâàþùåãî) âåùåñòâà óâåëè÷èâàåòñÿ â íàïðàâëåíèè ê öåíòðó. Òåì íå ìåíåå, àâòîðû óïîìÿíóòîé ðàáîòû íå óòî÷íÿëè â ñâÿçè ñ ýòèì, ãäå íàõîäÿòñÿ êâàçàðû – â ïîãëîùàþùåé ñðåäå èëè çà íåé. Âîéäû áîëåå îò÷åòëèâî âûÿâëÿþòñÿ â òåðìèíàõ èõ îòíîñèòåëüíîãî ðàçìåðà, êîòîðûå ïîêàçûâàþò îòíîøåíèå ðàäèóñîâ âîéäà è âñåé âûáîðêè. Êîíå÷íî, îòíîñèòåëüíûé ðàäèóñ âîéäà ìîæåò áûòü îïðåäåëåí ðàçëè÷íûìè ìåòîäàìè. Ñíà÷àëà äîëæåí áûòü âû÷èñëåí óãëîâîé ðàäèóñ âîéäà, â êà÷åñòâå êîòîðîãî ìîæíî èñïîëüçîâàòü óñðåäíåííîå ðàññòîÿíèå íåñêîëüêèõ áëèæàéøèõ ê öåíòðó êâàçàðîâ îò öåíòðàëüíîé ãàëàêòèêè. 139 Îäíàêî, îêàçûâàåòñÿ, ÷òî êàê Ì87, òàê è NGC4874 ñëåãêà ñìåùåíû ïî îòíîøåíèþ ê öåíòðó ñîîòâåòñòâóþùåé âûáîðêè. Ïåðâàÿ ðàñïîëîæåíà áëèæå ê þæíîé ãðàíèöå âûáîðêè êâàçàðîâ, à âòîðàÿ – ñìåùåíà â þãî-âîñòî÷íîì íàïðàâëåíèè îòíîñèòåëüíî ñâîåãî âîéäà. Ïîýòîìó áîëåå ïåðñïåêòèâíûì êàæåòñÿ óñðåäíåíèå ïðÿìî èçìåðåííûõ ðàññòîÿíèé ïàð öåíòðàëüíûõ êâàçàðîâ, ðàñïîëîæåííûõ äèàìåòðàëüíî ïðîòèâîïîëîæíî ïî îòíîøåíèþ ê öåíòðó âîéäà. Â Òàáëèöå 3.2 ïðèâåäåíû ðåçóëüòàòû ñîîòâåòñòâóþùèõ èçìåðåíèé. Äëÿ îïðåäåëåíèÿ âíåøíåãî ðàäèóñà âûáîðîê ìû ïðîñòî óñðåäíèëè ðàññòîÿíèÿ îò öåíòðàëüíîé ãàëàêòèêè ïÿòè íàèáîëåå îòäàëåííûõ êâàçàðîâ. Òàáëèöà 3.2. Ðàçìåðû âîéäîâ è ñîîòâåòñòâóþùèõ ñêîïëåíèé. Â ñòîëáöå (1) – íàçâàíèå îáëàñòè; (2) – ðàäèóñ âîéäà; (3) – âíåøíèé ðàäèóñ âûáîðêè; (4) – îòíîñèòåëüíûé ðàçìåð âîéäà; (5) – êðàñíîå ñìåùåíèå öåíòðàëüíîé ãàëàêòèêè ñîîòâåòñòâóþùåãî ñêîïëåíèÿ; (6) – ïðîèçâåäåíèå âåëè÷èí ñòîëáöîâ (3) è (5). Ñêîïëåíèå Ðàäèóñ âîéäà () Âíåøíèé ðàäèóñ R () Îòíîñèòåëüíûé ðàçìåð âîéäà Z zR (1) (2) (3) (4) (5) (6) Virgo-a 0.5 7.6 0.07 0.0044 0.033 Fornax-m 1.2 9.2 0.13 0.0048 0.044 A1060 0.5 2.4 0.21 0.0120 0.029 Coma-b 0.3 1.2 0.25 0.0241 0.030 Èç äàííûõ Òàáë. 3.2 âèäíî, êàê è ìîæíî áûëî îæèäàòü, ÷òî óãëîâîé ðàçìåð (âíåøíèé ðàäèóñ) âûáîðîê ñóùåñòâåííî óìåíüøàåòñÿ, êîãäà ðàññòîÿíèå ñîîòâåòñòâóþùåãî ñêîïëåíèÿ ðàñòåò. Áîëåå òîãî, èç äàííûõ ñòîëáöà (6) ñëåäóåò, ÷òî óãëîâûå ðàçìåðû âûáîðîê óìåíüøàþòñÿ îáðàòíî ïðîïîðöèîíàëüíî ðàññòîÿíèþ ðîîòâåòðâñþ÷åãî ðêîïëåìè‡. Ýòîò óàêò òàêæå ðâèäåòåëùðòâñåò î “ëîêàëùìîðòè” ãðñïï êâàçàðîâ è âåðîÿòíîé ñâÿçè ýòèõ îáúåêòîâ ñî ñêîïëåíèÿìè ãàëàêòèê. Правда, есть вероятность, что это является результатом более детального исследования областей 140 скоплений галактик, вследствие чего именно в данных областях обнаружено больше квазаров. Однако учитывая также другие факты, мы считаем, что данное нами объяснение отнюдь не лишено здравого смысла. Äðóãîé èíòåðåñíûé ôàêò ñîñòîèò â òîì, ÷òî îòíîñèòåëüíûé ðàçìåð âîéäîâ ðàñòåò ñ ðàññòîÿíèåì ñêîïëåíèé. Åñëè êâàçàðû ÿâëÿþòñÿ îáúåêòàìè ôîíà, êîòîðûå íàõîäÿòñÿ ãîðàçäî äàëüøå ñêîïëåíèé ãàëàêòèê, âëèÿíèå ìåæãàëàêòè÷åñêîãî ïîãëîùåíèÿ äîëæíî áûëî áûòü ïðèìåðíî îäèíàêîâûì äëÿ âñåõ âûáîðîê. Ïîýòîìó, ïðåäïîëîæåíèå, ÷òî ðàññìàòðèâàåìûå çäåñü êâàçàðû íàõîäÿòñÿ âíóòðè ñêîïëåíèé ãàëàêòèê, ïðåäñòàâëÿåòñÿ íàì åñòåñòâåííîé è ïðèåìëåìîé àëüòåðíàòèâîé, ñîãëàñóþùåéñÿ ñ ïîëó÷åííûìè ðåçóëüòàòàìè. Äåéñòâèòåëüíî, åñëè êâàçàðû ñâÿçàíû ñî ñêîïëåíèåì, òî ÷åì äàëüøå ðêîïëåìèå, òåí ðëàáåå äîëæìø áøòù êâàçàðø. Òàê êàê êâàçàðø “âòîðîãî ïîêîëåìè‡”, êîòîðûå íàõîäÿòñÿ â öåíòðàëüíûõ ÷àñòÿõ ñêîïëåíèÿ, áîëüøå âñåãî ïîäâåðæåíû ïîãëîùåíèþ è ÿâëÿþòñÿ íàèáîëåå ñëàáûìè, òî îíè ïåðâûìè ñòàíîâÿòñÿ íåâèäèìûìè â îòäàëåííûõ ñêîïëåíèÿõ. Êðîìå ýòîãî, ÷åì äàëüøå ìàòåðèíñêîå ñêîïëåíèå, òåì áîëüøå äîëæåí áûòü îòíîñèòåëüíûé ðàçìåð öåíòðàëüíîãî âîéäà (åñëè ïëîòíîñòü ïîãëîùàþùåé ìàòåðèè, à òàêæå åå îïòè÷åñêàÿ òîëùèíà óìåíüøàþòñÿ ïîñòåïåííî). Óâåëè÷åíèå îòíîñèòåëüíîãî ðàçìåðà âîéäà ñ ðàññòîÿíèåì âèäíî èç äàííûõ, ïðèâåäåííûõ â Òàáëèöå 3.2 – áëèçêèå âûáîðêè ïîêàçûâàþò ñðàâíèòåëüíî íåáîëüøèå âîéäû. Îòíîñèòåëüíûé ðàäèóñ âîéäîâ âûáîðîê Virgo è Fornax (7-13%) ïðèìåðíî â äâà èëè áîëåå ðàçà ìåíüøå ïî ñðàâíåíèþ ñ áîëåå îòäàëåííûми âûáîðками A1060 è Coma (21-25%). Â ðàìêàõ äàííîé êîíöåïöèè, î÷åâèäíî, âûáîðêè êâàçàðîâ â îáëàñòÿõ áîëåå îòäàëåííûõ ñêîïëåíèé (åñëè îíè åñòü), äîëæíû ïîêàçûâàòü âîéäû åùå áîëüøèõ îòíîñèòåëüíûõ ðàçìåðîâ. Áîëåå òîãî, ïðîäîëæàÿ àðãóìåíòàöèþ â ýòîì íàïðàâëåíèè, ìû ïðèäåì ê âûâîäó, ÷òî ïîñëå íåêîòîðîãî ðàññòîÿíèÿ êâàçàðû, åñëè äàæå îíè åñòü, áóäóò íå îáíàðóæèìû èëè òðóäíî îáíàðóæèìû. Ïîýòîìó ñîçäàëîñü ìíåíèå, ÷òî êâàçàðû èçáåãàþò îáëàñòè áîãàòûõ ñêîïëåíèé ãàëàêòèê. 3.6. Рàñïðåäåëåíèå êâàçàðîâ â областях ñêîïëåíèй Virgo è Fornax 141 Òåïåðü, äëÿ áîëåå ïîäðîáíîãî àíàëèçà ðàññìîòðèì êâàçàðû îñíîâíûõ âûáîðîê èç îáëàñòåé ñêîïëåíèé Virgo è Fornax. Äîñòàòî÷íî áîëüøîå ÷èñëî êâàçàðîâ â äàííûõ îáëàñòÿõ äàåò âîçìîæíîñòü ðàññìàòðèâàòü íåêîòîðûå õàðàêòåðèñòèêè ñîâîêóïíîñòè êâàçàðîâ êàê ôóíêöèþ êîîðäèíàò (òî÷íåå, îò ðàññòîÿíèÿ ñîîòâåòñòâóþùèõ öåíòðàëüíûõ ãàëàêòèê – Ì87 è NGC1399). Â Òàáëèöå 3.3 ïðèâåäåíû äàííûå î ïîäâûáîðêàõ êâàçàðîâ èç êîíöåíòðè÷åñêèõ êîëåö âîêðóã öåíòðàëüíûõ ãàëàêòèê. Â ñëó÷àå âûáîðêè Virgo, â êîòîðîé êîëè÷åñòâî êâàçàðîâ áîëüøå, êîíöåíòðè÷åñêèå êîëüöà èìåþò øèðèíó â 1î. Òàêèõ êîëåö – ñåìü, êîòîðûå îáîçíà÷åíû ÷åðåç vn, ãäå n=1, 2,…,7 åðòù ìîíåð êîëùôà è ñîâïàäàåò ñî çíà÷åíèåì âíåøíåãî ðàäèóñà êîëüöà, èçìåðåííûì â óãëîâûõ ãðàäóñàõ. ×åðåç a8 îáîçíà÷åíà ïîäâûáîðêà êâàçàðîâ, êîòîðûå íàõîäÿòñÿ âíå óêàçàííûõ êîëåö (íà ðàññòîÿíèè, ïðåâûøàþùåãî 7î), à òàêæå íå âõîäÿò â ïîäãðóïïó b. Îñòàëüíûå äàííûå (îáîçíà÷åííûå ÷åðåç b) îòíîñÿòñÿ ê ïîäãðóïïå b. Â ïåðâîì ñòîëáöå Òàáëèöû 3.3 îáîçíà÷åíà çîíà, (1) – íîìåð êîëüöà; (2) - ñðåäíÿÿ ïîâåðõíîñòíàÿ ïëîòíîñòü êâàçàðîâ â äàííîé çîíå, (3) <m> – ñðåäíÿÿ çâåçäíàÿ âåëè÷èíà; (4) sd(m) – ñîîòâåòñòâóþùàÿ äèñïåðñèÿ; (5) <z> - ñðåäíåå êðàñíîå ñìåùåíèå; (6) sd(z) – ñîîòâåòñòâóþùàÿ äèñïåðñèÿ; (7) z(min) - z(max) – ìèíèìàëüíîå è ìàêñèìàëüíîå çíà÷åíèÿ êðàñíîãî ñìåùåíèÿ êâàçàðîâ äàííîé ïîäâûáîðêè; (8) N(<18m) – ÷èñëî êâàçàðîâ ÿð÷å 18m â äàíîé ïîäâûáîðêå; (9) N(<18m)/N – îòíîñèòåëüíîå êîëè÷åñòâî íàèáîëåå ÿðêèõ (ÿð÷å 18m) êâàçàðîâ â äàííîé ïîäâûáîðêå. Òàáëèöà 3.3. Õàðàêòåðèñòèêè ïîäâûáîðîê êâàçàðîâ èç îáëàñòè Virgo (ñì. â òåêñòå). N(<18m)/N 6 z(min) – N(<18m) z(max) 7 8 1.94 0.62 0.80-2.50 5 0.38 0.61 1.47 0.72 0.35-2.88 3 0.10 18.34 0.69 1.53 0.72 0.28-2.84 10 0.23 2.05 18.44 0.84 1.33 0.68 0.32-2.72 9 0.20 a5 1.95 18.52 0.69 1.58 0.89 0.16-3.80 10 0.18 a6 1.48 18.47 1.21 1.55 0.73 0.08-3.00 10 0.20 a7 0.51 18.31 0.67 1.25 0.74 0.23-2.40 6 0.29 Êîëüöî <m> sd(m) <z> sd(z) 1 Ïîâåðõ. Ïëîòíîñòü 2 3 4 5 a1 4.14 18.81 1.44 a2 3.18 18.69 a3 2.74 a4 142 9 a8 - 18.23 0.65 1.57 0.82 0.17-3.06 11 0.34 Ñðàçó æå îáðàùàþò íà ñåáÿ âíèìàíèå íåêîòîðûå îñîáåííîñòè. Âî ïåðâûõ, äîñòàòî÷íî ÷åòêî âûñëåæèâàåòñÿ óìåíüøåíèå ïîâåðõíîñòíîé ïëîòíîñòè êâàçàðîâ ñ óâåëè÷åíèåì ðàññòîÿíèÿ îò öåíòðàëüíîé ãàëàêòèêè Ì87 (êîýôôèöèåíò êîððåëÿöèè = -0.98). Âíå ñåäüìîãî êîëüöà ïîâåðõíîñòíàÿ ïëîòíîñòü òåðÿåò ñìûñëà, ïîñêîëüêó ðàñïðåäåëåíèå êâàçàðîâ ñòàíîâèòñÿ ÷ðåçâû÷àéíî, òàê êàê îáøèðíûå îáëàñòè êîëüöà âîîáùå ïóñòóþò. Âî-âòîðûõ çàìå÷àåòñÿ ñëàáàÿ êîððåëöèÿ (= -0.82) ìåæäó ðàññòîÿíèåì îò öåíòðà è ñðåäíåé ÿðêîñòüþ êâàçàðîâ. Ýòè êîððåëÿöèè ìîãóò áûòü èíòåðïðåòèðîâàíû êàê ñ òî÷êè çðåíèÿ ëîêàëüíîãî, òàê è êîñìîëîãè÷åñêîãî ïðîèñõîæäåíèÿ êâàçàðîâ ýòîé âûáîðêè. Íî îáðàòèì âíèìàíèå íà ñëåäóþùèå ôàêòû: (à) Ñàìàÿ áîëüøàÿ äèñïåðñèÿ âèäèìûõ ÿðêîñòåé íàáëþäàåòñÿ â öåíòðàëüíîì êðóãå; (á) Íàèáîëüøåå çíà÷åíèå ñðåäíèõ êðàñíûõ ñìåùåíèé òàêæå íàáëþäàåòñÿ â äàííîì êðóãå; (â) Íàèáîëüøåå îòíîñèòåëüíîå êîëè÷åñòâî ÿð÷àéøèõ êâàçàðîâ N(<18m)/N íàáëþäàåòñÿ òàì æå; (ã) Íèæíèé ïðåäåë ñðåäíåãî çíà÷åíèÿ êðàñíîãî ñìåùåíèÿ òàêæå ïîêàçûâàåò ñëàáóþ êîððåëÿöèþ ñ óâåëè÷åíèåì ðàññòîÿíèÿ êâàçàðîâ (= -0.76, ïðè÷åì äëÿ ïåðâûõ øåñòè êîëåö = -0.88). Çàìåòèì, ÷òî ýôôåêò (à) îò÷åòëèâî îáíàðóæèâàåòñÿ òîëüêî ó âûáîðêè Virgo-a (âîçìîæíî, áëàãîäàðÿ åå áëèçîñòè è áîëüøåé ïîëíîòû) è ñîñòîèò â òîì, ÷òî äèñïåðñèÿ âèäèìîé ÿðêîñòè êâàçàðîâ â ñàìîì öåíòðå âûáîðêè ðàñòåò. Ýòîò ýôôåêò ìîæåò áûòü ëåãêî èíòåðïðåòèðîâàí, åñëè èñõîäèòü èç âîçìîæíîñòè íàõîæäåíèÿ êâàçàðîâ âíóòðè ñêîïëåíèÿ. ßñíî, ÷òî ïðè êîñìîëîãè÷åñêîé ïðèðîäå êâàçàðîâ ïîÿâëåíèå ïîãëîùàþùåé ìàòåðèè ìåæäó íàáëþäàòåëåì è êâàçàðàìè îñëàáëÿåò áëåñê îáúåêòîâ è èìååò òåíäåíöèþ óìåíüøåíèÿ äèñïåðñèè âèäèìûõ âåëè÷èí. Ñèòóàöèÿ ñîâåðøåííî èíàÿ, åñëè êâàçàðû íàõîäÿòñÿ âíóòðè ïîãëîùàþùåé ñðåäû, è îïòè÷åñêàÿ òîëùèíà ïîãëîùàþùåé ìàòåðèè çàâèñèò îò ãåîìåòðè÷åñêîé ãëóáèíû ìåñòîíàõîæäåíèÿ äàííîãî êâàçàðà. Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî êâàçàðû, ïîãðóæåííûå â ïîãëîùàþùóþ ñðåäó, ïî ðàçíîìó 143 ïîäâåðæåíû ïîãëîùåíèþ. Äðóãèìè ñëîâàìè, åñëè êâàçàðû íàõîäÿòñÿ âíóòðè ñêîïëåíèÿ è èìåþò êàêîå-òî ïðîñòðàíñòâåííîå ðàñïðåäåëåíèå ïî ëó÷ó çðåíèÿ, òî îïòè÷åñêàÿ òîëùèíà ïîãëîùàþùåãî âåùåñòâà, åñòåñòâåííî, äëÿ êàæäîãî êâàçàðà áóäåò èìåòü ðàçíîå çíà÷åíèå, ÷òî è ìîæåò ïðèâåñòè ê íàáëþäàåìîé êàðòèíå. Â ðàìêàõ äàííîé êîíöåïöèè òå êâàçàðû, êîòîðûå íàõîäÿòñÿ î÷åíü áëèçêî ê öåíòðàëüíîé ãàëàêòèêå ìîãóò áûòü èíòåðïðåòèðîâàíû ëèáî êàê íåäàâíî âûáðîøåííûå îáúåêòû, ëèáî âûáðîøåííûå ïîä ìàëûì óãëîì ê ëó÷ó çðåíèþ. Ëèøü â òàêîì ñëó÷àå ìîãëî íàáëþäàòüñÿ òàêîå áîëüøîå îòíîñèòåëüíîå êîëè÷åñòâî яðêèõ êâàçàðîâ. Ðàññìîòðèì ýôôåêò (á). Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî, â îòëè÷èå îò çâåçäíûõ âåëè÷èí, êðàñíûå ñìåùåíèÿ ýòèõ æå îáúåêòîâ èìåþò äîñòàòî÷íî øèðîêèé ñïåêòð. Â Òàáëèöå 3.3 ïðèâåäåíû ëèøü ñðåäíåå çíà÷åíèå, äèñïåðñèÿ, à òàêæå ìèíèìàëüíîå è ìàêñèìàëüíîå çíà÷åíèÿ êðàñíîãî ñìåùåíèÿ äëÿ êàæäîé çîíû. Íî íà Ðèñ. 3.8 ïðèâåäåíû ñîîòâåòñòâóþùèå ãèñòîãðàììû, è èç ïîêàçàííûõ ãèñòîãðàìì îò÷åòëèâî âèäíî, ÷òî âî âñåõ èíòåðâàëàõ çíà÷åíèé êðàñíîãî ñìåùåíèÿ åñòü êâàçàðû. Äëÿ ñðàâíåíèÿ òàêæå ïðèâåäåíà ãèñòîãðàììà, êîòîðàÿ ïîêàçûâàåò ðàñïðåäåëåíèå êâàçàðîâ èç ïîäâûáîðêè Virgo-b. Âåñü ýòîò ìàòåðèàë ïîêàçûâàåò, ÷òî íåò íèêàêîãî íàìåêà íà òî, ÷òî âûáîðêè êâàçàðîâ ìîãóò áûòü ðàçëè÷èìû íà îñíîâå îäíîãî ðàñïðåäåëåíèÿ çíà÷åíèé êðàñíûõ ñìåùåíèé. Òåì íå ìåíåå êâàçàðû èç öåíòðàëüíîãî êðóãà ðàñïðåäåëåíû äîñòàòî÷íî ñâîåîáðàçíî, â òîì ñìûñëå, ÷òî ïîêàçûâàåò îò÷åòëèâûé ïèê íà áîëüøèõ çíà÷åíèÿõ àðãóìåíòà. Èç 13-è îáúåêòîâ 8 (ò.å. áîëüøå 60 ïðîöåíòîâ) ïîêàçûâàþò äîñòàòî÷íî áîëüøèå êðàñíûå ñìåùåíèÿ èç èíòåðâàëà 2.17<z<2.50, ÷òî áåçóñëîâíî çàñëóæèâàåò âíèìàíèÿ. Óêàçàííûé ôàêò ìîã áûòü èíòåðïðåòèðîâàí â ðàìêàõ ãèïîòåçû î êîñìîëîãè÷åñêîì ïðîèñõîæäåíèè êðàñíîãî ñìåùåíèÿ êâàçàðîâ. Ñòîðîííèêè ìîãëè áû àðãóìåíòèðîâàòü òåì, ÷òî âåðîÿòíîñòü îáíàðóæåíèÿ äàëåêèõ êâàçàðîâ â îáëàñòè èíòåíñèâíî èññëåäóåìîé ãàëàêòèêè Ì87 áîëüøå, ÷åì â îñòàëüíûõ îáëàñòÿõ, åñëè áû ôàêò (â) íå áûë â ïðîòèâîðå÷èè ñ òàêèì âûâîäîì. Äåëî â òîì, ÷òî ÷åòûðå èç óêàçàííûõ âîñüìè êâàçàðîâ îòíîñÿòñÿ ê ãðóïïå íàèáîëåå ÿðêèõ îáúåêòîâ äàííîé ïîäâûáîðêè. Áîëåå òîãî, ýòî îçíà÷àåò, ÷òî ÷åòûðå èç ïÿòè íàèáîëåå ÿðêèõ êâàçàðîâ, òî åñòü 80 ïðîöåíòîâ, âõîäÿò â äàííóþ ãðóïïó ñ ìàêñèìàëüíûìè êðàñíûìè ñìåùåíèÿìè, è ñðåäíåå çíà÷åíèå êðàñíîãî ñìåùåíèÿ äëÿ íàèáîëåå ÿðêèõ êâàçàðîâ 144 áîëüøå, ÷åì äëÿ îñòàëüíûõ ÷ëåíîâ äàííîé ïîäâûáîðêè. Ïîýòîìó, âûâîä î òîì, ÷òî ýòè êâàçàðû ìîãóò áûòü êîñìîëîãè÷åñêèìè îáúåêòàìè, êàæåòñÿ ìàëîâåðîÿòíûì. Рис. 3.8. Детальное распределение видимых звездных величин в области скопления галактик Virgo в соответствии с Таблицей 3.3 (a1-a3 на a, a4-a6 на b a7-a8 на c). Для сравнения приведена гистограмма также для подвыборки Virgo-b (b на c). Для центрального кольца показана гистограмма распределения красных смещений квазаров (а1 на d). Последняя резко отличается от других распределений красного смещения (например, a5 I b на d). Ñ äðóãîé ñòîðîíû, ãèïîòåçà î ëîêàëüíîì ïðîèñõîæäåíèè ïîçâîëÿåò íàéòè äëÿ äàííîãî ýôôåêòà äîñòàòî÷íî ïðîñòîå ñàìîñîãëàñîâàííîå îáúÿñíåíèå. Äëÿ ýòîãî âñïîìíèì, ÷òî â ýòîì ñëó÷àå íåèçáåæíî ââîäèòñÿ ïîíÿòèå îá àíîìàëüíîì êðàñíîì 145 ñìåùåíèè, êîòîðîå èìååò ñâîå ìàêñèìàëüíîå çíà÷åíèå â ñàìîì íà÷àëå âîçíèêíîâåíèÿ êâàçàðà è ïîñòåïåííî èñ÷åçàåò â õîäå åãî ýâîëþöèè è ïðåâðàùåíèÿ â ãàëàêòèêó. Çàìåòèì òàêæå, ÷òî öåíòðàëüíàÿ ãàëàêòèêà M87, êîòîðàÿ îòëè÷àåòñÿ âñåìè èçâåñòûìè ôîðìàìè àêòèâíîñòè ãàëàêòèê, ÿâëÿåòñÿ íàèáîëåå âåðîÿòíûì êàíäèäàòîì â ãåíåðàòîðû ôîðìèðîâàíèÿ êâàçàðîâ âòîðîãî ïîêîëåíèÿ. Â òàêîì ñëó÷àå ïðîñòðàíñòâåííàÿ áëèçîñòü êâàçàðà ê Ì87 ìîæåò áûòü èíòåðïðåòèðîâàíà êàê ïðèçíàê åãî íåäàâíåãî ôîðìèðîâàíèÿ. Ñ äðóãîé ñòîðîíû, êàê óæå çàìåòèëè, íàèáîëåå âåðîÿòíûì ðåçóëüòàòîì ýâîëþöèè êâàçàðîâ ÿâëÿþòñÿ çâåçäíûå ñèñòåìû ãàëàêòè÷åñêîãî òèïà, êîòîðûå, ñîãëàñíî ñîâðåìåííûì ïðåäñòàâëåíèÿì, íå îáëàäàþò (èëè îáëàäàþò ñðàâíèòåëüíî íåáîëüøèì) àíîìàëüíûì êðàñíûì ñìåùåíèåì. Òàêàÿ ëîãè÷åñêàÿ öåïü ðàññóæäåíèé ïîçâîëÿåò çàêëþ÷èòü, ÷òî ÷åì áëèæå êâàçàð ê öåíòðàëüíîé ãàëàêòèêå, òåì ìîëîæå îí â ñðåäíåì, è, ñëåäîâàòåëüíî, òåì áîëüøå çíà÷åíèå åãî àíîìàëüíîãî êðàñíîãî ñìåùåíèÿ. Â ñâÿçè ñ ýòèì ñëåäóåò îòìåòèòü ðàáîòó ×ó è äð. (Chu et al. 1998), â êîòîðîì ïðèâîäÿòñÿ ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèÿ êâàçàðîâ âîêðóã ñåéôåðòîâñêîé ãàëàêòèêè NGC3516. Àâòîðû ïðèøëè ê âûâîäó, ÷òî êðàñíûå ñìåùåíèÿ ïÿòè êâàçàðîâ, ðàñïðåäåëåííûõ ïî íàïðàâëåíèþ ìàëîé îñè ãàëàêòèêè â îáå ñòîðîíû äî ðàññòîÿíèé ìåíüøå ÷åì 12, êîððåëèðóþò ñ èõ ðàññòîÿíèåì îò óêàçàííîé ãàëàêòèêè. Â îäíîì íàïðàâëåíèè íàáëþäàþòñÿ äâà êâàçàðà, êîòîðûå èìåþò êðàñíûå смещåíèÿ 2.1 è 0.33, ïðè÷åì ïåðâàÿ ðàñïîëîæåíà áëèæå ê öåíòðàëüíîé ãàëàêòèêå. Â äðóãîì íàïðàâëåíèè èìååòñÿ ÷åòâåðî êâàçàðîâ, êðàñíûe ñìåùåíèÿ êîòîðûõ òàêæå óìåíüøàþòñÿ ïî ìåðå óäàëåíèÿ îò NGC3516 (1.4, 0.93, 0.69 è 0.089). Ýòîò âûâîä â äàëüíåéøåì ïîëó÷èë âåñîìîå ïîäòâåðæäåíèå íà îñíîâå èññëåäîâàíèé Áåëëà (Bell 2002a,b), êîòîðûé èçó÷àë ðàñïðåäåëåíèå êîìïàêòíûõ îáúåêòîâ ñ áîëøèì êðàñíûì ñìåùåíèåì â îáëàñòè ñåéôåðòîâñêîé ãàëàêòèêè NGC1068. Îí ïîêàçàë, ÷òî êðàñíîå ñìåùåíèå ýòèõ îáúåêòîâ òåì ìåíüøå, ÷åì áîëüøå èõ ðàññòîÿíèå îò ãàëàêòèêè NGC1068. Áîëåå òîãî, îí ïðèõîäèò ê âûâîäó, ÷òî ñâåòèìîñòü ýòèõ îáúåêòîâ óâåëè÷èâàåòñÿ ïî ìåðå óäàëåíèÿ îò öåíòðàëüíîé ãàëàêòèêè. Àâòîð ïðèõîäèò ê âûâîäó, ÷òî âñå 12 îáúåêòîâ âûáðîøåíû èç ÿäðà óêàçàííîé ãàëàêòèêè, è èõ àíîìàëíîå êðàñíîå ñìåùåíèå óìåíüøàåòñÿ ñ èõ âîçðàñòîì. Îí òàêæå 146 îöåíèâàåò âðåìÿ èñ÷åçíîâåíèÿ àíîìàëüíîãî êðàñíîãî ñìåùåíèÿ è ïîëó÷àåò 107 – 108 ëåò. Àíàëîãè÷íûé ðåçóëüòàò ïîëó÷èëè òàêæå Ëîïåñ-Êîððåäîéðà è Ãóòèåðåñ (Lopez-Corredoira & Gutierrez 2004), êîòîðûå äåòàëüíî èññëåäîâàëè íåïîñðåäñòâåííûå îêðåñòíîñòè äðóãîé ñåéôåðòîâñêîé ãàëàêòèêè NGC7603 (z=0.029), êîòîðàÿ ðàíåå óæå áûëà âûÿâëåíà êàê îáúåêò, ñâÿçàííûé óçêèì âîëîêíîì ñ áîëåå êîìïàêòíîé ãàëàêòèêîé (NGC7603B, z=0.057), îáëàäàþùåé áîëüøèì êðàñíûì ñìåùåíèåì (Arp 1980). Îáíàðóæåííûå íà âîëîêíå äâå ýìèññèîííûå îáúåêòû, êîòîðûå íàõîäÿòñÿ ìåæäó ãëàâíîé ãàëàêòèêîé è êîìïàêòíûì ñïóòíèêîì, îêàçàëèñü êàðëèêîâûìè ãàëàêòèêàìè ñ êðàñíûìè ñìåùåíèÿìè 0.245 è 0.394, ïîêàçûâàþùèìè âñå ïðèçíàêè àêòèâíîãî çâåçäîîáðàçîâàíèÿ, òîãäà êàê íè âîëîêíî, íè ãàëàêòèêà NGC7603B íе îòëè÷àþòñÿ àêòèâíîñòüþ çâåçäîîáðàçîâàíèÿ. Ïî îöåíêå àâòîðîâ âåðîÿòíîñòü îáðàçîâàíèÿ íàáëþäàåìîé êîíôèãóðàöèè âñëåäñòâèå ñëó÷àéíîãî ïðîåöèðîâàíèÿ ðàâíà 3x10-9 (Lopez-Corredoira & Gutierrez 2004). Åñëè ýòà ñèñòåìà äåéñòâèòåëüíî ÿâëÿåòñÿ ôèçè÷åñêîé, î ÷åì ñâèäåòåëüñòâóþò âûøåóïîìÿíуòûå âîëîêíî è âû÷èñëåííàÿ âåðîÿòíîñòü, òî îíà ïðèîáðåòàåò î÷åíü áîëüøóþ çíà÷èìîñòü è ïîòîìó, ÷òî êðàñíîå ñìåùåíèå ãàëàêòèê íà âîëîêíå óáûâàåò ïî õîäó óäàëåíèÿ îò öåíòðàëüíîé ãàëàêòèêè, èìåþùåé íàèìåíüøåå êðàñíîå ñìåùåíèå (0.029, 0.394, 0.245 è 0.057) Òàêèì îáðàçîì, íàø âûâîä î òîì, ÷òî êðàñíîå ñìåùåíèå êâàçàðîâ ïîäâûáîðêè èç íåïîñðåäñòâåííîé áëèçîñòè öåíòðàëüíîé ãàëàêòèêè Ì87 èìååò ìàêñèìàëüíîå çíà÷åíèå âñëåäñòâèå êðàéíåé ìîëîäîñòè ýòèõ êâàçàðîâ, êàæåòñÿ äîñòàòî÷íî îáîñíîâàííûì. Êîñâåííî îá ýòîì ñâèäåòåëüñòâóåò òàêæå ôàêò (ã), çàìå÷åííûé èç äàííûõ Òàáëèöû 3.3. Ïîýòîìó ìû ìîæåì çàêëþ÷иòü, ÷òî îñíîâíûå õàðàêòåðèñòèêè, îïèñûâàþùèå âûáîðêó êâàçàðîâ, îáíàðóæåííûõ â îáëàñòè áîãàòîãî ñêîïëåíèÿ â Äåâå, ñâèäåòåëüñòâóþò â ïîëüçó ôèçè÷åñêîé ñâÿçè ýòèõ êâàçàðîâ ñî ñêîïëåíèåì. Òåì ñàìûì ãèïîòåçà î ëîêàëüíîì ïðîèñõîæäåíèè êâàçàðîâ è î íàëè÷èè àíîìàëüíîãî êîìïîíåíòà êðàñíîãî ñìåùåíèÿ â èõ ñïåêòðå ïîëó÷àåò åùå îäíî ïîäòâåðæäåíèå. Ñ öåëüþ ñðàâíåíèÿ â Òàáëèöå 3.4 äëÿ âûáîðêè Fornax ïðèâåäåíû òå æå âåëè÷èíû, ÷òî ïîêàçàíû â ïðåäûäóùåé òàáëèöå. Äàííàÿ âûáîðêà íàìíîãî óñòóïàåò 147 âûáîðêå Virgo ïî ïîëíîòå, â ýòîì ñëó÷àå îíà ñîñòîèò èç 55 êâàçàðîâ. Âñëåäñòâèå ýòîãî äàííûå ýòîé òàáëèöû íå òàê ÷åòêî ïîêàçûâàþò èëè âîîáùå íå ïîêàçûâàþò òå êîððåëÿöèè, êîòîðûå áûëè îáíàðóæåíû â ñëó÷àå ðàññìîòðåííîé âûáîðêè. Òåì íå ìåíåå åñòü íåêîòîðàÿ òåíäåíöèÿ óìåíüøåíèÿ ïîâåðõíîñòîé ïëîòíîñòè êâàçàðîâ (= 0.58 ïðè âñåõ ñåìè êîëüöàõ è = -0.87, åñëè ïåðâîå êîëüöî èñêëþ÷àåòñÿ èç ñòàòèñòèêè) è óâåëè÷åíèÿ èõ ñðåäíåé ÿðêîñòè (= -0.35 ïðè âñåõ ñåìè êîëüöàõ è = 0.87, åñëè ïîñëåäíèå äâà êîëüöà èñêëþ÷àåòñÿ èç ñòàòèñòèêè) ïî ìåðå óäàëåíèÿ îò öåíòðàëüíîé ãàëàêòèêè NGC1399. Äàííûå òðåòüåé ñòðîêè íàìåðåííî ñêîððåêòèðîâàíû (â ñêîáêàõ) с помощью èñêëþ÷åíèя èç ñòàòèñòèêè îäíîãî êâàçàðà, êîòîðûé ÿâëÿåòñÿ ñàìûì ñëàáûì îáúåêòîì è åãî âèäèìàÿ çâåçäíàÿ âåëè÷èíà îòëè÷àåòñÿ îò ñðåäíåãî çíà÷åíèÿ íà áîëåå ÷åì 3. Òàáëèöà 3.4. Õàðàêòåðèñòèêè ïîäâûáîðîê êâàçàðîâ èç îáëàñòè Fornax (ñì. â òåêñòå). Êîëüöî <m> sd(m) <z> sd(z) 1 Ïîâåðõ. ïëîòíîñòü 2 3 4 5 6 z(min) z(max 7 – N(< 18m) 8 N(<18 m )/N 9 f1 0.32 19.65 - 1.0 - - 0 0. f2 0.74 18.33 0.44 0.94 0.77 0.28-2.50 1 0.14 f3 0.76 18.69 1.96 1.71 1.06 0.17-3.24 6 0.50 (0.70) (18.22) (1.12) (1.57) (0.99) (0.17-3.2) f4 0.41 17.26 1.18 1.93 1.36 0.21-4.55 7 0.78 f5 0.18 17.83 1.09 1.61 1.11 0.34-2.59 4 0.80 f6 0.23 17.94 1.12 1.50 0.76 0.25-2.66 4 0.50 f7 0.27 18.86 1.37 1.36 0.82 0.10-2.54 4 0.36 (0.55) Äàëåå, êàê âèäíî èç 8-ãî ñòîëáöà, àáñîëþòíîå ÷èñëî íàèáîëåå ÿðêèõ êâàçàðîâ çíà÷èòåëüíî ìåíüøå ïî ñðàâíåíèþ ñ âûáîðêîé Virgo, íî èõ îòíîñèòåëüíîå êîëè÷åñòâî, ïîêàçàííîå â ñëåäóþùåì ñòîëáöå ïðåâûøàåò àíàëîãè÷íûå çíà÷åíèÿ ïåðâîé âûáîðêè. Ëåãêî ïîíÿòü, ÷òî òàêîå ðàçëè÷èå âîçíèêàåò èç-çà ìåíüøåé ïîëíîòû ýòîé âûáîðêè, è, òàê êàê äàííàÿ âûáîðêà îáðàçîâàëàñü áëàãîäàðÿ áîëåå èëè ìåíåå ñëó÷àéíîму îáíàðóæåíèю êâàçàðîâ (÷òî, âïðî÷åì, è ïîçâîëÿåò äåëàòü ñòàòèñòè÷åñêèé 148 àíàëèç), òî ïîíÿòíî, ÷òî â èõ ÷èñëå äîëæíû áûëè äîìèíèðîâàòü íàèáîëåå ÿðêèå, êîòîðûå ëåã÷å îáíàðóæèâàþòñÿ. Íàïðèìåð, êàê ìîæíî âèäåòü èç Ðèñ. 3.4 è èç Òàáëèöû 3.1, â ðåçóëüòàòå ñïåöèàëüíûõ ïîèñêîâûõ íàáëþäåíèé â êðóãå ðàäèóñîì ïðèìåðíî 1î âîêðóã öåíòðàëüíîé ãàëàêòèêè NGC1399 îáíàðóæåíî áîëåå 70 íîâûõ êâàçàðîâ (ïîäâûáîðêà Fornax-b), ñðåäíÿÿ çâåçäíàÿ âåëè÷èíà êîòîðûõ ñîñòàâëÿåò 19m.3. Ìû íå äåëàåì ñòàòèñòè÷åñêèõ èññëåäîâàíèé äëÿ ýòîé ãðóïïû, òàê êàê ïî ñâîèì ñòàòèñòè÷åñêèì õàðàêòåðèñòèêàì îíà îòëè÷àåòñÿ îò âñåõ íàøèõ ïîäâûáîðîê. 3.7. Àáñîëþòíая ÿðêîñòь êâàçàðîâ èç îáëàñòåé ñêîïëåíèé Ïðåäïîëàãàÿ, ÷òî êâàçàðû íàõîäÿòñÿ íà êîñìîëîãè÷åñêèõ ðàññòîÿíèÿõ â òî÷íîì ñîîòâåòñòâèè ñ èõ êðàñíûìè ñìåùåíèÿìè, íåòðóäíî âû÷èñëèòü èõ àáñîëþòíûå çâåçäíûå âåëè÷èíû èëè ñâåòèìîñòè. Ïîñêîëüêó íåò ñóùåñòâåííîé ðàçíèöû ìåæäó ðàñïðåäåëåíèÿìè êðàñíûõ ñìåùåíèé íàøèõ âûáîðîê, ðàñïðåäåëåíèå èõ ñâåòèìîñòåé äîëæíî â îáùèõ ÷åðòàõ ïîâòîðÿòü êàðòèíó âèäèìûõ çâåçäíûõ âåëè÷èí. Ðèñ. 3.9 ïîêàçûâàåò âèäèìûå çâåçäíûå âåëè÷èíû (верхние графики), à òàêæå àáñîëþòíûå âåëè÷èíû (нижние графики; ïðè H=75êì/ñåê íà Ìïê) â çàâèñèìîñòè îò êðàñíûõ ñìåùåíèé äëÿ ðàññìàòðûâàåìûõ íàìè ãðóïï êâàçàðîâ. Íåòðóäíî âèäåòü, ÷òî ýòè ãðàôèêè ñóùåñòâåííî îòëè÷àþòñÿ äðóã îò äðóãà. Ïåðâîå, ÷òî áðîñàåòñÿ â ãëàçà íà ãðàôèêàõ, показывающих зависимость видимых звездных величин от красного смещения, ýòî õîðîøî èçâåñòíàÿ òåíäåíöèÿ óâåëè÷åíèÿ ñðåäíåé ñâåòèìîñòè êâàçàðîâ ñ ðîñòîì êðàñíîãî ñìåùåíèÿ. Òàêîå ïîâåäåíèå îáû÷íî îáúÿñíÿåòñÿ íàáëþäàòåëüíîé ñåëåêöèåé òîé åñòåñòâåííîé àðãóìåíòàöèåé, ÷òî íà áîëüøèõ ðàññòîÿíèÿõ âèäíû òîëüêî íàèáîëåå ÿðêèå îáúåêòû, ÷òî è óâåëè÷èâàåò ñðåäíþþ ñâåòèìîñòü íàáëþäàåìûõ îáúåêòîâ. Îäíàêî ñëåäóåò îáðàòèòü âíèìàíèå íà åùå îäèí íåìàëîâàæíûé ôàêò, êîòîðûé çàêëþ÷àåòñÿ â ñëåäóþùåì. Êàê âèäíî èç ïðèâåäåííûõ ãðàôèêîâ (Ðèñ. 3.9), íóëüïóíêòû ïðèâåäåííûõ ðàñïðåäåëåíèé ðåçêî îòëè÷àþòñÿ äðóã îò äðóãà, ïðè÷åì âûñîêèå ñâåòèìîñòè (ò.å. íèçêèå òî÷êè ïåðåñå÷åíèÿ ñ îñüþ îðäèíàòîâ) ñîîòâåòñòâóþò êâàçàðàì, êîòîðûå áûëè îáíàðóæåíû â ïîëÿõ áëèçêèõ ñêîïëåíèé. Äðóãèìè ñëîâàìè, êâàçàðû, íàéäåííûå â îáëàñòÿõ áëèçêèõ ñêîïëåíèé ãàëàêòèê îêàçûâàþòñÿ áîëåå 149 ÿðêèìè ïî ñðàâíåíèþ ñ òåìè, êîòîðûå îáíàðóæåíû â îáëàñòÿõ áîëåå óäàëåííûõ ñêîïëåíèé. Ïîýòîìó ìîæíî ñäåëàòü âûâîä î òîì, ÷òî àáñîëþòíûå ñâåòèìîñòè êâàçàðîâ âñåãî ëèøü ïîâòîðÿþò êàðòèíó èõ âèäèìûõ çâåçäíûõ âåëè÷èí. 22 21 Virgo a Fornax m A 1060 Coma b m=0.25z+18,03; R=0.23 m=0.43z+17,67; R=0.29 m=-0.05z+19,10; R=-0.03 m=0.43z+19,01; R=0.28 Fornax m 20 Virgo a m Coma c 25 Virgo b m=0.36z+18,84; R=0.26 Fornax a m=0.05z+19,92; R=0.06 24 Fornax b m=0.16z+19,07; R=0.14 23 Coma a m=-0.10z+20.55; R=-0.20 Coma c m=-0.77z+20.78; R=-0.20 22 Coma d m=1.29z+17.62; R=0.58 Coma b 21 19 Coma d Virgo b Fornax a Coma a 20 A 1060 Fornax b 19 18 18 17 17 0 1 2 3 4 5 6 0 1 2 3 4 5 6 z -20 -22 Virgo aComa b -24 M -26 -32 -34 Fornax a Coma d -26 -28 -30 Coma a -22 -24 Fornax m Virgo a Fornax m A 1060 Coma b M=-1.91z-22.55; R=-0.80 M=-1.51z-23.07; R=0.71 M=-2.20z-21.35; R=-0.76 M=-1.86z-21.18; R=-0.70 0 1 2 3 -28 Virgo b Fornax a -30 Fornax b -32 Coma a Coma c -34 Coma d A 1060 4 5 6 0 z M=-1.62z-22.08; R=-0.73 M=-1.90z-21.17; R=-0.86 M=-1.74z-22.10; R=-0.81 M=-1.94z-20.53; R=-0.76 Fornax b M=-2.32z-21.15; R=-0.53 M=-0.52z-23.75; R=-0.29 1 2 3 4 Virgo b Coma c 5 6 z Рис. 3.9. Видимые звездные величины и «космологические» светимости в зависимости от красных смещений. Приведены лишь линейные приближения этих зависимостей. Коэффициенты линейной корреляции во всех случаях гораздо большие для «космологических» светимостей, что еще раз показывает зависимость светимости от красного смещения. Ñ äðóãîé ñòîðîíû, åñëè ïðèíèìàåòñÿ òàêîå çàêëþ÷åíèå, òî íåèçáåæåí è ñëåäóþùèé âûâîä î òîì, ÷òî ñâåòèìîñòü êâàçàðîâ çàâèñèò îò ðàññòîÿíèÿ ñêîïëåíèé ãàëàêòèê, íàõîäÿùèõñÿ íà ïåðåäíåì ïî îòíîøåíèþ ê íèì ïëàíå. Î÷åâèäíî, ÷òî òàêîé âûâîä íå èìååò ôèçè÷åñêîãî îñíîâàíèÿ, åñëè êâàçàðû íàõîäÿòñÿ íà êîñìîëîãè÷åñêèõ ðàññòîÿíèÿõ. Ïîýòîìó ìû ðàññìîòðèì äðóãóþ àëьòåðíàòâó, ñîãëàñí î êîòîðîé êâàçàðø áøëè âøáðîøåìø èç ‡äåð ãàëàêòèê è ‡âë‡þòð‡ “ëîêàëùìøíè” îáöåêòàíè. 150 Ôàêòû, ïðèâåäåííûå â ïàðàãðàôàõ 3.3-3.6 ñâèäåòåëüñòâóþò â ïîëüçó êîíöåïöèè î ëîêàëüíîì ïðîèñõîæäåíèè, ïî êðàéíåé ìåðå, çíà÷èòåëüíîé ÷àñòè êâàçàðîâ. Íàáëþäàòåëüíûõ äàííûõ, ñâèäåòåëüñòâóþùèõ î ôèçè÷åñêîé ñâÿçè èíäèâèäóàëüíûõ ëîêàëüíûõ ãàëàêòèê ñ êâàçàðàìè òàêæå íàêîïëåíî äîñòàòî÷íî ìíîãî (ñì., íàïðèìåð, Arp 1998). Ïîýòîìó ïðèíàäëåæíîñòü ðàññìîòðåííûõ íàìè âûáîðîê êâàçàðîâ ñîîòâåòñòâóþùèì ñêîïëåíèÿì ãàëàêòèê êàæåòñÿ ïðàâäîïîäîáíûì è ïîçâîëÿåò äåëàòü çàêëþ÷åíèå îá àáñîëþòíûõ ñâåòèìîñòÿõ ýòèõ êâàçàðîâ. Äåéñòâèòåëüíî, èìåÿ ðàññòîÿíèÿ óêàçàííûõ ñêîïëåíèé è âèäèìûå çâåçäíûå âåëè÷èíû êâàçàðîâ, îñòàåòñÿ ëèøü ó÷èòûâàòü ìîäóëü ðàññòîÿíèÿ, ÷òî îçíà÷àåò “ðíå÷åìèå” óñìêôèè ðâåòèíîðòè, ïîðòðîåììîé äë‡ âèäèíøõ çâåçäìøõ âåëè†èì, â ñòîðîíó áîëüøèõ ÿðêîñòåé. Ïðè ýòîì ñëåäóåò ó÷èòûâàòü, ÷òî íåîáÿçàòåëüíî äëÿ ðàçëè÷íûõ âûáîðîê ìû ïîëó÷èì îäíè è òå æå ñðåäíèå çíà÷åíèÿ. Â Òàáëèöå 3.5 ïðèâåäåíû ðåçóëüòàòû ñîîòâåòñòâóþùèõ ðàñ÷åòîâ. Èñïîëüçîâàíû äàííûå, êîòîðûå ïðèâåäåíû â Òàáëèöàõ 3.1 è 3.2. Òàáëèöà 3.5. Âûáîðêà <m> z d <M> mreal mgeo (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) Virgo-a 18.391.05 0.0044 17.6 -12.841.05 0 0 Fornax-m 18.321.45 0.0048 19.2 -13.101.45 0.26 0.19 A1060 19.011.27 0.0120 48.0 -14.401.27 1.56 2.18 Coma-b 19.761.21 0.0241 96.4 -15.161.21 2.32 3.69 Êàê ñëåäóåò èç Òàáëèöû 3.5, ñðåäíèå çíà÷åíèÿ ñâåòèìîñòè ðàçëè÷àþòñÿ äðóã îò äðóãà. Íî ñàìûì èíòåðåñíûì ÿâëÿåòñÿ òî, ÷òî ñðåäíÿÿ ñâåòèìîñòü ðàñòåò ñ êðàñíûì ñìåùåíèåì ñêîïëåíèÿ. Íà ïåðâûé âçãëÿä òàêîå ïîâåäåíèå ìîæåò êàçàòüñÿ ðåçóëüòàòîì ïðèìåíåíèÿ íåàäåêâàòíîé êîíöåïöèè. Â ñòîëáöå (6) ïðèâåäåíû ðåàëüíûå çíà÷åíèÿ ñìåùåíèé ñðåäíèõ çâåçäíûõ âåëè÷èí êâàçàðîâ ïî ñðàâíåíèþ ñ âûáîðêîé Virgo, êîòîðûå ðàñòóò ñ óâåëè÷åíèåì ðàçíèöû ðàññòîÿíèé ñîîòâåòñòâóþùèõ ñêîïëåíèé. Ïîíÿòíî, ÷òî êà÷åñòâåííî òàêàÿ êàðòèíà íàáëþäàëàñü áû è òîãäà, åñëè ðàññòîÿíèÿ êâàçàðîâ áûëè êîñìîëîãè÷åñêèìè è íå çàâèñåëè îò ðàññòîÿíèé 151 ñîîòâåòñòâóþùèõ ñêîïëåíèé. Òîãäà óêàçàííàÿ ðàçíèöà âûðàæàëà áû ïðîñòîé ãåîìåòðè÷åñêèé ýôôåêò ðàçíèöû â ìîäóëÿõ ðàññòîÿíèé. Ïîýòîìó ñ öåëüþ ñðàâíåíèÿ â ïîñëåäíåì ñòîëáöå ïðèâåäåíà ýòà æå âåëè÷èíà, âû÷èñëåííàÿ ïðè ó÷åòå ýôôåêòà îäíîãî ëèøü ðàññòîÿíèÿ. Êàê ÿâñòâóåò èç Òàáëèöû 3.5, ðàçíèöà mgeo-mreal óâåëè÷èâàåòñÿ ñ ðîñòîì ðàññòîÿíèй ñêîïëåíèé, ò.å. ðåàëüíàÿ ðàçíèöà òåì áîëüøå îòñòàåò îò ÷èñòî ãåîìåòðè÷åñêîãî ýôôåêòà, ÷åì äàëüøå íàõîäèòñÿ ñêîïëåíèå. Ïðè êîñìîëîãè÷åñêîì ïðîèñõîæäåíèè êâàçàðîâ òàêîé ýôôåêò íå ìîæåò áûòü îáúÿñíåí, òàê êàê îáúåêòû ôîíà äîëæíû áûëè èìåòü â ñðåäíåì îäíó è òó æå âåëè÷èíó, è åäèíñòâåííîé ïðè÷èíîé êàæóùåãîñÿ óâåëè÷åíèÿ ÿðêîñòè êâàçàðîâ äîëæåí áûë áûòü ãåîìåòðè÷åñêèé ýôôåêò. Íî èíåììî ð òî†êè çðåìè‡ “ëîêàëùìîãî” ïðîèðõîæäåìè‡ êâàçàðîâ è èõ ôèçè÷åñêîé ñâÿçè ñî ñêîïëåíèÿìè äàííûé ýôôåêò ïîëó÷àåò îáúÿñíåíèå. Äëÿ îáúÿñíåíèÿ ýòîãî ýôôåêòà äîïóñòèì, ÷òî èìååòñÿ íåêîòîðàÿ ñîâîêóïíîñòü îáúåêòîâ êîòîðàÿ õàðàêòåðèçóåòñÿ ôóíêöèåé ñâåòèìîñòè  (M ) , êîòîðàÿ â êëàññè÷åñêîé ôîðìóëèðîâêå îïðåäåëÿåòñÿ ñëåäóþùèì îáðàçîì: âåëè÷èíà  ( M )dM ïîêàçûâàåò âåðîÿòíîñòü, ÷òî îáúåêò, âçÿòûé íàóãàä èç äàííîé ñîâîêóïíîñòè áóäåò èìåòü àáñîëþòíóþ çâåçäíóþ âåëè÷èíó èç èíòåðâàëà ( M , M  dM ) . Îíà, åñòåñòâåííî, óäîâëåòâîðÿåò óñëîâèþ íîðìèðîâêè   (M )dM  1. (2.6)  Åñëè äàæå èñõîäèòü èç ñîîáðàæåíèÿ, ÷òî âíîâü îáðàçîâàâøèåñÿ êâàçàðû èìåþò îäíó è òó æå ôóíêöèþ ñâåòèìîñòè, ÷òî äëÿ ãàëàêòèê âåðíî ïðè ñîâìåñòíîì ó÷åòå ãàëàêòèê âñåõ ìîðôîëîãè÷åñêèõ êëàññîâ, òî âñå ðàâíî, ñòåïåíü ïîëíîòû âûáîðêè áóäåò âëèÿòü íà ðåçóëüòàòû. Ìîæíî íà îñíîâå ïðîñòûõ ñîîáðàæåíèé ïðèéòè ê âûâîäó, ÷òî â ñðåäíåì ñâåòèìîñòè äîëæíû ïîëó÷àòüñÿ áîëüøå äëÿ òåõ âûáîðîê, ó êîòîðûõ ñòåïåíü ïîëíîòû íèæå. Òàêîå çàêëþ÷åíèå ïîëó÷àåòñÿ íà îñíîâå òîãî åñòåñòâåííîãî ïðåäïîëîæåíèÿ, ÷òî â íåïîëíûõ âûáîðêàõ õóæå ïðåäñòàâëåíû îáúåêòû èìåííî ìåíûøèõ ñâåòèìîñòåé, ÷òî óâåëè÷èâàåò ñðåäíþþ ñâåòèìîñòü. Ïîýòîìó, áîëåå ïðàâäîïîäîáíûì êàæåòñÿ ïðåäïîëîæåíèå, ÷òî âûøåóêàçàííûå êâàçàðû íàõîäÿòñÿ íà îäíîì ðàññòîÿíèè, à èìåííî, íà ðàññòîÿíèè ñêîïëåíèÿ Virgo. Áîëåå òîãî, èç ïðèâåäåííûõ ôàêòîâ ñëåäóåò òàêæå, ÷òî, ïî êðàéíåé 152 ìåðå, â ñêîïëåíèè Virgo êâàçàðø “âòîðîãî ïîêîëåìè‡” ðîæäàþòð‡ ïðèíåðíî ñ îäíîé è òîé æå ñâåòèìîñòüþ. Ïðèíèìàÿ êîíñòàíòó Õàááëà H=75 êì/ñåê/Ìïê, íåòðóäíî áóäåò âû÷èñëèòü ýòó ñòàíäàðòíóþ ñâåòèìîñòü. Ïðîñòîå âû÷èñëåíèå ïîçâîëÿåò çàêëþ÷èòü, ÷òî àáñîëþòíàÿ çâåçäíàÿ âåëè÷èíà êâàçàðîâ, ÿâëÿþùèõñÿ ÷ëåíàìè ñêîïëåíèÿ Virgo ñîñòàâëÿåò M = -12m.8  0m.7. Òàêîé ñâåòèìîñòüþ îáëàäàþò íàèáîëåå ñëàáûå êàðëèêîâûå ãàëàêòèêè, êîëè÷åñòâî êîòîðûõ â ýòîì ñêîïëåíèè (êàê è â äðóãèõ ñêîïëåíèÿõ) î÷åíü âåëèêî. Ïðèäåðæèâàÿñü êîíöåïöèè, ÷òî êâàçàðû ÿâëÿþòñÿ ðàííåé ñòàäèåé ðàçâèòèÿ îáû÷íûõ ãàëàêòèê, ìîæíî çàêëþ÷èòü, ÷òî â íàñòîÿùåå âðåìÿ â ñêîïëåíèè Virgo ôîðìèðóþòñÿ â îñíîâíîì êàðëèêîâûå ãàëàêòèêè. Ýòî çàêëþ÷åíèå ÿâëÿåòñÿ íàèáîëåå åñòåñòâåííûì è ïðèåìëåìûì òàêæå è ñ òî÷êè çðåíèÿ ýíåðãåòèêè è ìàññ îáúåêòîâ âòîðîãî ïîêоëåíèÿ. Ñ êîñìîãîíè÷åñêîé òî÷êè çðåíèÿ ýòîò âûâîä ìîæåò áûòü ñôîðìóëèðîâàí òàêæå è ïî äðóãîìó: â ïðîöåññå ýâîëþöèè Âñåëåííîé êàê öåëîãî, à òàêæå îáúåêòîâ, ïðèíàäëåæàùèõ åé, ïðîèñõîäèò ïîñòåïåííîå óâåëè÷åíèå îòíîñèòåëüíîãî êîëè÷åñòâà íàèáîëåå ìàëîìàññèâíûõ ãàëàêòèê. Òàêèì îáðàçîì, åñëè ãîâîðèòü áîëåå ïðîñòûì “àðòðîìîíè†åðêèí” ‡çøêîí óñìêôèé ðâåòèíîðòåé, òî äîëæìø êîìðòàòèðîâàòù, †òî ðî âðåìåíåì â ðåçóëüòàòå ýâîëþöèè ãàëàêòèê âñå áîëåå êðóòûì ñòàíîâèòñÿ ñëàáûé êîíåö óíèâåðñàëüíîé ôóíêöèè ñâåòèìîñòè, ãäå ïîä “ñìèâåððàëùìîðòùþ” ïîäðàçñíåâàåòð‡ ñóììàðíàÿ ïî âñåì ìîðôîëîãè÷åñêèì òèïàì ôóíêöèÿ ñâåòèìîñòè. Òàêîé âûâîä íàõîäèò ìíîæåñòâî äðóãèõ ïðÿìûõ è êîñâåííûõ ïîäòâåðæäåíèé. Â ñëåäóþùèõ ïàðàãðàôàõ ìû ðàññìîòðèì âîïðîñ î äàëüíåéøåé ýâîëþöèè êâàçàðîâ, îñòàâàÿñü â ðàìêàõ ïàðàäèãìû àìáàðöóìÿíîâñêèõ ñîáûòèé. 153 ГЛАВА 4 ЧАСТНЫЕ ЗАДАЧИ, СВЯЗАННЫЕ С ФОРМИРОВАНИЕМ КОСМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ И ИХ СИСТЕМ 4.1. Введение Вопрос о формировании космических объектов, принадлежащих различным иерархическим уровням мироздания, всегда был в центре внимания исследователей. В данной работе мы уделяем большое внимание формированию объектов высших уровней – галактикам и скоплениям галактик, так как именно на объектах данного уровня наиболее отчетливо отражаются отпечатки хаббловского расширения пространства. Согласно развиваемой в данной работе концепции космические объекты формируются по иерархическому принципу, но параллельно на всех уровнях. Это означает, что выбросу массы протогалактики сопутствует формирование в ней объектов более низких уровней. Èññëåäîâàíèÿ â ïðåäûäóùей Главе ïîçâîëÿþò ïðèäòè ê âûâîäó, ÷òî, по крайней мере, некоторая часть наблюдаемых квазаров может быть выброшена из ядер галактик. Ïî ñâîèì ôèçè÷åñêèì ñâîéñòâàì ýòè êâàçàðû àíàëîãè÷íû ñ òåìè ïåðâîíà÷àëüíûìè ñãóñòêàìè ìàòåðèè èç ÷åãî áûëè ñôîðìèðîâàíû ïåðâûå ñâåðõãèãàíòñêèå ãàëàêòèêè – ãåíåðàòîðû ñêîïëåíèé ãàëàêòèê (Àðóòþíÿí, 2003; ñì. Ãëàâó 2). Ïî ñóòè äåëà ýòîò ïîäõîä ÿâëÿåòñÿ ðàçâèòèåì êîíöåïöèè Àìáàðöóìÿíà (Ambartsumian 1958; 1962; 1964), â êîòîðóþ íàðÿäó ñ âîçìîæíîñòüþ âûáðîñîâ îáû÷íûõ ãàëàêòèê èç AGN, ïðåäëîæåííîãî èì, ââåäåíû â ðàññìîòðåíèå òàêæå è “êâàçàðø âòîðîãî ïîêîëåìè‡”, êàê ïðîäñêò àìàëîãè†ìîé àêòèâìîðòè ‡äåð ãèãàìòðêèõ ãàëàêòèê. Çäåñü ñëåäóåò åùå ðàç óòî÷íèòü, ÷òî Àìáàðöóìÿí ñ÷àòàë, ÷òî àêòèâíîñòü ãàëàêòè÷åñêèõ ÿäåð ÿâëÿåòñÿ èõ èíäèâèäóàëüíûì ñâîéñòâîì (Ambartsumian 1958; 1962; 1964). Ïðàâäà, ïðèâëå†åìèå “êâàçàðîîáðàçîâàìè‡” ïðè z=0 åùå áîëüøå ðîäíиò êîñìîãîíè÷åñêóþ êîíöåïöèþ áþðàêàíñêîé øêîëû ñ íàáëþäàòåëüíî îðèåíòèðîâàííîé èäåîëîãèåé Àðïà è Õîéëa-Áýðáèäæa-Íàðëèêàða, íî òåîðåòè÷åñêàÿ êîíöåïöèÿ êâàçèñòàöèîíàðíîé Вñåëåííой ïîñëåäíèõ (Hoyl, Burbidge, Narlikar, 1993; Arp, 1998) ñóùåñòâåííûì îáðàçîì îòëè÷àåòñÿ îò àìáàðöóìÿíîâñêîé ïàðàäèãìû. 154 Íåò ñîìíåíèé, ÷òî ïðèâëå÷åíèå êâàçàðîîáðàçîâàíèÿ на ñîâðåìåííîì ýòàïå ýâîëþöèè òðåáóåò äåòàëüíîãî îáñóæäåíèÿ ðÿäà âîïðîñîâ, ïåðâûì ñðåäè êîòîðûõ ñòîèò ïðîáëåìà êðàñíîãî ñìåùåíèÿ. ßñíî, ÷òî åñëè ïîñëåäíåå íå ÿâëÿåòñÿ ðåçóëüòàòîì äîïëåðîâñêîãî ìåõàíèçìà, âîçíèêàåò íåîáõîäèìîñòü èñïîëüçîâàíèÿ äðóãîãî ìåõàíèçìà òðàíñôîðìàöèè ÷àñòîòû ôîòîíîâ. Äåòàëüíî èçó÷åííûé äðóãîé ìåõàíèçì, îñíîâàííûé íà ãðàâèòàöèîííîì ýôôåêòå, ïî êðàéíåé ìåðå, â åãî êëàññè÷åñêîì âèäå, ñ÷èòàåòñÿ íåïðèãîäíûì äëÿ èíòåðïðåòàöèè áîëüøèõ êðàñíûõ ñìåùåíèé, òàê êàê íàáëþäàåìûå çàïðåùåííûå ëèíèè ñèëüíî îãðàíè÷èâàþò âåëè÷èíó ãðàâèòàôèîììîãî ïîë‡. Åðëè êâàçàðø ‡âë‡þòð‡ “ëîêàëùìøíè” îáöåêòàíè, òî ïðîáëåíà ÷ðåçìåðíî èíòåíñèâíîãî ýíåðãîâûäåëåíèÿ îòïàäàåò, îäíàêî â ïåðâûé ïëàí âûõîäèò ïðîáëåìà ôîðìèðîâàíèÿ áîëüøèõ êðàñíûõ ñìåùåíèé. Íî ñîâåðøåííî ÿñíî òàêæå, ÷òî îäíо лишь îòñóòñòâèå íà ñåãîäíÿøíèé äåíü èçâåñòíîãî ìåõàíèçìà íå ìîæåò ñëóæèòь àðãóìåíòîì äëÿ îòðèöàíèÿ íàëè÷èÿ àíîìàëüíîãî êðàñíîãî ñìåùåíèÿ è ñóùåñòâîâàíèÿ ëîêàëüíûõ êâàçàðîâ, åñëè âñå íàáëþäàòåëüíûå ôàêòû ñâèäåòåëüñòâóþò â ïîëüçó ýòîé âåðñèè. По-видимому для решения этой проблемы можно будет пользоваться гипотезой о зависимости массы атомных ядер от «степени расширения локального пространства». Однако данная задача не рассматривается в настоящой работе. Òàêèì îáðàçîì, îáùåïðèíÿòûå òåîðèè íå îáëàäàþò ïîäõîäÿùèì èíñòðóìåíòîì àäåêâàòíîãî îáúÿñíåíèÿ êðàñíûõ ñìåùåíèé êâàçàðîâ, åñëè ïîñëåäíèå íå ÿâëÿþòñÿ êîñìîëîãè÷åñêèìè îáúåêòàìè, è òåì ñàìûì îòðèöàюò òàêóþ âîçìîæíîñòü, õîòÿ îòêðûòî ìíîãî êâàçàðîâ, êîòîðûå ïîêàçûâàþò ÿâíóþ ôèçè÷åñêóþ ñâÿçü ñ ãàëàêòèêàìè, íàõîäÿùèìèñÿ íà óìåðåííûõ ðàññòîÿíèÿõ (ñì., íàïðèìåð, Arp, 1999; Arp, Russel, 2001; Narlikar, Padmanabhan, 2001; Burbidge, et al 2003 è ññûëêè â íèõ). Áîëåå òîãî, íåçàâèñèìûå ñòàòèñòè÷åñêèå èññëåäîâàíèÿ áîëüøèõ âûáîðîê êâàçàðîâ ÿâíî óêàçûâàþò íà òî, ÷òî áîëüøèíñòâî ýòèõ îáúåêòîâ ñâÿçàíî ñî ñêîïëåíèÿìè ãàëàêòèê (Àðóòþíÿí, 1998; Harutyunian,1999; Àðóòþíÿí, Íèêîãîñÿí, 2000; Harutyunian et al 2001; Глава 3 настоящей работы). Ïîýòîìó, âîïðîñ àíîìàëüíîãî êðàñíîãî ñìåùåíèÿ îñòàåòñÿ îòêðûòûì è òðåáóåò äàëüíåéøèõ èññëåäîâàíèé, òàê êàê îò ýòîãî êàðäèíàëüíûì îáðàçîì çàâèñÿò êàê ïðèíÿòûå çà îñíîâó êîñìîãîíè÷åñêèå, òàê è êîñìîëîãè÷åñêèå ïðåäñòàâëåíèÿ. 155 Морфология галактик, а также тип ближайшего соседа тесно связаны с механизмом образования галактик. Такая задача нами была рассмотрена в связи с исследованием спиральных галактик и спиралей с перемычкой в областях ближайших скоплений в Деве и Печи (Каллоглян, Арутюнян 1997). Как известно, перемычки играют важную роль в формировании гравитационного потенциала в галактиках, вследствие чего в SB галактиках наблюдаются разнообразные мормологические особенности (Kormendy 1982; Batu 1996). Большинство работ в данной области касается внутренней структуры и особенностей самих SB-галактик. Есть все основания считать, что процесс звездообразования более бурно протекает в SB-галактиках, чем в S-галактиках (Kenney, Lord 1992). Типичная сверхассоциация 30 Dor в Большом Магеллановом облаке находится вблизи перемычки этой галактики. Есть примеры наличия очагов звездообразования у концов первмычeк (Kenney, Lord 1992). Активные звездообразовательные процессы протекают также в околоядерных областях (Kennicutt, Keel, Blaha, 1989; Combes, Elmegreen, 1993). Давно еще было известно, что так называемые горячие пятна обычно встречаются в SB-галактиках (Sersic, Pastoriza, 1967). Представляет особый интерес, в связи с задачей распространения химических элементов, рассмотренной в Главе 2, тот факт, что наличие перемычки влияет на распределение относительного содержания химических элементов в межзвездной среде дисковых галактик. Градиент относительного содержания О/Н имеет тенденцию быть более пологим, к тому же градиент становится более пологим, когда относительная длина или же эллиптичность перемычки возрастает. Этот результат считается совместимым с явлением радиального истечения газа. На снимках, полученных с помощью космического телескопа Хаббла, видно, что ядерные кольца в SB-галактиках состоят из множества сверхскоплений звезд подобно тем, которые недавно найдены в других галактиках со вспышкой звездообразования (Barth, Ho, Filippenko, et al 1996). В современной космологии существуют несколько теорий, на научном жаргоне называемых сценариями образования крупномасштабной структуры Вселенной. Некоторых из них предполагают, что из первоначальных очень 156 массивных объектов формируются галактики и их скопления вследствие фрагментации. Такие модели обычно называются сценариями «сверху вниз». В иерархической модели (которая называется также моделью гравитационного скучивания) предполагается, что небольшие скопления сливаются и формируют большие скопления. Эти модели называются сценариями «снизу вверх». Но в любом случае во всех традиционных моделях скопления галактик считаются физически связанными системами. Именно это предположение (которое, впрочем, является результатом основной кипотезы, что скопление и его галактики формируются вследствие сжатия догалактической диффузной материи) приводит к необходимости выполнения теоремы вириала, что, в свою очередь, требует больших масс для этих систем. Однако, если вглядываться в суть проблемы, нет никаких наблюдательных данных, которые требовали бы гравитационной связанности этих систем. Как видели мы в Главе 2, ситуация отнюдь не такая простая. Есть все основания предполагать, что чем дальше находятся галактики от центра скопления, тем больше становятся скорости удаления галактик от центра. Такая картина хорошо согласуется также с картиной общего расширения Вселенной. Правда, в случае скопления скорость расширения намного больше, что может быть объяснено остаточным значением скорости выброса, которая еще не дошла до хаббловской асимптотики. Амбарцумян был первым, кто указал на решающую роль активных галактических ядер в процессе образования самих галактик и приобретения индивидуальной морфологии (Ambartsumian 1958c; 1961; 1964; 1965; 1968). Он утверждал, что не известны ни структура этих ядер, ни физические процессы, происходящие в них. Поэтому он предпочитал обратить внимание на то, что мы наблюдаем лишь внешние проявления неизвестных физических процессов, которые происходят внутри массивных, плотных объектов, содержащих в себе неизвестное вещество. Стандартными примерами такой активности были превращение нормальных галактик в радиогалактики, выброс газовой массы из ядер, а также существование квазаров. 157 Амбарцумяновская парадигма образования космических объектов и роли активных явлений в данном процессе, естественно, наблюдается не только на уровне галактик и их систем, но также и на более низких иерархических уровнях. Некоторые вопросы, связанные с уровнем атомных ядер и химического содержания космических объектов нами вкратце были обсуждены в Главе 2 данной работы. В настоящй галаве мы рассмотрим некоторые частные вопросы, связанные со звездным уровнем иерархического мироздания. Задачи эти связаны с собственными движениями, изменением блеска, а также вспышечной активностью «звездных объектов» и звезд на ранних этапах их эволюции. Объекты Хербига-Аро являются представителями семейства самых молодых объектов малой светимости в Галактике. Они впервые были обнаружены и исследованы как отдельный класс объектов в области Ориона (Herbig, 1950; Herbig, 1951; Haro, 1952). Несмотря на интенсивные исследования за последние 60 лет, их физическая природа остается не вполне понятной. Это компактные, туманные по внешнему виду образования с характерным эмиссионным спектром, без признаков континуума. Несмотря на то, что в настоящее время уже известно несколько сот объектов Хербига-Аро, лишь некоторые из них показывают достоверную генетическую или физическую связь с массивными молодыми звездами (Devine, Bally, Reipurth, et al 1999; Devine, Reipurth, Bally, et al 1999). Подавляющее большинство этих объектов тесно связано со звездами типа Т Тельца, что делает изучение последних чрезвычайно важным с точки зрения правильной интерпретации эволюционной последовательности звездных объектов. Нередко эти объекты по внешним характеристикам отождествляются с истечениями вещества из молодых карликовых звезд типа Т Тельца (Reipurth, Bally, Devine, 1997). Другой характерной чертой этих объектов является то, что почти всегда они обладают большими пространственными скоростями. Здесь мы рассмотрим одну задачу изменения расстояний трех объектов, в числе которых один является объектом Хербига-Аро (Арутюнян, Меликян 2001). Звездные вспышки являются пуассоновским процессом. В этом смысле они напоминают радиоактивные ядра и, в смысле проявления активности спорадического выброса энергетических порций, может служить в качестве 158 «естественной модели» для сценариев формирования отдельных галактик или скоплений галактик. Поэтому мы рассматриваем одну задачу об определении функци распределения звезд по средним частотам вспышек (Арутюнян 1984). 4.2. Ýâîëþöèîííûé ïåðåõîä êâàçàðîâ â ñòàäèþ ãàëàêòèê Âûâîä ñäåëàííûé â ïðåäûäóùåй Главе î òîì, ÷òî â ñîâðåìåííóþ ýïîõó ðîæäàþòñÿ èìåííî êàðëèêîâûå ãàëàêòèêè, òî åñòü ôóíêöèÿ ñâåòèìîñòè ãàëàêòèê ýâîëþöèîíèðóåò, ñòàíîâÿñü êðó÷å â ñëàáîé îáëàñòè ñ êîñìîãîíè÷åñêîé òî÷êè çðåíèÿ î÷åíü âàæåí. Нåäàâíî Áåðáèäæ è äð (Burbidge, et al 2003) ñäåëàëè ñîîáùåíèå îá î÷åíü âûñîêîé êîíöåíòðàöèè ðåíòãåíîâñêèõ êâàçàðîâ âîêðóã àêòèâíîé ãàëàêòèêè M82, ïîêàçûâàþùèõ ïðèçíàêè ôèçè÷åñêîé ñâÿçè ñ ýòîé ãàëàêòèêîé. Çíàìåíàòåëüíî, ÷òî ýòè êâàçàðû õàðàêòåðèçóþòñÿ åùå ìåíüøèìè ñâåòèìîñòÿìè - -8 < Mv < -10. Ïîñëåäíèå óæå ïîïàäàþò â ðàçðÿä àáñîëþòíûõ âåëè÷èí, õàðàêòåðíûõ äëÿ øàðîâûõ ñêîïëåíèé è HII îáëàñòåé. Îòìåòèì, ÷òî àâòîðîì â (Àðóòþíÿí, 2003) áûë ñäåëàí предварительный âûâîä, ÷òî øàðîâûå ñêîïëåíèÿ ÿâëÿþòñÿ ïðîäóêòîì âûáðîñà èç ÿäåð ãàëàêòèê è èõ ôîðìèðîâàíèå ïðîèñõîäèò ñõîäíûì ñ ôîðìèðîâàíèåì ãàëàêòèê ìåõàíèçìîì. Ðàñïîëàãàÿ îãðîìíûì íàáëþäàòåëüíûì ìàòåðèàëîì, ñïåöèàëèñòû ïî ñåé äåíü íå èìåþò åùå ÷åòêîãî ïðåäñòàâëåíèÿ îá ýâîëþöèîííîì õîäå ñâåòèìîñòåé âíåãàëàêòè÷åñêèõ îáúåêòîâ îò ñòàäèè êâàçàðà ê îáû÷íûì ãàëàêòèêàì. Ïîýòîìó ïîêà åùå ÷ðåçâû÷àéíî òðóäíî äåëàòü êîíêðåòíûå îöåíêè äëÿ îêîí÷àòåëüíîé ñâåòèìîñòè òåõ ðàíøõ áñäñ÷èõ êàðëèêîâøõ ãàëàêòèê, êàêîâøíè ðòàìñò “ëîêàëùìøå” êâàçàðø, îáíàðóæåííûå â îáëàñòÿõ ñêîïëåíèé. Íå ñäåëàíû òàêæå ðåàëüíûå ïîïûòêè óòî÷íåíèÿ ýâîëþöèîííîго ïóòè ïåðåõîäà èç ñòàäèè êâàçàðà â ñåìåéñòâî ãàëàêòèê è ïîýòîìó îñòàåòñÿ îòêðûòûì âîïðîñ, êàêèå èìåííî ãàëàêòèêè ïðåäñòàâëÿþò ïîñòêâàçàðíóþ ñòàäèþ ëîêàëüíûõ êâàçàðîâ. Â ñâÿçè ðàññìîòðåíèå ñ ýòèì íàèáîëåå ïåðñïåêòèâíûì ðåçóëüòàòîâ ïðîìåæóòî÷íûìè êðàñíûìè íàáëþäåíèé ñìåùåíèÿìè è ïðåäñòàâëÿåòñÿ äåòàëüíîå ïîäñ÷åòîâ (z0.7-1.5). ñëàáûõ Òî, ÷òî îáúåêòîâ ñ íàáëþäàåìîå êîëè÷åñòâî îáúåêòîâ ðåçêî óâåëè÷èâàåòñÿ ñ z ïî ñðàâíåíèþ ñ îæèäàåìîì ÷èñëîì, 159 ïîëó÷åííîì íà îñíîâå ýêñòðàïîëÿöèè èçìåðåíèÿ ñîîòâåòñòâóþùèõ âåëè÷èí ñîâðåìåííîé ýïîõè (z=0), îñòàåòñÿ íåïîíÿòíûì (ñì. äëÿ îáçîðà Koo, Kron, 1992; Ellis, 1997). Äëÿ ñîãëàñîâàíèÿ ýòèõ äàííûõ ñ ãîñïîäñòâóþùèìè ïðåäñòàâëåíèÿìè òðåáóþòñÿ íîâûå èñêóññòâåííûå ýâîëþöèîííûå ñöåíàðèè. Íà ýòîì ÷ðåçâû÷àéíî âàæíîì âîïðîñå è åãî ñâÿçè ñ àíîìàëüíûì êðàñíûì ñìåùåíèåì ìû îñòàíîâèìñÿ ÷óòü ïîçæå, à òåïåðü åùå ðàç îáðàòèìñÿ ê ïðîáëåìå ëîêàëüíûõ êâàçàðîâ. Â ëþáîì ñëó÷àå, îñíîâíîå ïðåäïîëîæåíèå, êîòîðîå äåëàåòñÿ â ýòîì ñëó÷àå ñâîäèòñÿ ê ñëåäóþùåìó. Ñ÷èòàåòñÿ, ÷òî êâàçàðû (â áîëåå îáùåì êîíòåêñòå – ëþáûå îáöåêòø, ðîðòî‡÷åå èç “âå÷åðòâà êâàçàðìîãî òèïà”) îáëàäàþò àìîíàëùìøí êðàðìøí ñìåøåíèåì, êîòîðîå ïîñòåïåííî èñ÷åçàåò ïî õîäó ïðåâðàùåíèÿ êâàçàðà â îáû÷íóþ ãàëàêòèêó. Òàêàÿ ãèïîòåçà áûëà âûäâèíóòà äîñòàòî÷íî äàâíî, à â òåîðèè êâàçèñòàöèîíàðíîé Вñåëåííой îíà äàæå îáîñíîâûâàåòñÿ ñîîòâåòñòâóþùèì ìåõàíèçìîì (Hoyl, Burbidge, Narlikar, 1993; Arp, 1998; Narlikar, Padmanabhan, 2001). Íà íàø âçãëÿä ýòîò âûâîä ïîëó÷èë äîñòàòî÷íî âåñêóþ ïîääåðæêó, êîãäà îêàçàëîñü, ÷òî ê öåíòðó âûáîðêè êâàçàðîâ èç îáëàñòè ñêîïëåíèÿ ãàëàêòèê â Äåâå, ãäå íàõîäèòñÿ àêòèâíåéøàÿ ãàëàêòèêà M87 – ïðåäïîëàãàåìûé ãåíåðàòîð ñêîïëåíèÿ, óâåëè÷èâàåòñÿ îòíîñèòåëüíîå êîëè÷åñòâî êâàçàðîâ ñ áîëüøèìè êðàñíûìè ñìåùåíèÿìè. Áîëüøå ïîëîâèíû êâàçàðîâ (57%) âíóòðè öåíòðàëüíîãî êðóãà äèàìåòðîì 1î èìååò êðàñíîå ñìåùåíèå 2-2.5 (Àðóòþíÿí, Íèêîãîñÿí, 2000), òîãäà êàê èç âñåé âûáîðêè â ýòîò èíòåðâàë ïîïàäàåò ëèøü 20% îáúåêòîâ (íî îòìåòèì òàêæå, ÷òî äëÿ 30% z>2). Òàáëèöà 4.1. (ñì. â òåêñòå) Êîëüöî 1 2 3 4 5 6 7 8  N(qso) 14 32 43 53 69 58 22 13 304 <z> 1.71 1.19 1.40 1.28 1.43 1.68 1.54 2.09 1.47 sd(z) 0.85 0.85 0.72 0.70 0.78 0.91 0.81 0.81 0.81 Â Òàáëèöå 4.1 ïðèâîäÿòñÿ ñðåäíåå çíà÷åíèå êðàñíîãî ñìåùåíèÿ êâàçàðîâ îáëàñòè ñêîïëåíèÿ â Äåâå è èõ äèñïåðñèÿ. Êâàçàðû ñãðóïïèðîâàíû ïî ðàññòîÿíèþ îò Ì87 è äàííûå ïðèâåäåíû äëÿ êîëåö ñ øèðèíîé â 1î. Â ïåðâîé ñòðîêå ïðèâåäåí íîìåð êîëüöà, êîòîðûé ÷èñëåííî ñîâïàäàåò ñ âíåøíèì ðàäèóñîì äàííîãî êîëüöà, âûðàæåííîì в угловых градусах. Â ñëåäóþùèõ ñòðîêàõ ïðèâåäåíû êîëè÷åñòâî 160 êâàçàðîâ â äàííîì êîëüöå, èõ ñðåäíåå êðàñíîå ñìåùåíèå è åãî äèñïåðñèÿ. Â ïîñëåäíåì ñòîëáöå ýòè æå äàííûå ïðèâåäåíû äëÿ âñåé âûáîðêè. Èç Òàáë. 4.1 õîðîøî âèäíî, ÷òî â öåíòðàëüíîé îáëàñòè âîêðóã ãàëàêòèêè Ì87, êîòîðàÿ ìîæåò ñ÷èòàòüñÿ îñíîâíûì öåíòðîì àêòèâíîñòè, â òîì ÷èñëå, àêòèâíîñòè êâàçàðîîáðàçîâàíèÿ (Àðóòþíÿí, Íèêîãîñÿí, 2000; Àðóòþíÿí, 2003), êðàñíîå ñìåùåíèå èìååò ìàêñèìàëüíîå çíà÷åíèå, åñëè íå ñ÷èòàòü ñàìîå âíåøíåå êîëüöî. Áîëüøîå ñðåäíåå çíà÷åíèå êðàñíîãî ñìåùåíèÿ âî âíåøíåì êîëüöå îáúÿñíÿåòñÿ äîñòàòî÷íî ëåãêî. Çàìåòèì ñíà÷àëà, ÷òî íà ðàññòîÿíèè ñêîïëåíèÿ Äåâû (16Ìïê) ñðåäíèé ðàäèóñ âíåøíåãî êîëüöà ñîñòàâëÿåò 2.1Ìïê, ÷òî ñîîòâåòñòâóåò ïåðèôåðèÿì ñêîïëåíèÿ. Ïîýòîìó ðåçêîå óâåëè÷åíèå ñðåäíåãî çíà÷åíèÿ êðàñíîãî ñìåùåíèÿ ìîæåò áøòù îáñðëîâëåìî ìèçêîé ïîâåðõìîðòìîé ïëîòìîðòùþ “ëîêàëùìøõ êâàçàðîâ” â ïåðèôåðèè è óâåëè÷åíèåì âêëàäà êâàçàðîâ ôîíà. È â ñàìîì äåëå, âî âíåøíåì êîëüöå ïîâåðõíîñòíàÿ ïëîòíîñòü êâàçàðîâ áîëåå ÷åì â 15 ðàç ìåíüøå ïî ñðàâíåíèþ ñ öåíòðàëüíûì êðóãîì. Ó÷èòûâàÿ, ÷òî êâàçàðû ôîíà äîëæíû èìåòü ñðàâíèòåëüíî áîëåå îäíîðîäíîå ðàñïðåäåëåíèå ïî ïîâåðõíîñòè, ìîæíî çàêëþ÷èòü, ÷òî âëèÿíèå êâàçàðîâ óîìà ìà ðòàòèðòèêñ áñäåò áîëùøå òàí, ãäå ïëîòìîðòù “ëîêàëùìøõ” êâàçàðîâ íåìùøå. ßñíî, ÷òî òàêîâûìè äîëæíû áûòü èìåííî ïåðèôåðèéíûå îáëàñòè ñêîïëåíèÿ, ãäå ðåçêî ïàäàåò ïëîòíîñòü îáúåêòîâ, ïðèíàäëåæàùèõ ñêîïëåíèþ. Óêàçàííàÿ òåíäåíöèÿ õîðîøî âèäíà è èç äàííûõ, ïðèâåäåííûõ â Òàáë. 4.2, êîòîðàÿ ïðåäñòàâëÿåò ñðåäíåå ðàññòîÿíèå êâàçàðîâ â ãðàäóñàõ îò öåíòðà â çàâèñèìîñòè îò âåëè÷èíû êðàñíîãî ñìåùåíèÿ. Õîðîøî âèäíî, ÷òî ñðåäíåå ðàññòîÿíèå îò öåíòðà áîëüøå äëÿ òåõ êâàçàðîâ, êîòîðûå îáëàäàþò íàèáîëüøèìè êðàñíûìè ñìåùåíèÿìè è ïî âñåé âåðîÿòíîñòè ÿâëÿþòñÿ îáúåêòàìè ôîíà. Òàáëèöà 4.2. Ðàñïðåäåëåíèå ñðåäíåãî ðàññòîÿíèÿ êâàçàðîâ îò öåíòðà â çàâèñèìîñòè îò âåëè÷èíû êðàсíîãî ñìåùåíèÿ (zmin,zmax] (0,0.5] (0.5,1.0] (1.0,1.5] (1.5,2.0] (2.0,2.5] (2.5,3.0] (3.0,4.0) N(qso) 46 49 63 56 59 25 6 <r> 3.56 3.81 4.09 3.99 3.97 4.66 5.60 161 Êðîìå âûøåñêàçàííîãî, ïðèâåäåííàÿ òàáëèöà ïîçâîëÿåò íàéòè òàêæå è äðóãóþ âåñüìà èíòåðåñíóþ çàêîíîìåðíîñòü. Ñðàçó áðîñàåòñÿ â ãëàçà, ÷òî áîëüøå âñåãî ñêîíöåíòðèðîâàíû êâàçàðû ñ ìàëûìè êðàñíûìè ñìåùåíèÿìè, ÷òî íà ïåðâûé âçãëÿä êàæåòñÿ ñòðàííûì, ó÷èòûâàÿ äàííûå Òàáë.4.1 îá óìåíüøåíèè ñðåäíåãî êðàñíîãî ñìåùåíèÿ ñ ðàññòîÿíèåì îò öåíòðà. Áîëåå òîãî, êâàçàðû ñ íàèìåíüøèìè êðàñíûìè ñìåùåíèÿìè (z0.3) íàøåé âûáîðêè ïîêàçûâàþò åùå áîëüøóþ êîíöåíòðàöèþ, è ñðåäíåå ðàññòîÿíèå îò öåíòðà äëÿ íèõ ñîñòàâëÿåò âñåãî 2.9 ãðàäóñà. Ïðàâäà, äëÿ äàííîé íåáîëüøîé ïîäâûáîðêè, ñîñòîÿùåé èç 20-è îáúåêòîâ, èíòåðâàë 95%-íîé äîñòîâåðíîñòè èìååò øèðèíó 0.72. Îïïîíåíòû ìîãóò òàêæå àïåëëèðîâàòü òåì, ÷òî ýòè äàííûå ñòàòèñòè÷åñêè íå âåñîìû, òàê êàê èñïîëüçîâàííàÿ âûáîðêà íå ïîëíàÿ. Tåì íå ìåíåå, ïîâåäåíèå ñðåäíåãî ðàññòîÿíèÿ êâàçàðîâ è èõ ñêó÷åííîñòè â çàâèñèìîñòè îò êðàñíîãî ñìåùåíèÿ ëåãêî èíòåðïðåòèðóåòñÿ â êîíòåêñòå íàøèõ ðàññóæäåíèé. Äåéñòâèòåëüíî, åñëè ïðèíèìàåòñÿ, ÷òî êîíå÷íûì ïðîäóêòîì ýâîëþöèè êâàçàðà ÿâëÿåòñÿ ãàëàêòèêà, òî ïîíÿòíî, ÷òî ïðè ýâîëþöèè ïàðàëëåëüíî ïðîèñõîäÿò äâà ïðîöåññà, êàê ïîñòåïåííîå ôîðìèðîâàíèå çâåçäíîãî íàñåëåíèÿ è ñîîòâåòñòâóþùåé ìîðôîëîãèè, òàê è óìåíüøåíèå àíîìàëüíîãî êðàñíîãî ñìåùåíèÿ. Êîãäà êâàçàð óæå îáëàäàåò çàìåòíûì çâåçäíûì íàñåëåíèåì, îí, î÷åâèäíî, íà÷èíàåò âîñïðèíèìàòüñÿ êàê ãàëàêòèêà âíå çàâèñèìîñòè îò íàëè÷èÿ àíîìàëüíîãî êðàñíîãî ñìåùåíèÿ. ßñíî, ÷òî ÷åì äàëüøå îò öåíòðà ñêîïëåíèÿ íàõîäèòñÿ âûáðîøåííûé èç öåíòðà îáúåêò, òåì áîëüøå â ñðåäíåì âðåìåíè ïðîøëî ïîñëå åãî âûáðîñà. Íî, ñ äðóãîé ñòîðîíû, ÷åì áîëüøå âðåìåíè ïðîøëî ïîñëå âûáðîñà, òåì áîëüøå âåðîÿòíîñòü, ÷òî îí óæå âûøåë èç êàòåãîðèè êâàçàðîâ. Ïðè îðòàëùìøõ ðàâìøõ ñðëîâè‡õ “ïðåâðà÷åìèå â ãàëàêòèêñ” áîëåå âåðîÿòíî äëÿ êâàçàðîâ ñ ìåíüøèìè êðàñíûìè ñìåùåíèÿìè è ïîýòîìó íà ñðàâíèòåëüíî áîëьøèõ ðàññòîÿíèÿõ îò öåíòðà èõ êîëè÷åñòâî óìåíüøàåòñÿ çà ñ÷åò óõîäà â äðóãóþ êàòåãîðèþ. Òàêèì îáðàçîì, â ñàìîì öåíòðå ñêîïëåíèÿ îòíîñèòåëüíîå êîëè÷åñòâî êâàçàðîâ ñ áîëüøèìè êðàñíûìè ñìåùåíèÿìè áîëüøå ïîòîìó, ÷òî îíè íàõîäÿòñÿ íåäàëåêî îò î÷àãà ñâîåãî ôîðìèðîâàíèÿ. À êâàçàðû ñ ìàëûìè çíà÷åíèÿìè êðàñíîãî ñìåùåíèÿ áîëåå ñêîíöåíòðèðîâàíû, òàê êàê íà áîëüøèõ ðàññòîÿíèÿõ îò öåíòðà îíè ñ áîëüøåé âåðîÿòíîñòüþ áóäóò âîñïðèíÿòû êàê ãàëàêòèêè. 162 Èç (3.1), ãäå zi - åñòü ñìåùåíèå, îáóñëîâëåííîå i-òûì èñòî÷íèêîì èçìåíåíèÿ ñïåêòðà, ìîæíî ïîëó÷èòü 1  z  (1  z c )(1  z a )(1  z d ). (4.1) ãäå zc êîñìîëîãè÷åñêîå, za àíîìàëüíîå è zd èððåãóëÿðíîå äîïëåðîâñêîå ñìåùåнèÿ. Íà ðàññòîÿíèè áëèæàéøèõ ñêîïëåíèé ãàëàêòèê êîñìîëîãè÷åñêîå êðàñíîå ñìåùåíèå î÷åíü ìàëî. Äëÿ ñêîïëåíèÿ â Äåâå îíî ñîñòàâëÿåò ëèøü 0.0043, ÷òî ìîæíî ïðåíåáðå÷ü ïî ñðàâíåíèþ ñ íàáëþäåííûìè çíà÷åíèÿìè êðàñíîãî ñìåùåíèÿ êâàçàðîâ äàííîé îáëàñòè. Òî åñòü, ñ áîëüøîé òî÷íîñòüþ â äàííîì ñëó÷àå ñîîòíîøåíèå (4.1) ìîæíî ïåðåïèñàòü â ñëåäóþùåì âèäå 1  z  (1  z a )(1  z d ). (4.2) Äîïëåðîâñêèå èððåãóëÿðíûå ñêîðîñòè ãàëàêòèê â ñêîïëåíèÿõ ñîñòàâëÿþò ïðèìåðíî 1000êì/ñåê, ÷òî ïî ïîðÿäêó íå îòëè÷àåòñÿ îò çíà÷åíèÿ êîñìîëîãè÷åñêîãî êðàñíîãî ñìåùåíèÿ ñêîïëåíèÿ Äåâû, ÷òî ïðåíåáðåæèìî ìàëî. Èñõîäÿ èç êîíöåïöèè, ÷òî êâàçàðû â õîäå ñâîåé ýâîëþöèè â êîíå÷íåì ñ÷åòå äîëæíû ïåðåéòè â ôàçó ãàëàêòèê, ìû äîëæíû ïðèíÿòü, ÷òî, ïî êðàéíåé ìåðå, â ýòîé ôàçå èõ ñêîðîñòü äîëæíà áûòü ïîðÿäêà óêàçàííîé âåëè÷èíû. Òàê ÷òî â ïåðâîì ïðèáëèæåíèè íàáëþäàåìîå êðàñíîå ñìåùåíèå äîëæíî áûòü ïðèáëèçèòåëüíî ðàâíûì àíîìàëüíîìó êðàñíîìó ñìåùåíèþ. Íåëèíåéíîñòü çàâèñèìîñòè ñóììàðíîãî ñìåùåíèÿ îò êîìïîíåíòîâ äåëàåò ñèòóàöèþ äîñòàòî÷íî ñëîæíûì. Íåòðóäíî âèäåòü, ÷òî, ñêàæåì, ïðè zc=za=0.5, íàáëþäàåìîå êðàñíîå ñìåùåíèå ïîëó÷àåòñÿ ðàâíûì 1.25 åñëè îáúåêò íå ïîäâåðæåí êàêîìó-ëèáî èððåãóëÿðíîìó äâèæåíèþ. Îòäåëèòü àíîìàëüíîå êðàñíîå ñìåùåíèå îò êîñìîëîãè÷åñêîãî ÷ðåçâû÷àéíî ñëîæíî è ôàêòè÷åñêè òðåáóåò íåçàâèñèìîé îöåíêè ðàññòîÿíèÿ, ÷òî òåì ñëîæíåå, ÷åì äàëüøå íàõîäèòñÿ îáúåêò. À â ñëó÷àå êâàçàðîâ ïðîáëåìà êàæåòñÿ íåðàçðåøèìîé, ïîñêîëüêó äðóãîãî ìåòîäà îïðåäåëåíèÿ èõ ðàññòîÿíèé ïðîñòî íåò. Òåì íå ìåíåå, ïðîáëåìà ìîæåò áûòü ðàññìîòðåíà íà îñíîâå êîñâåííûõ ïðîÿâëåíèé ýôôåêòà àíîìàëüíîãî êðàñíîãî ñìåùåíèÿ. Êàê óæå óòâåðæäàëîñü âûøå, àíîìàëüíîå êðàñíîå ñìåùåíèå êâàçàðîâ äîëæíî ïîñòåïåííî óìåíüøàòüñÿ è èñ÷åçíóòü â ïðîöåññå èõ ýâîëþöèè è ôîðìèðîâàíèÿ çâåçäíîãî íàñåëåíèÿ. Êàê èñ÷åçíîâåíèå àíîìàëüíîãî êðàñíîãî ñìåùåíèÿ, òàê è ôîðìèðîâàíèå ìîðôîëîãèè ãàëàêòèêè 163 äëèòåëüíûå ïðîöåññû, êîòîðûå ïðîèñõîäÿò ïàðàëëåëüíî. Òîãäà íàïðàøèâàåòñÿ åñòåñòâåííûé âûâîä î òîì, ÷òî àíîìàëüíîå êðàñíîå ñìåщåíèå îòíþäü íå ñðàçó èñ÷åçàåò âñëåäñòâèå ïåðеõîäà ïîñòêâàçàðà â íîâóþ ôàçó è åãî îòîæäåñòâëåíиÿ êàê ãàëàêòèêà. Ñëåäîâàòåëüíî, åñëè êâàçàðû îáëàäàþò àíîìàëüíûì êðàñíûì ñìåùåíèåì, òî äîëæíî ñóùåñòâîâàòü (ïî-âèäèìîìó) åùå áîëüøå ãàëàêòèê, êîòîðûå âñå åùå îáëàäàþò çíà÷èòåëüíûì àíîìàëüíûì êðàñíûì ñìåùåíèåì, è ïî ýòîé ïðè÷èíå ñ÷èòàþòñÿ ðàñïîëîæåííûìè ãîðàçäî äàëüøå, ÷åì îíè íàõîäÿòñÿ íà ñàìîì äåëå. Íà ýòîì âîïðîñå ìû ïîäðîáíî îñòàíîâèìñÿ â ïóíêòå 4.4. 4.3. Зависимость количества галактик от видимой звездной величины Òî, ÷òî ìîëîäûå îáúåêòû, è â ÷àñòíîñòè, êâàçàðû, ìîãóò îáëàäàòü àíîìàëüíûì êðàñíûì ñìåùåíèåì, ñóùåñòâåííûì îáðàçîì çàïóòûâàåò íàáëþäàòåëüíóþ êàðòèíó. Êàê èçâåñòíî, èçìåíåíèå ÷àñòîòû èçëó÷åíèÿ èñïóùåííîãî îáúåêòîì, äâèæóùåгоñÿ ïî îòíîøåíèþ ê íàáëþäàòåëþ ñî ñêîðîñòüþ v è ïîä óãëîì  ê ëó÷ó çðåíèÿ çàäàåòñÿ ñîîòíîøåíèåì Äîïëåðà:  0  1   cos  1  2 , (4.3) ãäå  0 è  ÷àñòîòà ôîòîíà, ñîîòâåòñòâåííî, â ñèñòåìàõ îòñ÷åòà èçëó÷àòåëÿ è íàáëþäàòåëÿ, à   v / c . Èç (4.3) äëÿ êîñìîëîãè÷åñêèõ îáúåêòîâ ëåãêî ìîæíî ïîëó÷èòü âåëè÷èíó êðàñíîãî ñìåùåíèÿ, îáóñëîâëåííîãî äîïëåðîâñêèì ìåõàíèçìîì z     0  2  ,  1  2 1  (4.4) ÷òî, â ñâîþ î÷åðåäü, èñïîëüçóåòñÿ äëÿ îïðåäåëåíèÿ ñêîðîñòè ñîîòâåòñòâóþùèõ îáúåêòîâ â ñèñòåìå íàáëþäàòåëÿ: (1  z ) 2  1 .  ( z)  (1  z ) 2  1 (4.5) Ñêîðîñòü, îïðåäåëåííàÿ ñîîòíîøåíèåì (4.5) î÷åíü ÷àñòî îêàçûâàåòñÿ åäèíñòâåííîé îïîðíîé âåëè÷èíîé äëÿ 164 îïðåäåëåíèÿ ðàññòîÿíèÿ îáúåêòà ñ ïðèìåíåíèåì õàááëîâñêîãî çàêîíà ðàñøèðåíèÿ Вñåëåííîé. Îïðåäåëåííîå òàêèì îáðàçîì ðàññòîÿíèå çàâèñèò îò ïðèìåíÿåìîé ìîäåëè, óòî÷íåíèå êîòîðîé ÿâëÿåòñÿ îäíîé èç öåíòðàëüíûõ çàäà÷ êîñìîëîãèè. Ïðèìåíÿåìûé íà ïðàêòèêå çàêîí Õàááëà ñâÿçûâàåò ðàññòîÿíèå îáúåêòà ñ åãî ñêîðîñòüþ óäàëåíèÿ ñîîòíîøåíèåì v  Hr , (4.6) êîòîðîå ïðèíöèïèàëüíî îãðàíè÷èâàåò ðàññòîÿíèå ñàìîãî óäàëåííîãî îáúåêòà, ïîääàþùåãîñÿ íàáëþäåíèþ. Õîòÿ, ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî çàêîí (4.6) ñ ñàìîãî íà÷àëà áûë ñôîðìóëèðîâàí Õàááëîì (Habble, 1929) êàê ëèíåéíîå ñîîòíîøåíèå èìåííî ìåæäó êðàñíûì ñìåùåíèåì îáúåêòà è åãî ðàññòîÿíèåì: zc  Hr , (4.7) ÷òî â íåðåëÿòèâèñòñêîì ïðèáëèæåíèè ñîâïàäàåò ñ (4.6). Î÷åâèäíî, ÷òî çàêîíû (4.6) è (4.7) îïèñûâàþò ñîâåðøåííî ðàçíûå ñèòóàöèè ïðè áîëüøèõ çíà÷åíèÿõ êðàñíîãî ñìåùåíèÿ. Ñ äðóãîé ñòîðîíû, åñëè ó÷èòûâàåì ðåàëüíîñòü àíîìàëüíîãî êðàñíîãî ñìåùåíèÿ, òî äîëæíû ïðåäïîëàãàòü, ÷òî â ôîðìóëå (4.7) êðàñíîå ñìåùåíèå z ôàêòè÷åñêè ó÷èòûâàåò ñîâìåñòíîå äåéñòâèå äâóõ ýôôåêòîâ, îïðåäåëÿåìîå, íàïðèìåð, ñîîòíîøåíèåì (4.2), åñëè äîïëåðîâñêèé âêëàä èððåãóëÿðíûõ äâèæåíèé ìàë. Òîãäà âìåñòî (4.7) áóäåì èìåòü zc  za  zc za  Hr , c (4.8) îòêóäà âèäíî, ÷òî íåÿâíûì îáðàçîì ïåðåîöåíåíà ñêîðîñòü óäàëåíèÿ îáúåêòà. Äëÿ ìàëûõ çíà÷åíèé àíîìàëüíîãî êðàñíîãî ñìåùåíèÿ ðåçóëüòàòû, ïîëó÷åííûå ñ ïîìîùüþ ôîðìóë (4.7) è (4.8) íå î÷åíü îòëè÷àþòñÿ äðóã îò äðóãà. Ó÷èòûâàÿ, ÷òî ïîñòîÿííàÿ Õàááëà ïîëó÷åíà ñ èñïîëüçîâàíèåì â îñíîâíîì íå î÷åíü äàëåêèõ ãàëàêòèê, äëÿ êîòîðûõ òðåòüå ñëàãàåìîå â ëåâîé ÷àñòè ñîîòíîøåíèÿ ìàëàÿ âåëè÷èíà âòîðîãî ïîðÿäêà, ìîæíî çàêëþ÷èòü, ÷òî åå ÷èñëåííîå çíà÷åíèå áëèçêî ê èñòèííîìó. Åäèíñòâåííîå çàìå÷àíèå â äàííîì ñëó÷àå ìîæåò êàñàòüñÿ ëèøü èíòåðïðåòàöèè ïîñòîÿííîé Õàááëà, â òîì ñìûñëå, ÷òî îíà âîñïðèíèìàåòñÿ êàê ðåçóëüòàò èñêëþ÷èòåëüíî äîïëåðîâñêîãî ýôôåêòà. Òåì íå ìåíåå, îòíþäü íå èñêëþ÷åíî, ÷òî îíà ìîæåò ñîñòîÿòü èç äâóõ êîìïîíåíòîâ, îäèí èç êîòîðûõ ÿâëÿåòñÿ ðåçóüòàòîì àíîìàëüíîãî êðàñíîãî ñìåùåíèÿ. Çàìåòèì, ÷òî è ýòî îáñòîÿòåëüñòâî íå ïîâëèÿëî áû 165 çíà÷èòåëüíî íà òî÷íîñòü îïðåäåëåíèÿ ðàññòîÿíèé âíåãàëàêòè÷åñêèõ îáúåêòîâ ïðè ìàëûõ çíà÷åíèÿõ êðàñíîãî ñìåùåíèÿ, åñëè áû êîñìîëîãè÷åñêîå è àíîìàëüíîå êðàñíûå ñìåùåíèÿ èìåëè îäíó è òó æå çàâèñèìîñòü îò ðàññòîÿíèÿ. Ôèçè÷åñêàÿ êàðòèíà ñîâåðøåííî èñêàæàåòñÿ ïðè ñðàâíèòåëüíî áîëüøèõ çíà÷åíèÿõ àíîìàëüíîãî êðàñíîãî ñìåùåíèÿ. Íåêîòîðàÿ ÷àñòü ãàëàêòèê âñëåäñòâèå àìîíàëùìîãî êðàðìîãî ðíå÷åìè‡ “ïåðåíå÷àåòð‡” ìà áîëùøèå ðàððòî‡ìè‡ ìåçàâèðèíî îò èõ ðåàëüíîãî êîñìîëîãè÷åñêîãî ðàññòîÿíèÿ, óìåíüøàÿ ïðè ýòîì íàáëþäàåìóþ ïëîòíîñòü îáúåêòîâ íà ðåàëüíîì ðàññòîÿíèè è óâåëè÷èâàÿ íà âñåõ áîëüøèõ ðàññòîÿíèÿõ. Áîëåå òîãî, åñëè àíîìàëüíîå êðàñíîå ñìåùåíèå äåéñòâèòåëüíî ñóùåñòâóåò, è îíî îáóñëîâëåíî ìîëîäîñòüþ îáúåêòîâ, òî ïëîòíîñòü ãàëàêòèê â ëîêàëüíîé âñåëåííîé (zc=0) îòëè÷àåòñÿ îò åå çíà÷åíèé íà âñåõ ðàññòîÿíèÿõ (zc0) òåì, ÷òî â ëîêàëüíîé âñåëåííîé îíà çàíèæåíà. Äåéñòâèòåëüíî, èç çà ýôôåêòà àíîìàëüíîãî êðàñíîãî ñìåùåíèÿ íàáëþäàåìîå êîëè÷åñòâî ãàëàêòèê çäåñü ëèøü óìåíüøàåòñÿ. Íà ëþáîì äðóãîì êîñìîëîãè÷åñêîì ðàññòîÿíèè íàðÿäó ñ óìåíüøåíèåì ïðîèñõîäèò òàêæå íåêîòîðîå óâåëè÷åíèå çà ñ÷åò îáúåêòîâ, íàõîäÿùèõñÿ íà ìåíüøèõ ðàññòîÿíèÿõ, íî îáëàäàþùèõ ñîîòâåòñòâóþùèì àíîìàëüíûì êðàñíûì ñìåùåíèåì za  z  zc . 1  zc (4.9) Ïðè èññëåäîâàíèè êðóïíîìàñøòàáíîãî ñòðîåíèÿ Вñåëåííîé â êà÷åñòâå ïåðâîãî øàãà îáû÷íî ïîäñ÷èòûâàþò âíåãàëàêòè÷åñêèå îáúåêòû è îïðåäåëÿþò çàâèñèìîñòü èõ êîëè÷åñòâà îò ðàññòîÿíèÿ. Ñ äàííîé öåëüþ âûïîëíÿþòñÿ ãëóáîêèå îáçîðû è êàòàëîãèçèðóþòñÿ ñëàáûå ãàëàêòèêè ñ ïîñëåäóþùèì îïðåäåëåíèåì èõ êðàñíîãî ñìåùåíèÿ. Òàêèì îáðàçîì ñîñòàâëÿþò âûáîðêè îáúåêòîâ ïîëíûå äî íåêîòîðîé çâåçäíîé âåëè÷èíû èëè æå äî íåêîòîðîãî ïðåäåëüíîãî êðàñíîãî ñìåùåíèÿ. Ïîñëåäíåå ïîçâîëÿåò èññëåäîâàòü ôóíêöèþ ñâåòèìîñòè ãàëàêòèê äëÿ ðàçëè÷íûõ çíà÷åíèé êðàñíîãî ñìåùåíèÿ z, è, òåì ñàìûì, â çàâèñèìîñòè îò âîçðàñòà îáúåêòîâ ðàññìàòðèâàåìîé îáëàñòè Вñåëåííîé. Ðàññìîòðèì ïîäðîáíåå çàäà÷ó ðàñ÷åòà îáúåêòîâ íà ðàçëè÷íûõ ðàññòîÿíèÿõ, ó÷èòûâàÿ ïðè ýòîì âîçìîæíîñòü ýôôåêòà àíîìàëüíîãî êðàñíîãî ñìåùåíèÿ. Îáîçíà÷èì ÷åðåç N(M,r) ïëîòíîñòü âíåãàëàêòè÷åñêèõ îáúåêòîâ, íàõîäÿùèõñÿ íà ðàññòîÿíèè r è îáëàäàþùèõ àáñîëþòíûìè 166 çâåçäíûìè âåëè÷èíàìè M  0.5  M i  M  0.5 . Î÷åâèäíî, ÷òî ââåäåííàÿ â ðàññìîòðåíèå ïëîòíîñòü ìîæåò áûòü ïðåäñòàâëåíà ñëåäóþùèì îáðàçîì: N ( M , r )  D(r ) ( M , r ), (4.10) ãäå D(r ) - èíòåãðàëüíàÿ ïëîòíîñòü îáúåêòîâ, à  ( M , r ) - ôóíêöèÿ ñâåòèìîñòè. Îäíàêî èç íàáëþäåíèé îïðåäåëÿåòñÿ íå ïðîñòðàíñòâåííàÿ, à ïîâåðõíîñòíàÿ ïëîòíîñòü îáúåêòîâ, õàðàêòåðèçèðóåìûõ âèäèìûìè çâåçäíûìè âåëè÷èíàìè m è íàáëþäàåìûìè êðàñíûìè ñìåùåíèÿìè z. Òî åñòü, äëÿ îïðåäåëåíèÿ ïëîòíîñòè è ôóíêöèè ñâåòèìîñòè ãàëàêòèê, ñòðîãî ãîâîðÿ, ñëåäóåò ñôîðìóëèðîâàòü è ðåøèòü íåêîòîðóþ îáðàòíóþ çàäà÷ó, ãäå ðåøàþùèì ñòàíîâèòñÿ ïðàâèëüíîå îïðåäåëåíèå çàâèñèìîñòè ðàññòîÿíèÿ ñ ïîìîùüþ êðàñíîãî ñìåùåíèÿ. Îáúåêò àáñîëþòíîé âåëè÷èíû M è íàõîäÿùèéñÿ íà ðàññòîÿíèè r èìååò âèäèìóþ çâåçäíóþ âåëè÷èíó m, îïðåäåëÿåìóþ îáùåèçâåñòíûì ñîîòíîøåíèåì m  M  5 lg r  5 , (4.11) åñëè ó÷èòûâàåòñÿ ãåîìåòðè÷åñêèé ýôôåêò îñëàáëåíèÿ, îïðåäåëåííûé â ýâêëèäîâîì ïðîñòðàíñòâå. Ïîíÿòíî òàêæå, ÷òî ëèøü äâå âåëè÷èíû èç óïîìÿíóòûõ òðåõ ìîãóò ñ÷èòàòüñÿ âçàèìíî íåçàâèñèìûìè. Òðåòüÿ âåëè÷èíà îäíîçíà÷íî îïðåäåëÿåòñÿ ñîîòíîøåíèåì (4.11). Äàëåå, íåïîñðåäñòâåííî íàáëþäàåìîé âåëè÷èíîé ÿâëÿåòñÿ âèäèìàÿ çâåçäíàÿ âåëè÷èíà m. Ðàññòîÿíèå îïðåäåëÿåòñÿ ðàçëè÷íûìè ìåòîäàìè, ïðè÷åì äëÿ äàëåêèõ îáúåêòîâ åäèíñòâåííîé âîçìîæíîñòüþ äëÿ ýòîãî ñ÷èòàåòñÿ çàêîí Õàááëà (4.6) ñ ó÷åòîì ñîîòíîøåíèÿ (4.5). Â êëàññè÷åñêîì ïîäõîäå, êàê íåòðóäíî âèäåòü, êîëи÷åñòâî îáúåêòîâ, íàõîäÿùèõñÿ íà ãåîìåòðè÷åñêèõ ðàññòîÿíèÿõ äî R è èìåþùèõ çâåçäíóþ âåëè÷èíó, çàêëþ÷åííóþ â èíòåðâàëå (m, m  dm) áóäåò ïðåäñòàâëåío ñëåäóþùèì âûðàæåíèåì: R  0  A(m)dm  dm r 2 dr   ( M , r ) D(r ) (m  M  5 lg r  5)dM , (4.12) ãäå  (x ) - äåëüòà-ôóíêöèÿ Äèðàêà, ó÷èòûâàþùàÿ ôóíêöèîíàëüíóþ çàâèñèìîñòü (4.11). Ïîñëå èíòåãðèðîâàíèÿ ïî âñåì àáñîëþòíûì âåëè÷èíàì, ìû ïîëó÷àåì R A(m)dm  dm r 2 (m  5 lg r  5, r ) D(r )dr . 0 167 (4.13) Åñëè ïðè ïîäñ÷åòå èíòåðåñóåò ïîëíîå êîëè÷åñòâî îáúåêòîâ äàííîé âèäèìîé âåëè÷èíû áåçîòíîñèòåëüíî ê ðàññòîÿíèþ îáúåêòîâ, â êà÷åñòâå âåðõíåãî ïðåäåëà èíòåãðèðîâàíèÿ áåðåòñÿ R   . Òàê êàê íåïîñðåäñòâåííî èçìåðÿåìîé âåëè÷èíîé ÿâëÿåòñÿ êðàñíîå ñìåùåíèå, òî ñäîáìåå ïåðåéòè èç ãåîíåòðè†åðêîãî ïðîðòðàìðòâà â “ïðîðòðàìðòâî êðàðìøõ ðíå÷åìèé”. Òîãäà èç çàêîìà Õàááëà (4.6) è ôîðìóëû (4.5) ïîëó÷èì r c  ( zc ) H (4.14) è d ( z c ) 4(1  z c )  , dz c [(1  z c ) 2  1] 2 (4.15) ÷òî ïîçâîëÿåò âìåñòî (2.19) ïîëó÷èòü ñëåäóþùåå âûðàæåíèå: A(m)dm  4 z 1  zc c3 c dm  2 ( zc )  (m  5 lg  ( z c )  5 lg  5, z c ) D( z c )dzc , 3 2 2  H H [(1  z c )  1] 0 (4.16) ãäå D( z c )  D( c  ( z c )) , à z ñîîòâåòñòâóåò ðàññòîÿíèþ R. Çäåñü, î÷åâèäíî, H íàáëþäàåìîå êðàñíîå ñìåùåíèå ñ÷èòàåòñÿ ÷èñòî êîñìîëîãè÷åñêèì. Ïîíÿòíî, ÷òî åñëè íàñ èíòåðåñóþò îáúåêòû, êîòîðûå íàõîäÿòñÿ â îïðåäåëåííîì èíòåðâàëå ãåîìåòðè÷åñêèõ ðàññòîÿíèé èëè êðàñíûõ ñìåùåíèé, èíòåãðèðîâàíèå äîëæíî áûòü âûïîëíåíî òîëüêî äëÿ äàííîãî èíòåðâàëà. Òåïåðü, äîïóñêàÿ âîçìîæíîñòü àíîìàëüíîãî êðàñíîãî ñìåùåíèÿ, ìû äîëæíû ïðèíÿòü âî âíèìàíèå òîò ôàêò, ÷òî ïðè ýòîì ðàññòîÿíèÿ íåêîòîðîé ÷àñòè îáúåêòîâ íåèçáåæíî áóäóò èñêóññòâåííî ïðåóâåëè÷åíû èç çà ïåðåîöåíêè èõ êîñìîëîãè÷åñêîãî êðàñíîãî ñìåùåíèÿ, îáóñëîâëåííîé íàëè÷èåì ñîáñòâåííîго красного ñìåùåíèÿ. Ïîýòîìó, ñëåäóåò äëÿ êàæäîãî çíà÷åíèÿ êîñìîëîãè÷åñêîãî êðàñíîãî ñìåùåíèÿ î÷åíü òùàòåëüíî ó÷èòûâàòü êàê óâåëè÷åíèå êîëè÷åñòâà çà ñ÷åò áîëåå áëèçêèõ îáúåêòîâ, òàê è èõ ñíåìùøåìèå âðëåäðòâèå “ñõîäà” ð äàììîãî ìà áîëåå äàëåêèå ðàððòî‡ìè‡, áëàãîäàðÿ àíîìàëüíîìó êðàñíîìó ñìåùåíèþ. Ñ ýòîé öåëüþ ââåäåì â ðàññìîòðåíèå ôóíêöèþ e( M , r , z a ) , ïðèïèñûâàÿ åé ïðè ýòîì ñëåäóþùèé ôèçè÷åñêèé ñìûñë: âåëè÷èíà e(M , r, z a )dza ïðåäñòàâëÿåò âåðîÿòíîñòü òîãî, ÷òî îáúåêò íàõîäÿùèéñÿ íà 168 ðàññòîÿíèè r è èìåþùèé àáñîëþòíóþ çâåçäíóþ âåëè÷èíó M áóäåò îáëàäàòü àíîìàëüíûì êðàñíûì ñìåùåíèåì ( z a , z a  dza ) . Òîãäà âìåñòî (4.12) áóäåì èìåòü A(m)dm  4 z 1  zc c3 dm  2 ( zc ) D( z c )  3 2 2  H [( 1  z )  1 ] c 0 (4.17) c ~  q( M , z c ) (m  5 lg  ( z c )  5 lg  5, z c )dzc  A(m)dm H ãäå q( M , z c )  1  z max  e( M , z , z c a )dz a  1 (4.18) z min è ïîêàçûâàåò âåðîÿòíîñòü òîãî, ÷òî îáúåêò, íàõîäÿùèéñÿ íà ðàññòîÿíèè z c è èìåþùèé àáñîëþòíóþ çâåçäíóþ âåëè÷èíó M, íå îáëàäàåò àíîìàëüíûì êðàñíûì ñìåùåíèåì. ~ Âòîðîå ñëàãàåìîå A(m) ó÷èòûâàåò òå îáúåêòû, êîòîðûå â äåéñòâèòåëüíîñòè íàõîäÿòñÿ íà ðàçëè÷íûõ ðàññòîÿíèÿõ z c  z , îäíàêî âñëåäñòâèå ñîáñòâåííîãî àíîìàëüíîãî êðàñíîãî ñìåùåíèÿ ïîïàäàþò â ðàçðÿä îáúåêòîâ, ñ áîëüøèìи êðàñíûìè ñìåùåíèÿìè èç òîãî æå èíòåðâàëà. Íåòðóäíî âèäåòü, ÷òî óêàçàííûé äîáàâî÷íûé ÷ëåí èìååò ñëåäóþùèé âèä  z z 1  zc c3 ~ A(m)  4 3  dz    2 ( z c ) D( z c )  H 0 zmin [(1  z c ) 2  1] 2  e( M , z c , z a ) (m  5 lg  ( z c )  5 lg , (4.19) c  5, z c )dzc H ãäå, êàê ñëåäóåò èç (4.2), êîñìîëîãè÷åñêîå è àíîìàëíîå ñìåùåíèÿ ñâÿçàíû ñ íàáëþäàåìûì ñìåùåíèåì ñîãëàñíî ôîðìóëå za  z  zc . 1  zc (4.20) Очевидно также, ÷òî ïðè êëàññè÷åñêîì ïîäõîäå, êîãäà èñêëþ÷àåòñÿ ñàìî ñóùåñòâîâàíèå àíîìàëüíîãî êðàñíîãî ñìåùåíèÿ e(M , z c , z a )   ( z a ) è ïîýòîìó, åñëè z min  0 , то q( M , z c )  1. Â ýòîì ñëó÷àå, åñòåñòâåííî, èñ÷åçàåò òàêæå è äîáàâî÷íûé 169 ~ ÷ëåí, ò.å. A(m)  0 . Èç ôèçè÷åñêîãî ñìûñëà ýòîé âåëè÷èíû, à òàêæå èç åå âûðàæåíèÿ ~ (4.19) ìîæíî çàêëþ÷èòü, ÷òî A(m)  0 äëÿ ëþáûõ âèäèìûõ çâåçäíûõ âåëè÷èí äàæå ïðè íàëè÷èè àíîìàëüíîãî êðàñíîãî ñìåùåíèÿ, åñëè òîëüêî z=0. À ýòî îçíà÷àåò, ÷òî íàëè÷èå àíîìàëüíîãî êðàñíîãî ñìåùåíèÿ íè÷åãî íå äîáàâëÿåò íà ðåàëüíîå êîëè÷åñòâî ñîâðåìåííîãî ñåìåéñòâà ãàëàêòèê. Íàáëþäàåìîå êîëè÷åñòâî ãàëàêòèê ñ z  0 ëèøù ñíåìùøàåòð‡ âðëåäðòâèå “ñõîäà” ìåêîòîðîé ÷àñòè îáúåêòîâ, îáëàäàþùèõ àíîìàëüíûì êðàñíûì ñìåùåíèåì (ñîãëàñíî óñëîâèþ (4.18)). Äðóãèìè ñëîâàìè, ïðè ïîäñ÷åòå ãàëàêòèê â íàøåì áëèæàéøåì îêðóæåíèè ìû íå äîñ÷èòûâàåì èõ íåêîòîðóþ ÷àñòü, ïîñêîëüêó âñëåäñòâèå àíîìàëüíîãî êðàñíîãî ñìåùåíèÿ ñ÷èòàåì èõ íàõîäÿùèìèñÿ íà áîëüøèõ ðàññòîÿíèÿõ. Áîëåå òîãî, ãëàâíûì îáðàçîì ìû íå äîñ÷èòûâàåì êàðëèêîâûå ãàëàêòèêè, òàê êàê ñîãëàñíî (Àðóòþíÿí, Íèêîãîñÿí, 2000; Àðóòþíÿí, 2003) âíîâü îáðàçîâàâøèåñÿ ãàëàêòèêè, êîòîðûå îáëàäàþò àíîìàëüíûì êðàñíûì ñìåùåíèåì, ÿâëÿþòñÿ êàðëèêîâûìè. 4.4. Ïðîáëåìà ñëàáûõ ãîëóáûõ ãàëàêòèê Â ñâÿçè ñ ïîñëåäíèìè âûâîäàìè ïðåäûäóùåãî ïóíêòà î íåäîñ÷åòå êàðëèêîâûõ ãàëàêòèê ÷óòü áîëåå ïîäðîáíî îñòàíîâèìñÿ íà ðåçóëüòàòàõ ïîäñ÷åòîâ ñëàáûõ ãàëàêòèê. Îäíèì èç ìåòîäîâ èññëåäîâàíèÿ ðàñïðåäåëåíèÿ âåùåñòâà âî Вñåëåííîé ÿâëÿåòñÿ ïîäñ÷åò îáúåêòîâ äî äàííîãî ðàññòîÿíèÿ (êðàñíîãî ñìåùåíèÿ) èëè äî äàííîé çâåçäíîé âåëè÷èíû è ñðàâíåíèå ñ òåîðåòè÷åñêèìè âûâîäàìè, ñäåëàííûìè íà îñíîâå ôîðìóëû (4.16). Ïðîñòûå ïîäñ÷åòû, âûïîëíåííûå â êîíöå 70-õ ïðîøëîãî âåêà óæå ïîêàçûâàëè, ÷òî â öâåòîâîé ïîëîñå Â íàáëþäàåìîå ÷èñëî ñëàáûõ îáúåêòîâ (m>20) ïðåâîñõîäèò èõ îæèäàåìîå êîëè÷åñòâî. Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî òîãäà æå áûëî óñòàíîâëåíî, ÷òî èçáûòîê ãàëàêòèê íàáëþäàåòñÿ èìåííî â ãîëóáîì öâåòå, à â áîëåå äëèííîâîëíîâûõ ïîëîñàõ åãî íåò. Ïîýòîìó ïðîáëåìà íàçûâàåòñÿ ïðîáëåìîé èçáûòêà ñëàáûõ ãîëóáûõ ãàëàêòèê. Îáçîðû ñ ìàññîâûì îïðåäåëåíèåì êðàñíûõ ñìåùåíèé ñëàáûõ îáúåêòîâ îòêðûëè âîçìîæíîñòü âîñïîëüçîâàòüñÿ òàêæå è èõ êîñìîëîãè÷åñêèìè ðàññòîÿíèÿìè äëÿ áîëåå äåòàëüíîãî èññëåäîâàíèÿ ïðîáëåìû è ïðåäëîæèòü ýâîëþöèîííûå èñòîðèè, ïîäãîíÿåìûå ïîä íàáëþäåíèÿ (ñì. äëÿ ññûëîê Koo, Kron, 1992). Îäíàêî íè îáçîðû, 170 íè îñíîâàííûå íà íèõ ñöåíàðèè ýâîëþöèè íå ñìîãëè ïîäñêàçàòü áîëåå èëè ìåíåå ðàçóìíîãî ðåøåíèÿ ïðîáëåìû. Â ðàáîòå (Koo, Kron, 1992) (à òàêæå â íåêîòîðûõ ðàáîòàõ, ñïîí‡ìñòøõ â ìåé) ïîä†åðêèâàåòð‡, †òî ïðè†èìîé “èçáøòêà” íîæåò áøòù òàêæå è íåçíàíèå ïîëíûõ äàííûõ î ñîñòàâå ëîêàëüíîãî íàñåëåíèÿ ãàëàêòèê, à èìåííî, òå áîëüøèå íåîïðåäåëåííîñòè, êîòîðûå ïîêà åùå ñóùåñòâóþò â ñëàáîì êîíöå ôóíêöèè ñâåòèìîñòè ãàëàêòèê. Òåì íå ìåíåå ñ öåëüþ èíòåðïðåòàöèè èçáûòêà ñëàáûõ ãîëóáûõ ãàëàêòèê, êàê óæå îòìåòèëè, áûëè èñïðîáîâàíû äîâîëüíî õèòðîóìíûå ýâîëþöèîííûå ñöåíàðèè, êîòîðûå ó÷èòûâàëè ýâîëþöèþ, çàâèñÿùóþ îò ñâåòèìîñòè, èíòåíñèâíûå ñëèÿíèÿ ãàëàêòèê ñ ïîñëåäóþùèì ïîäêëþ÷åíèåì îáèëüíîãî çâåçäîîáðàçîâàíèÿ è ò.ä. (äëÿ äåòàëüíîãî îáçîðà ñì. Ellis, 1997). Рис. 4.1. Зависимость поверхностной плотности галактик от видимой звездной величины в В и К лучах. Сплошная линия показывает ожидаемую зависимость при экстраполяции современной функции светимостина область больших красных смещений без эволюционных эффектов. (Кривая заимствована из Ellis, 1997, в которой также указаныпервоисточники использованных данных). Ïðîáëåìà, íà íàø âçãëÿä, íàõîäèò äîñòàòî÷íî ïðîñòîå è åñòåñòâåííîå ðåøåíèå, åñëè ê íåé ïîäõîäèì ñ òî÷êè çðåíèÿ âîçìîæíîñòè ñóùåñòâîâàíèÿ àíîìàëüíûõ êðàñíûõ ñìåùåíèé â òîì êîíòåêñòå, êîòîðûé ìû îáñóäèëè âûøå. Ñ 171 öåëüþ èçëîæåíèÿ ýòîãî ðåøåíèÿ íàïîìíèì, ÷òî àáñîëþòíîå áîëüøèíñòâî àâòîðîâ åäèíîãëàñíû â òîì, ÷òî êâàçàðû ÿâëÿþòñÿ ñàìîé ðàííåé ñòàäèåé ýâîëþöèè ãàëàêòèê íåçàâèñèìî îò èõ ìåñòà íàõîæåíèÿ. Ñ äðóãîé ñòîðîíû ïîíÿòíî, ÷òî ïîñëå ôîðìèðîâàíèÿ äîñòàòî÷íîãî çâåçäíîãî íàñåëåíèÿ êâàçàðû íà÷èíàþò òåðÿòü îäèí èç ãëàâíûõ ïðèçíàêîâ ïåðå÷èñëåíèÿ ê ýòîìó êëàññó îáúåêòîâ è ïîñòåïåííî ïåðåõîäÿò â áîëåå øèðîêèé êëàññ ãàëàêòèê. Ïîíÿòíî òàêæå, ÷òî àêòèâíûå ïðîöåññû, ñâîéñòâåííûå äëÿ êâàçàðîâ, íå èñ÷åçàþò ñðàçó, à îñëàáåâàþò ïîñòåïåííî. À íåïðåðûâíîñòü àêòèâíûõ ïðîöåññîâ ïðè ïåðåõîäå äàåò âåñêîå îñíîâàíèå óòâåðæäàòü, ÷òî ãàëàêòèêè ïîñòêâàçàðíîé ôàçû äîëæíû îòëè÷àòüñÿ ðàçëè÷íûìè âèäàìè ãàëàêòè÷åñêîé àêòèâíîñòè è, òåì áîëåå, àêòèâíûì çâåçäîîáðàçîâàíèåì. Íî ñàìûì âàæíûì ïðèçíàêîì äëÿ ðàññìàòðèâàåìîé ïðîáëåìû îñòàåòñÿ èçáûòî÷íîå ïî ñðàâíåíèþ ñ êîñìîëîãè÷åñêèì êðàñíîå ñìåùåíèå ìîëîäûõ ãàëàêòèê. Èç íàáëþäåíèé ìîæíî îïðåäåëèòü êðàñíîå ñìåùåíèå, ïîâåðõíîñòíóþ ÿðêîñòü, èíòåãðàëüíóþ çâåçäíóþ âåëè÷èíó, ìîðôîëîãèþ ýòèõ îáúåêòîâ è äðóãèå íåïîñðåäñòâåííî íàáëþäàåìûå õàðàêòåðèñòèêè. Î÷åâèäíî, ðàññòîÿíèå íå âõîäèò â ãðóïïó íåïîñðåäñòâåííî íàáëþäàåìûõ õàðàêòåðèñòèê. Áîëåå òîãî, ñîãëàñíî íàøèì ïðåäñòàâëåíèÿì îäíî ëèøü êðàñíîå ñìåùåíèå èç ïåðå÷èñëåííûõ õàðàêòåðèñòèê ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàíî äëÿ íåïîñðåäñòâåííîãî îïðåäåëåíèÿ èõ èñòèííîãî ðàññòîÿíèÿ. Èñïîëüçîâàíèå æå êðàñíîãî ñìåùåíèÿ äëÿ ýòîé öåëè ïðè íàëè÷èè àíîìàëüíîãî íåêîñìîëîãè÷åñêîãî êîìïîíåíòà ïðèâîäèò ê çàâåäîìî ïðåóâåëè÷åííûì çíà÷åíèÿì èñêîìûõ ðàññòîÿíèé. Òàêèì îáðàçîì, âî ïåðâûõ, â ðàìêàõ äàííîé êîíöåïöèè, àíîìàëüíûå êðàñíûå ñìåùåíèÿ íàèáîëåå ÿâíî âûðàæàþòñÿ ó ìîëîäûõ ãàëàêòèê. Âî âòîðûõ, êàê óæå îòìå÷åíî â ïåðâîì ïàðàãðàôå, ñðåäíÿÿ ñâåòèìîñòü áîëüøèíñòâà êâàçàðîâ, åñëè îíè ‡âë‡þòð‡ “ëîêàëùìøíè” îáöåêòàíè èëè “êâàçàðàíè âòîðîãî ïîêîëåìè‡”, äîðòàòî†ìî íèçêà, è îíè, à òàêæå ñëåäóþùèå ñòàäèè èõ ýâîëþöèè, ïðèíàäëåæàò ê ñåìåéñòâó ñàìûõ ñëàáûõ âíåãàëàêòè÷åñêèõ îáúåêòîâ. È â òðåòüèõ, ýòè ãàëàêòèêè, êàê ïîñòêâàçàðíàÿ ñòàäèÿ, ïðèíàäëåæàò ÷èñëó ñàìûõ àêòèâíûõ ãîëóáûõ îáúåêòîâ. Ñ ýòîé òî÷êè çðåíèÿ äîñòàòî÷íî âåñüêèì àðãóìåíòîì ñëóæèò è òî, ÷òî èçáûòîê îáúåêòîâ íàáëþäàåòñÿ èìåííî â ãîëóáûõ ëó÷àõ, à â êðàñíîì öâåòå îí èñ÷åçàåò (ñì. Ðèñ. 4.1, çàèìñòâîâàííûé èç Ellis, 1997). Ñëåäîâàòåëüíî, ìîæåì çàêëþ÷èòü, ÷òî, ðàññìàòðèâàÿ 172 àíîìàëüíûå êðàñíûå ñìåùåíèÿ êâàçàðîâ â ñïåêòðàõ ìîëîäûõ àêòèâíûõ ãàëàêòèê â êà÷åñòâå êîñìîëîãè÷åñêîãî, òåì ñàìûì ìû ïåðåîöåíèâàåì ñîäåðæàíèå ñëàáûõ ãîëóáûõ ãàëàêòèê íà áîëüøèõ ðàññòîÿíèÿõ. Îäíàêî çäåñü ñëåäóåò îñîáî ïîä÷åðêíóòü îäíî î÷åíü âàæíîå îáñòîÿòåëüñòâî, êîòîðîå ïîçâîëÿåò ïî èíîìó ïîäîéòè ê ïðîáëåìå ñëàáûõ ãîëóáûõ ãàëàêòèê. Ïðè òàêîé ïîñòàíîâêå çàäà÷è ìû ïðèõîäèì ê çàêëþ÷åíèþ, ÷òî â ëîêàëüíîé âñåëåííîé ñóùåñòâóåò äîñòàòî÷íî ìíîãî ìîëîäûõ àêòèâíûõ ãàëàêòèê, êîòîðûå íå ó÷òåíû ïðè ïîñòðîåíèè ôóíêöèè ñâåòèìîñòè. À ýòî, â ñâîþ î÷åðåäü, ãîâîðèò î ïðîäîëæàþùåìñÿ ïðîöåññå ãàëàêòèêîîáðàçîâàíèè â ëîêàëüíîé âñåëåííîé. Íî åñëè ýòî òàê, òî íà îñíîâå ôîðìóë (4.17-4.19) ìû ïðèõîäèì ê âûâîäó, ÷òî íåäîîöåíåíà ïëîòíîñòü âåùåñòâà â ëîêàëüíîé âñåëåííîé, â ÷àñòíîñòè, â ñêîïëåíèÿõ ãàëàêòèê. Òîãäà âìåñòî ïðîáëåìû èçáûòêà ñëàáûõ ãîëóáûõ ãàëàêòèê ìû ïðîñòî ïðèîáðåòàåì èëëþçèþ íåõâàòêè ìîëîäûõ ãàëàêòèê â ëîêàëüíîé âñåëåííîé. 4.5. Распределение галактик вокруг дисковых галактик в скоплениях С целью исследования SB и S спиралей в скоплениях нами использованы каталог BST (Binggeli, Sandage, Tammann, 1985) и, каталог составленный Фергюсоном (Ferguson, 1989). Первый каталог, который нами был использован также и во Главе 2, покрывает около 140 квадратных градусов в области известного скопления в Деве. Каталог содержит данные о 2096 галактиках, среди которых 1277 объектов являются достоверными членами скопления, 574 – возможными членами, остальные – галактики поля. Согласно авторам каталога в исследуемой области отождествлены все галактики с BT 18m. При значении модуля расстояния m-M=31.7, принятом в каталоге, это соответствует абсолютной звездной величине MBT = -13m.7. В каталоге Фергюсона из 2678 галактик вероятными членами скопления являются 340 объектов. Для членов скопления каталог должен быть полным до BT 18m. При модуле расстояния m-M=31.9, этому соответствует абсолютная величина MBT = -13m.0. В настоящей работе мы рассматриваем лишь уверенно отождествленные члены скоплений с BT 16m.7 в случае Девы и BT 16m.9 в случае Печи, что в обоих 173 случаях соответствует абсолютной величине MBT  -15m. Распределения галактик соответствующих выборок из этих скоплений по морфологическим типам приводятся в таблицах 4.3 и 4.2. Таблица 4.3. Распределение галактик скопления в Деве по морфологии BT 16m.7 BT 14m.7 N % N E 244 52.5 51 22 21 S0 58 12.5 39 17 67 Sa-Sm 109 23.5 92 40 84 SB0 23 5 21 9 91 SBa-SBm 30 6.5 27 12 90 Общее 464 Морфологический тип % NBT 14.7/ NBT 16.7 (в процентах) 230 Таблица 4.4. Распределение галактик скопления в Печи по морфологии BT 16m.9 BT 14m.9 N N Морфологический тип % % NBT 14.9/ NBT 16.9 (в процентах) E 65 53.7 14 27 21.5 S0 19 15.7 10 19 52.6 Sa-Sm 17 14.0 12 23 70.0 SB0 10 8.3 8 15 80 SBa-SBm 10 8.3 8 15 80 Общее 121 52 Как видно из приведенных таблиц 4.3 и 4.4, больше половины галактик с BT 16m.7 и BT 16m.9, соответственно, для скоплений в Деве и в Печи составляют эллиптические галактики. Меньше 50% приходится на все дисковые галактики. Однако среди ярких галактик с BT 14m.7 (MBT = -17m.0) относительное число эллиптических галактик резко уменьшается, а дисковых галактик – увеличивается. Очевидно, что это связано с различиями в функциях светимости разных 174 морфологических типов. Последние столбцы в таблицах показывают процент ярких галактик среди галактик данного морфологического типа. При переходе от E-галактик к SB-галактикам этот процент увеличивается и от 21% доходит до 90% и 80% соответственно. Можно сказать, что среди галактик слабее MBT = -17m.0 почти не встречаются галактики с перемычкой. Это явление, по-видимому, обусловлено и тем, что в абсолютно слабых дисковых галактиках перемычки встречаются крайне редко или же они настолько слабы, что трудно выявляются. Распределение морфологических типов ближайших соседей при данном морфологическом типе центральных ярких галактик представлено в таблице 4.5. Первое число показывает абсолютное количество первых соседей яркой галактики данного морфологического типа, а число в скобках – их относительное число в процентах. Таблица 4.5. Распределение ближайших соседей по морфологическим типам при данном типе центральной галактики Virgo Первый сосед по морфологическому типу Центральная E S0-Sm галактика SB0- Другие SBm типы N E 24 (56) 9 (21) 3 (7) 7 (16) 43 S0-Sm 49 (45) 42 (39) 7 (6) 10 (10) 108 SB0-SBm 15 (36) 17 (40) 5 (12) 5 (12) 42 Fornax Первый сосед по морфологическому типу Центральная E S0-Sm галактика SB0- Другие SBm типы N E 10 (83) 2 (17) - - 12 S0-Sm 8 (38) 5 (24) 7 (33) 1 (5) 21 SB0-SBm 7 (50) 4 (29) 2 (14) 1 (7) 14 175 Как явствует из данных, первыми соседями чаще бывают эллиптические галактики, которые представляют самую большую подвыборку. Первые соседи эллиптических галактик по распределению морфологических типов почти повторяют распределение по типам всех галактик с BT 16m.7 в скоплении Девы. Правда, среди них значительный дефицит галактик морфологических типов S0-Sm и SB0-SBm. Но хорошо видна тенденция, что при переходе к спиральным галактикам и, тем более, к спиральным галактикам с перемычкой процент эллиптических галактик среди первых соседей заметно снижается. Однако, во всей видимости, это является сегрегации морфологических типов в скоплении, которая была обсуждена также и в Главе 2. В областях вокруг ярких галактик с радиусом 0.5 градуса были подсчитаны все галактики-члены скопления Virgo до BT 16m.7. Целью этих подсчетов было выяснение различия в кратностях S и SB-галактик. В таблице 4.6 приведены результаты этих подсчетов. Из-за малого числа галактик, в случае скопления Fornax подобный анализ не проведен. Таблица 4.6. Кратность S и SB-галактик Морфолог. тип Одиночные центральной гал Двойные N 2 SB0 0 2 (10%) 18 (90%) SBa-SBm 1 (4%) 4 (16%) 20 (80%) S0 1 (2.5%) 3 (7.5%) 35 (90%) Sa-Sm 8 (9.5%) 4 (5%) 72 (86%) Число SB-галактик, использованных в таблице 4.6 равно 45, а S-галактик – 123. Из данных таблицы следует, что яркие SB-галактики чаще, чем S-галактики встречаются в парах и реже – одиночными. Несмотря на то, что уровень достоверности данного результата не очень высок ввиду небольшой выборки, 176 использованной для статистики, он может быть использован в сочетании с другими результатами. 4.6. Распределение галактик относительно направления перемычек Можно полагать, что наблюдаемые явления и структуры в галактиках с перемычкой должны быть результатом активности соответствующих галактик. Еще в 1964г. на XIII Сольвейской конференции Амбарцумян (Ambartsumian 1965) выдвинул предположение о выбросе вещества перемычек из ядер SB-галактик, считая такие выбросы еще одной формой активности ядер. Если это так, то, как следует из формул (1.27-1.28), можно ожидать, что активность окажется рекуррентной, при которой из ядер этих галактик, могут выбрасываться сгустки материи массой целых галактик. Здесь мы исследуем распределение окружающих галактик относительно направления перемычки SB-галактик. С этой целью были выбраны галактики с перемычкой с ультрафиолетовым континуумом из списка Маркаряна, часть которых является галактиками типа Сейферта, а другая, более многочисленная часть, галактиками с вспышкой звездообразования. Для такого анализа исследован список, приведенный в работе Шапелона и др (Chapelon, Contini, Davoust, 1999). Из электронного каталога NED были выписаны экваториальные координаты всех галактик, независимо от их индивидуальных параметров, расположенных внутри круга радиусом   arctg (0.5 / D) вокруг каждой из ярких галактик Маркаряна с перемычкой из вышеуказанного списка, где D- расстояние данной галактики в Мегапарсеках. При этом, в составленных нами списках, соответствующие галактики были пронумерованы в порядке их удаления от центральной галактики. Затем были определены угловые расстояния каждой из этих галактик от северного направления, т.е., позиционный угол каждой линии, соединяющей центральную галактику с данной галактикой. С другой сторноы, в списке Шапелона и др (Chapelon, Contini, Davoust, 1999), наряду с другими параметрами, приводятся также позиционные углы 177 больших осей галактик, а также разница между позиционными углами направлений перемычки и большой оси соответствующей галактики. Нетрудно видеть, что с помощью этих данных легко могут быть вычислены позиционные углы самых перемычек. Далее, имея позиционные углы перемычек центральных галактик окружения, мы исследовали распределение последних относительно направления перемычки. С этой целью, круг вокруг каждой центральной галактики был разделен на три сектора по 60о, биссектрисы двух из которых совпадают с направлениями перемычки и перпендикуляра к перемычке (рис. 4.2 ). Рис. 4.2 Схематическое изображение секторов относительно направления перемычки, в которых произведены подсчеты галактик. Вокруг некоторой части рассматриваемых SB-галактик в радиусе (4.21) вообще не оказалось галактик. Поэтому всего рассматривалось окружение 75 галактик с УФ-континуумом, приведенных в вышеупомянутом списке. Распределение этих галактик по признакам активности показывает следующую картину: галактики с звездообразованием – 56, сейфертовские галактики – 15 и лайнеры – 4. Таким образом, подавляющее большинство объектов является галактиками с активностью звездообразования. Вокруг указанных галактик в круге радиуса, определенного соотношением (4.21), в базе данных NED оказалось 1362 галактик. Распределение по количеству окружающих галактик приводится в таблице 4.7. Как видно из приведенных данных, вокруг 65% галактик рассматриваемой выборки имеются до 10 «соседей». 178 Таблица 4.7. Распределение по количеству окружающих галактик Число Число окружающих подвыборок % галактик 1-10 49 65.4 11-30 15 18.6 31-50 4 7.0 51-70 2 3.0 71-90 1 1.0 >91 4 3.0 Отметим еще раз, что в качестве единственного параметра для выбора галактик было использовано проекционное расстояние последних от центральной, поэтому нет сомнения, что ощутимая их часть является объектами фона. Поэтому понятно также, что большое количество объектов в окружении центральных галактик искажает реальную картину физически связанных с ними галактик, если даже таковые имеются. Тем не менее, рассмотрим сначала полную выборку с 1392 галактиками. Эти галактики в трех вышеотмеченных секторах распределяются следующим образом: Первый (I) сектор – в направлении перемычки (npar) 515 (37.8%) Второй (I I) сектор – перпендикулярно к перемычке (nper) 438 (32.2%) Третий (I I I) сектор – между секторами I и I I (n0) 409 (30.0%) При равном распределении ожидаемое число галактик в каждом из интервалов должно было быть 454. Таким образом, в направлении перемычки имеется избыток числа галактик окружения по сравнению со случаем равного распределения. Вероятность того, что наблюдаемое отклонение является случайным, равна 4.6х10-4. Малая величина вероятности подсказывает, что наблюдаемое преобладание числа галактик окружения в направлении перемычки, скорее всего, может быть неслучайным. 179 Нами была отдельно рассмотрена также подвыборка центральных галактик, вокруг которых имеется не более десяти галактик. Таких галактик в нашем списке всего 49. Вокруг этих центральных систем, согласно данным электронного каталога, имеется всего 218 галактик, которые удовлетворяют нашему критерию (4.41). Распределение этих галактик по трем секторам относительно направления перемычки следующее: Первый (I) сектор – в направлении перемычки (npar) 93 (42.7%) Второй (I I) сектор – перпендикулярно к перемычке (nper) 65 (29.8%) Третий (I I I) сектор – между секторами I и I I (n0) 60 (27.5%) Как и в случае полной выборки, наблюдается значительный избыток галактик в направлении перемычки. В процентном отношении (42.7%) здесь этот избыток даже больше, чем в первом случае. При равном распределении, как нетрудно видеть, ожидаемое число должно было быть 73. Вероятность того, что наблюдаемое отклонение является случайным, равна 3.4х10-3, почти на порядок больше, чем в первом случае, что объясняется малой, по сравнению с первым случаем, статистикой. Представляет отдельный интерес также случай сейфертовских галактик из данной выборки. Как уже было отмечено, их всего 15. Внутри соответствующих областей вокруг этих 15 сейфертовских галактик имеются 193 галактики, которые по трем секторам распределены следующим образом: Первый (I) сектор – в направлении перемычки (npar) 89 (46.1%) Второй (I I) сектор – перпендикулярно к перемычке (nper) 52 (26.9%) Третий (I I I) сектор – между секторами I и I I (n0) 52 (26.9%) Таким образом, и в этом случае очевидно превышение числа окружающих галактик в направлении перемычки. Причем в данном случае вероятность того, что это превышение может быть случайным отклонением наблюдаемой величины от однородного распределения, еще меньше и составляет всего 1.5х10-4. 180 Из 15 сейфертовских галактик 5 обладают более чем 10 «спутниками». Вокруг остальных 10 сейфертовских галактик насчитывается 38 галактик, удовлетворяющих условию (4.21). Из этих 38 галактик 18 (47.4%) находятся в секторе, совпадающем с направлением перемычки. Вероятность случайного отклонения от наивероятейшего значения на такую величину составляет примерно 4 процента. Во всех рассмотренных случаях наблюдается некоторый избыток окружающих галактик в направлении перемычки SB-галактик, причем вероятность того, что это может быть результатом случайного отклонения, крайне мала. Следует отметить, что опубликовано достаточно много работ, в которых показывается, что окружение влияет на индивидуальные особенности и на морфологию галактик. Причем подавляющим большинством исследователей обычно в качестве нуль-гипотезы рассматривается именно такая причинноследственная последовательность, т.е., именно окружение воздействует на формирование индивидуальных объектов. Почти не рассматривается обратный эффект – влияние индивидуальных галактик на формирование окружения. Наш подход, как отмечалось и в предыдущих главах данной работы, коренным образом отличается от общепринятого подхода. Он основывается на основополагающих идеях Амбарцумяна об активности космических объектов и влияния последней на эволюцию этих объектов. В данном случае результаты простых подсчетов позволяет предполагать, что асимметрия распределения галактик по отношению перемычки – результат активности рассматриваемых SBгалактик. То, что все галактики нашего списка обладают звездообразовательной активностью, несомненно, увеличивает вероятность наличия также и других типов активности, в том числе и вероятность выброса больших сгустков материи. С другой стороны, на наш взгляд, достаточно важным фактором является выделенное направление перемычки в этих галактиках. Конечно, на основе этих результатов трудно еще утверждать, что направление перемычки является своего рода каналом для выноса вещества очень больших масс из ядра галактики. Однако эти результаты показывают, что исследования этого вопроса могут быть плодотворными. 181 4.7. Общие характеристики скоплений галактик и их галактик-членов Известная достаточно сильная корреляция морфологии скоплений галактик и галактик-членов этих скоплений дает некоторую обоснованность идеи о том, что окружение влияет на индивидуальные особенности и на морфологию галактик. Почти не рассматривается обратная причинно- следственная связь, которая поддерживается концепцией, рассматриваемой нами. Согласно этой концепции неизвестное вещество, которое выбрасывается из галактических ядер, приводит к формированию и индивидуальных галактик, и скоплений галактик. Амбарцумян по этому поводу пишет, что «поскольку мы не знаем механизм формирования активности ядер, мы должны чисто эмпирически рассматривать один за другим все ядерные процессы, которые влияют на формирование общих свойств и структуры галактик» (Амбарцумян 1976). Поэтому мы обсуждаем здесь свойства 20и ярчайших галактик в богатых скоплениях и сравниваем их со свойствами полной выборки галактик. Мы анализируем форму скопления, раздельно рассматривая обе выборки. Раздельно рассматриваем также позиционные углы галактик. Приводятся лишь результаты данного анализа без теоретических интерпретаций, лишь сравниваем полученные результаты с нашими выводами, сделанными в предыдущих Главах. С целью анализа были выбраны все эйбеловские скопления (Abell, Corwin, Olowin 1989) с галактической широтой |b|>40 и с классом богатства ≥1. После отбора согласно критериям, получается список из 1238 скоплений. Чтобы ограничиться скоплениями не слишком далекими, было поставлено ограничение на красное смещение z<0.2 (Struble, Rood 1991), и поэтому в списке осталось всего 377 скоплений Эйбелла. 182 Далее, вокруг каждого скопления на DSS была выбрана область размером 2х2 Мпк (h=0.75, q0=0.5). В результате применения пакета FOCAS (Jarvis, Tyson 1981) мы окончательно составили каталог галактик, включая туда объекты со звездными величинами из интервала (m3, m3+3), где m3 – величина третьей по яркости галактики данного скопления. Одновременно в каждом скоплении были отобраны также 20 ярчайших галактик и составили вторую выборку. Для определения эллиптичности и позиционного угла был использован ковариационный метод, описанный в работе (Carter, Metcalfe 1980). Контур эллипса в двумерном распределении точек определяется с помощью пяти моментов наблюдаемого распределения: M 10  M 01  1 N x , (4.22) 1  yi , N i (4.23) i i 2 M 20 1  N 1 i x   N  i xi  M 02 1  N 1 i y   N  i yi  , M 11  2 i 2 i 1 1 xi y i  2  N i N , (4.24) 2 x  y i i (4.25) i , (4.26) i где через xi и yi обозначены координаты i-той галактики. Центроид контура находится в точке (x0=M10, y0=M01). Полуоси эллипса u и v определяются решением следующего квадратичного уравнения: M 20    2 M 02  2  M 112  0 , (4.27) - собственные значения матрицы моментов распределения. Эллиптичность скопления определяется выражением e  1 1  , 1  (4.28) где 183  M 20  M 02 2  4M 112 M 20  M 02 , (4.29) а позиционный угол вычисляется формулой tg 2  2M 11 . M 20  M 02 (4.30) Рис. 4.3. Распределение эллиптичности 377 АСО скоплений для различных расстояний от центра скопления. Случай подвыборки А. Учитывая тот факт, что эллиптичность скоплений меняется в зависимости от рассматриваемого радиуса, расчеты были сделаны для радиусов от 0.5Мпк до 2Мпк с шагом 0.25Мпк. В качестве центра данного скопления были использования 184 средние координаты (x0=M10, y0=M01). Та же процедура была выполнена также для выборки 20 ярчайших галактик (выборка В). Рис. 4.4. Распределение эллиптичности 377 АСО скоплений для различных расстояний от центра скопления. Случай подвыборки В. Для оценки гипотезы, что выборки А и В имеют одну и ту же форму, был применен тест Колмогорова-Смирнова. Оказалось, что максимальные расстояния галактик от центра скопления в случае выборки В не превышают 1.5Мпк, поэтому для выборки А также рассмотрены структурные особенности до такого расстояния. На Рис 4.3 и Рис 4.4 приведены гистограммы зависимости число-эллиптичность 185 для выборок А и В. Эллиптичность была вычислена для четырех диапазонов расстояний: (0.5-0.75)Мпк, (0.75-1.0)Мпк, (1.0-1.25)Мпк и (1.25-1.5)Мпк. С помощью теста Колмогорова-Смирнова была проверена гипотеза, что данные распределения взяты из одного семейства. На уровне достоверности =0.01 получено  =1.627. В Таблице приведены значения  для независимых сравнений выборок А и В в рассмотренных четырех интервалах расстояния. Сравнение гистограмм показывает, что эти распределения отличаются друг от друга. То же самое показывает и  статистика. Распределение ярчайших объектов оказывается более вытянутым, и нет сомнения, что физическая причина такого различия должна находиться в начальных условиях формирования скоплений. Особое место cD галактик в скоплениях и их физические особенности обычно интерпретируются с той точки зрения, что эти галактики по сравнению с остальными эллиптическими галактиками имеют совершенно другую историю образования. В парадигме Амбарцумяна cD галактики играют роль генераторов галактик в скоплениях и самих скоплений (Арутюнян 2008 и ссылки в ней). Согласно этому сценарию все галактики в любом скоплении были выброшены из ядра центральной галактики, а также из ядер достаточно массивных дочерних объектов. Выбросы, по всей видимости, происходили таким же образом, как мы наблюдаем это в случае М87, выброс которого состоит из некоторых сгущений. Обычно считается, что эти сгущения состоят из облаков релятивистских электронов. Однако недавнее увеличение одного из сгустков, который находится ближе к ядру галактики, в 90 раз (Madrid 2009). По всей видимости, в данном случае мы имеем дело с дозвездным веществом, которое обладает огромными запасами энергии. С другой стороны, формула (1.28) подсказывает, что вероятность выброса наиболее массивных сгустков больше в начале формирования скопления. А это, с сочетанием направленности выбросов и чрезмерно медленным вращением cD галактик, может быть использовано для объяснения большей вытянутости выборки ярчайших галактик в скоплениях. В дальнейшем масса выброшенных сгустков уменьшается, появляется возможность выбросов из первого поколения дочерних 186 объектов, и первоначальная направленность объектов постепенно сглаживается в скоплениях. Рис.4.5. Распределение позиционных углов скоплений для различных расстояний от центра скоплений для 20и ярчайших галактик. 187 Для дальнейшего анализа структурных особенностей скоплений и распределения галактик в родительском скоплении, мы все скопления разделили на секторы с центральным углом в 30о и посчитали количество галактик в каждом секторе. Результаты анализа показывают, что лишь в случае скоплений I типа по классификации Баутца-Моргана, в центре которых расположены cD галактики, наблюдается статистически достоверный избыток количества галактик в секторах, которые покрывают углы между 285 и 345, а также между 105 и 165. Эти секторы с шириной 60, как нетрудно видеть, направлены в противоположные стороны по отношению друг к другу. В случае выборки В ярчайших галактик избыток наблюдается лишь во втором секторе (Рис. 4.5). Полученный результат показывает, что скопления, которые содержат в центре гигантские cD галактики, стремятся распределять галактики таким образом, чтобы формировать указанную анизотропную структуру. Этот результат также может быть интерпретирован в пользу специального эволюционного статуса cD галактик и их существенной роли в процессе формирования соответствующего скопления. Основной вопрос еще раз можно сформулировать достаточно прозрачно: являются ли эти галактики естественным продолжением функции светимости для высоких светимостей или полностью отличаются от нормальных гигантских галактик? При любом ответе могут быть предложены различные механизмы формирования как скопления, так и галактик, составляющих данное скопление. В Главе 2 мы уже достаточно подробно остановились на анализе существующих данных об этих гигантских галактиках и скоплениях, в которых они найдены. Найденный здесь результат подтверждает описанный там сценарий образования скоплений галактик. Нам хотелось бы еще раз отметить, что мы более подробно рассматриваем именно те скопления, которые содержат центральные cD галактики. Такое ограничение обусловлено тем обстоятельством, что cD галактики не отличаются заметным вращением. Дело в том, что заметный вращательный момент существенно изменяет физическую картину, так как помимо силы расширения добавляет новую силу в экваториальной плоскости. Добавочная сила и первичный большой вращательный момент, без сомнения, ускоряют процесс 188 распада протогалактики, а в числе выброшенных из нее сгустков материи с большей вероятностью формируются галактики поздних морфологических типов. Именно поэтому в таких скоплениях труднее найти явных следов протоскопления физического механизма формирования скоплений. 4.8. К вопросу об определении функции распределения частот звездных вспышек В числе явлений звездной активности вспышки играют особую роль. Этот процесс является пуассоновским процессом и, в некотором смысле, напоминает радиоактивный распад. По-видимому, формирование новых галактик с помощью Амбарцумяновских событий также происходят пуассоновским процессом. Поэтому те методы, которые разработаны для определения функции распределения звезд по средним частотам соответствующих вспышек, могут быть характеристик для использованы для определения галактических «вспышек галактообразования». Не останавливаясь на всех подробностях постановки задачи, которые можно найти в работах (Амбарцумян 1978; Арутюнян 1984), введем лишь основные понятия. Пусть N- полное количество вспыхивающих звезд в агрегате, а - закон их распределения по средним частотам, так что величина N представляет собой число вспыхивающих звезд, средние частоты вспышек которых заключены в интервале ( ). Через P(t) обозначим вероятность того, что в промежутке времени (0, t) произойдет хотя бы одна вспышка случайно выбранной в агрегате одной вспыхивающей звезды. Тогда, как нетрудно убедиться, (4.31) Если называть «открытием» вспыхивающей звезды за период (0, t) регистрацию хотя бы одной ее вспышки за указанный период, то произведение (4.32) 189 будет представлять собой математическое ожидание количества «открытий» вспыхивающих звезд за единицу времени в момент t. Тогда (4.31) и (4.32) можно получить (Амбарцумян 1978) (4.33) где оператор обратного преобразования Лапласа, а (4.34) среднее значение средних частот вспышек. Из (4.33) следует, что для решения данной задачи чрезвычайно важным является точное определение из результатов наблюдений функции сожалению, вместо значений ожидания величины . К / , являющейся производной математического ), обычно приходится пользоваться значениями , полученными в результате численного дифференцирования количества открытий вспыхивающих звезд к моменту t. Из-за случайного характера изучаемого процесса такая замена вводит некоторую ошибку, которая иной раз может быть достаточно большой. Для того, чтобы повысить точность, в работе Амбарцумяна (1978) был предложен метод «сглаживания» указанной функции с помощью хронологии вторых вспышек. Здесь мы получим аналогичные формулы для использования полной информации, которую носят все повторные вспышки. Обозначим для этого через ) ожидаемое число звезд, у которых за время t наблюдались k или больше вспышек. С помощью формулы Пуассона можно написать , (4.35) а также . (4.36) Пользуясь выражениями (4.35) и (4.36), находим . (4.37) 190 Решая дифференциальное уравнение (4.37) и продифференцировав найденное решение, после некоторых преобразований получаем , (4.38) где введено обозначение , а (4.39) ) – суть математическое ожидание количества звезд, показавших k-тую вспышку за единицу времени в момент t. Таким образом, соотношение (4.38) дает возможность для «сглаживания» величины ) аналогичную функцию вспышками. Получается нечто, ), которая связана с (k+1)-ыми напоминающее метод последовательных приближений, для которого примечательным является именно то, что величина ) определяется с помощью интеграла от ), что существенно уменьшает дисперсию значений определяемой функции. Из (4.38) видно, что для обеспечения достаточной точности необходимо иметь значения функций ) в начальный момент времени t=0. При k=1 величину ) легко можно определить способом, предлеженном в (Амбарцумян, 1978). Для 1 можно брать в качестве статистическое среднее этой величины: , (4.40) где tj – некоторые моменты наблюдений. Вообще говоря, данную задачу можно разделить на две сравнительные независимые части. Цель первой из них – по возможности точное восстановление функции ). Применение же обратного преобразования Лапласа, в сущности, представляет отдельный интерес и является предметом исследования другой задачи. Поэтому здесь мы остановимся лишь на проблеме восстановления функции ). Очевидно, что точность описанного метода могла бы быть оценена прямо из наблюдений лишь путем производства нескольких серий наблюдений и их 191 сравнения между собой. Но это потребовало бы сроков, измеряемых несколькими десятилетиями. Поэтому, для проверки точности метода целесообразнее пользоваться модельным подходом, а именно, с помощью случайных чисел моделировать процесс вспышечной деятельности для каждой отдельной звезды в гипотетическом агрегате. Тогда нетрудно получить все «наблюдательные данные», которые необходимы для применения описанного метода. Допустим N звезд по средним частотам вспышек распределены согласно закону ), и средние частоты вспышек этих звезд заключены в интервале ). Пусть общее время наблюдений за этими звездами будет T. Тогда ( математическое ожидание общего количества вспышек за время T будет определяться выражением . (4.41) Так как приближенное число вспышек и суммарное время наблюдений можно считать известными для каждого реального звездного агрегата, то удобно для рассматриваемых моделей также брать близкие к ним исходные данные. Это значить, что, задавая функцию распределения ) и интервал изменений средних частот, для известных величин F и T, мы легко можем определить число вспыхивающих звезд в агрегате из (4.41). Здесь мы ограничимся несколькими примерами, в которых зависимость ) имеет различных характер. Но следует отметить, что во всех разобранных примерах в качестве ) использована невозрастающая функция от υ, как это соответствует приближенному решению задачи для Плеяд (Амбарцумян 1978). Далее, чтобы моделировать для каждой звезды процесс вспышечной активности, нами была реализована следующая процедура. С целью дискретизации функции ) интервал частот ( ) разделяется на некоторое L количество частей, каждая из которых характеризуется количеством звезд (4.42) и количество вспышек, показанных ими за время T, 192 . (4.43) Очевидно также, что средняя частота вспышек в данном элементарном интервале ) равна ( . (4.44) Таким образом, в каждом элементарном интервале частот мы, в сущности, имеем практически одинаковых звезд со средней частотой помощью точек lk (k=0; 1;…; ) разделим отрезок [0; 1] на . Теперь, с равных частей, каждая из которых описывает одну звезду. После этого из таблицы (или генератора случайных чисел) возьмем случайных чисел как они распределяются в интервалах ( (j=1; 2;…; ) и посмотрим ). Количество попавших в k-тый интервал случайных чисел показывает число вспышек k-той звезды со средней частотой за время T. Момент же q-той вспышки данной звезды определяется выражением , (4.45) - суть q-тое случайное число, попавшее в k-тый интервал. где Семейство величин { } является аналогом хронологии вспышек для математической модели гипотетического агрегата. Нами было рассмотрено достаточно большое количество реализаций указанной математической модели для различных функций распределения. Здесь мы приводим в качестве примера результаты лишь для трех случайно выбранных реализаций модели с распределением виртуальных звезд по закону . Как и для большинства моделей, исходные данные выбраны следующим образом, чтобы используемые параметры были близки параметрам Плеяд: T=2600ч, F=800, =0.01/ T и =2.6/ T. В таблице 4.8 для всех трех реализаций в столбцах 1-3 приведены числа звезд, показавших k=1;2;…;8 вспышек в течение всего промежутка времени T. Для 193 сравнения в столбце 4 приведены также соответствующие числа, вычисленные по формуле Пуассона , где L – количество частей деления интервала ( функции (4.46) ) при дискретизации ). В последнем столбце дается численное значение максимального относительного расхождения (в процентах) для данных трех реализаций. Как и следовало ожидать, с увеличением k, указанное расхождение в среднем растет, что обусловлено уменьшением числа вспышек высших порядков. Таблица 4.8. Приведены результаты численного эксперимента. В столбцах 1-3 приведены числа звезд, показавших k=1;2;…;8 вспышек в течение всего промежутка времени T. Для сравнения в столбце 4 приведены также соответствующие числа, вычисленные по формуле (4.46). В последнем столбце дается численное значение максимального относительного расхождения (в процентах) для данных трех реализаций. K 1 2 3 4 5 1 286 290 301 ~278 ~8.3 2 117 108 104 ~113 ~8.0 3 48 42 39 ~50 ~22.0 4 22 24 28 ~21 ~33.3 5 6 10 8 ~8 ~25.0 6 3 1 1 ~3 ~200.0 7 0 1 1 ~0 _ 8 0 1 1 ~0 _ Более детальные результаты численных расчетов приведены с помощью графиков на Рис.4.6 и Рис.4.7, которые показывают хронологии первых и вторых вспышек, соответственно. На оси абсцисс вместо реального времени t отложена величина . Обращает на себя внимание существование довольно большой дисперсии у функции . 194 Рис. 4.6. Зависимость функции от . Приведены результаты трех различных реализаций имитированного процесса вспышечной активности группы звезд с одним и тем же распределением средних частот. Полное число «вспышек» в каждой модели было 800. Рис. 4.7. Зависимость функции от . Графики показывают результаты тех же трех реализаций численного процесса, по которым построены кривые, приведенные на предыдущем рисунке. 195 Рис. 4.8. Области рассеяний величины для трех реализаций после «сглаживания» с помощью соотношения (4.38). Римскими цифрами обозначен высший порядок повторности вспышек, хронологии которых были использованы при этом. Кружки соответствуют точной величине . К результатам выполненных модельных экспериментов был применен математический аппарат вышеизложенного метода «сглаживания». На Рис. 4.8 показаны результаты вычислений согласно выражению (4.38), причем римскими цифрами обозначен высший порядок повторности вспышек, хронология которых была использована для уточнения величины . Заштрихованная часть показывает область, где расположены вычисленные кривые для всех трех случаев, то есть область рассеяния значений величине . Кружки соответствуют точной . Как показывают графики, использование хронологий 196 повторных вспышек позволяет, по крайней мере, в среднем получить более точные результаты. Для решения рассматриваемой задачи можно предложить несколько иной подход, который отличается большей точностью и заключается в следующем. Ввиду того, что процесс вспышечной активности в агрегатах можно считать стационарным, вид кривых, описывающих хронологию вспышек должен оставаться неизменным, если начальный момент наблюдений будет перемещен. Другими словами, хронология вспышек должна быть инвариантной по отношению к сдвигам начального момента. Очевидно, что, например, при сдвиге начального момента на величину , все вспышки, которые произошли до этого, мы уже «не успеваем» регистрировать. Если в первой хронологии с начальным моментом t=0 k-тая звезда данного агрегата показала i-тую вспышку в момент причем ( ,а , , то после сдвига мы будем иметь (i +1)-тую в момент ). Таким образом, вторая вспышка станет первой, третья – второй и т.д. Рис. 4.9. Области рассеяний «усредненных» функций и для рассмотренных трех реализаций. Усреднение для каждой из реализаций производилось по 20-и хронологиям, которые были построены с помощью последовательных сдвигов начального момента наблюдений. С другой стороны, так как процесс считается пуассоновским, есть возможность и в новой хронологии использовать ту информацию, которая могла 197 быть получена за время (0; ). Для этого можно, например, первую вспышку k-той звезды, которая «не была регистрирована» из-за сдвига начала наблюдений, использовать в качестве последней вспышки данной звезды, регистрированный в момент (T- + ) новой хронологии. Тем самым, с целью дальнейшего его использования обогащается «наблюдательный» материал. Рис. 4.10. Области рассеяний величины для трех реализаций после усреднения (см. подпись к Рис.4.8) и последующего «сглаживания» согласно соотношению (4.38). Римские цифры показывают наивысший порядок повторности вспышек, хронологии которых были использованы для «сглаживания». Ясно, что по указанной схеме практически можно получить сколь угодно большое число кривых. В настоящей работе для каждого рассмотренного случая были получены 20 хронологий, с помощью последовательных сдвигов начального момента наблюдений на . На Рис. 4.10 приведены результаты 198 усреднения по двадцати кривым. Здесь заштрихованные области являются аналогами кривых, показанных на Рис.6 и 4.7, что позволяет сразу оценить эффект усреднения с учетом инвариантности хронологий по отношению сдвигов начального момента наблюдений. На Рис.4.10 показаны результаты использования повторных вспышек высоких порядков в данном случае. Как нетрудно видеть, рассеяния величины здесь значительно уменьшились, причем это особенно хорошо заметно для больших значений t. Наибольшее относительное отклонение полученных значений функции от ее точных значений, например, при использовании хронологий вторых, третьих и четвертых вспышек, здесь не превышает величину 0.03. Однако следует еще раз заметить, что во всех случаях изображенные на графиках заштрихованные области показывают пределы изменений результатов трех случайно выбранных реализаций. Их не следует путать с коридорами ошибок в принятом смысле этого слова. 199 ГЛАВА 5 ÐÀÑÑÅßÍÈÅ ÈÇËÓ×ÅÍÈß ÍÀ ÑÂÎÁÎÄÍÛÕ ÝËÅÊÒÐÎÍÀÕ 5.1. Ââåäåíèå. Ñ öåëüþ èíòåðïðåòàöèè íàáëþäàåìûõ ñïåêòðîâ êîñìè÷åñêèõ îáúåêòîâ ïðèìåíÿþòñÿ ñàìûå ðàçëè÷íûå ìåõàíèçìû èçìåíåíèÿ ýíåðãèè ôîòîíîâ. Ñðåäè ýòèõ ìåõàíèçìîâ äîñòàòî÷íî ÷àñòî ðàññìàòðèâàåòñÿ ðàññåÿíèå ôîòîííîãî ãàçà ñâîáîäíûìè ýëåêòðîíàìè. Õîðîøî èçâåðòåì ýóóåêò “êîíïòîìèçàôèè” èçëñ†åìè‡, êîòîðøé â ðàçðåæåííîé âûñîêîòåìïåðàòóðíîé ïëàçìå ñòàíîâèòñÿ îñíîâíûì ïðîöåññîì, ôîðìèðóþùèì ñïåêòð èçëó÷åíèÿ. Íåðåäêî ôîòîí-ýëåêòðîííîå âçèìîäåéñòâèå óñëîâíî äåëèòñÿ íà äâà òèïà – êîìïòîíîâñêîå è îáðàòíîå êîìïòîíîâñêîå ðàññåÿíèÿ, â çàâèñèìîñòè îò òîãî, êàêèå âçàèìîäåéñòâóþùèå èìåííî ÷àñòèöû ïðèîáðåòàþò èëè òåðÿþò ýíåðãèþ. Îáìåí ýíåðãèÿìè ìåæäó ÷àñòèöàìè, åñòåñòâåííî, ðàáîòàåò íà ñáëèæåíèå ôèçè÷åñêèõ óñëîâèé äàííîé ñìåñè ÷àñòèö ê òåðìîäèíàìè÷åñêîìó ðàâíîâåñèþ. ßñíî, ÷òî ðàññåÿíèå íèçêî÷àñòîòíûõ ôîòîíîâ âûñîêîòåìïåðàòóðíûì ýëåêòðîííûì ãàçîì èçìåíÿåò ñïåêòð èçëó÷åíèÿ, î÷åâèäíî, óâåëè÷èâàÿ ïðè ýòîì åãî èíòåíñèâíîñòü â êîðîòêîâîëíîâîé îáëàñòè. Ýòîò ìåõàíèçì ñïåêòðàëüíîãî èçìåíåíèÿ ÷àñòî ðàññìàòðèâàåòñÿ äëÿ èíòåðïðåòàöèè, íàïðèìåð, êîðîòêîâîëíîâîãî íåòåïëîâîãî èçëó÷åíèÿ êîñìè÷åñêèõ îáúåêòîâ è, â ÷àñòíîñòè, ðåíòãåíîâñêèõ èñòî÷íèêîâ. Ïîýòîìó ïðîöåññ âçàèìîäåéñòâèÿ èçëó÷åíèÿ ñ ýëåêòðîííûì ãàçîì çà ïîñëåäíèå ïîëâåêà òåîðåòè÷åñêè èññëåäîâàí ìíîãèìè àâòîðàìè (ñì., íàïðèìåð, Edmunds 1953; BabuelPeyrissac & Rouviellois 1970; Pomraning 1972; Арутюнян 1981; Aharonian, Atoyan 1981; Àðóòþíÿí, Äæðáàøÿí 1985; Kershaw et al 1986; Nagirner, Poutanen, 1994 è ññûëêè â íèõ). Îòäåëüíûé êëàññ çàäà÷ ñâÿçàí ñ ðàñ÷åòàìè ïåðåðàñïðåäåëåíèÿ ñïåêòðà ôîíîâîãî èçëó÷åíèÿ ïðè âçàèìîäåéñòâèè ñ ýëåêòðîíàìè. Â ïîñëåäíåå äåñÿòèëåòèå ýòè çàäà÷è íàèáîëåå èíòåíñèâíî ðåññìàòðèâàþòñÿ â ðàìêàõ, òàê íàçûâàåìîãî, ýôôåêòà Ñþíÿåâà-Çåëüäîâè÷à (ÑÇ ýôôåêò) (Sunyaev, Zel‟dovich 1972; ñì. òàêæå Sunyaev, Zel‟dovich 1980). Ýòîò ýôôåêò, êîòîðûé ñîñòîèò â ñïåêòðàëüíîì èçìåíåíèè 200 ôîíîâîãî èçëó÷åíèÿ â íàïðàâëåíèÿõ áîãàòûõ ñêîïëåíèé ãàëàêòиê, èìååò äîñòàòî÷íî øèðîêîå ïðèìåíåíèå. Òîò ôàêò, ÷òî ýòè ñêîïëåíèÿ ñîäåðæàò âåñüìà ãîðÿ÷óþ ïëàçìó ñ òåìïåðàòóðîé 107-108 îÊ, ïîçâîëÿåò ïðåäïîëîæèòü íàëè÷èå ñâîáîäíûõ ýëåêòðîíîâ âûñîêèõ ýíåðãèé. Â ðàáîòå Ñèëêà è Óàéòà (Silk, White 1978) áûë ïðåäëîæåí ìåòîä äëÿ èñïîëüçîâàíèÿ ÑÇ ýôôåêòà ñ öåëüþ îïðåäåëåíèÿ ðàññòîÿíèé ñêîïëåíèé ãàëàêòèê. À ýòî, â ñâîþ î÷åðåäü, ïîçâîëÿåò ïðåäëîæèòü íåçàâèñèìûé ïóòü îïðåäåëåíèÿ ïîñòîÿííîé Õàááëà (Brinkishaw et al 1991; Inagashi et al 1995). Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî èìåììî ïðèíåìåìèåí ÑÆ ýóóåêòà â “ýðñ íèìèíñíà ïîðòî‡ììîé Õàááëà” áûëè ïîëó÷åíû íàèáîëåå íèçêèå çíà÷åíèÿ äëÿ ýòîé êîíñòàíòû – âïëîòü äî 30-40 êì/ñåê íà Ìïê. Ïðè ðàññìîòðåíèè ýòèõ çàäà÷ àâòîðû îáû÷íî ïîëüçóþòñÿ äèôôóçèîííûì ïðèáëèæåíèåì è ðåøàþò óðàâíåíèå Êîìïàíååöà (Êîìïàíååö 1956; ñì. òàêæå Ïîçäíÿêîâ è äð 1982, Нагирнер, Лоскутов, Грачев, 1997). Îäíàêî, êàê èçâåñòíî, óðàâíåíèå Êîìïàíååöà ïîëó÷åíî äëÿ áåñêîíå÷íîé ñðåäû è îïèñûâàåò ñïåêòðàëüíûå èçìåíåíèÿ â çàâèñèìîñòè ëèøü îò âðåìåíè. Ñòðîãî ãîâîðÿ, ðåøåíèå äàííîãî óðàâíåíèÿ íå ìîæåò äàòü ñïåêòð âûõîäÿùåãî èç ñðåäû èçëó÷åíèÿ, ÷òî, ïî ñóòè äåëà, íàáëþäàåòñÿ íà ïðàêòèêå. Çàäà÷è ìíîãîêðàòíîãî ðàññåÿíèÿ ÿâëÿþòñÿ ïðåäìåòîì èññëåäîâàнèÿ òåîðèè ïåðåíîñà èçëó÷åíèÿ, êîòîðàÿ ó÷èòûâàåò êàê ãåîìåòðèþ è âîçìîæíûå íåîäíîðîäíîñòè ñðåäû, òàê è îñîáåííîñòè ýëåìåíòàðíîãî àêòà ðàññåÿíèÿ. Ïîýòîìó óæå â ñàìîì íà÷àëå ñòàíîâëåíèÿ ýòîé îáëàñòè èññëåäîâàíèé áûëè ñäåëàíû ïîïûòêè ïîäîéòè ê ïðîáëåìå ñ ýòîé òî÷êè çðåíèÿ è ïîëó÷èòü òî÷íîå âûðàæåíèå äëÿ ôóíêöèè ïåðåðàñïðåäåëåíèÿ, à òàêæå ïðåäëîæèòü ÷èñëåííûå ìåòîäû ðàñ÷åòà ýòîé ôóíêöèè äëÿ ëþáûõ ñîîòíîøåíèé àðãóìåíòîâ (ñì., íàïðèìåð, Dirac 1925; Pomraning 1972; Cooper 1974; Àðóòþíÿí, Íèêîãîñÿí 1980; 1989; Poutanen, 1994). Çàìåòèì òàêæå, ÷òî ïðè ðàññìîòðåíèè ëþáûõ ïðàêòè÷åñêèõ çàäà÷ òåîðèè ïåðåíîñà ïðèõîäèòñÿ èìåòü äåëî ñî ìíîãèìè ñâîáîäíûìè ïàðàìåòðàìè, îò âûáîðà êîòîðûõ ñèëüíî çàâèñèò îêîí÷àòåëüíûé ðåçóëüòàò. Â äàííîì ñëó÷àå òàêîâûìè ÿâëÿþòñÿ, íàïðèìåð, òåìïåðàòóðà ýëåêòðîííîãî ãàçà, åå ðàñïðåäåëåíèå â ñðåäå, îïòè÷åñêàÿ òîëùèíà ýòîé ñðåäû è ò.ä. Åñëè íåò óñòîé÷èâûõ ìåòîäîâ ïðîâåðêè çíà÷åíèé äàííûõ ïàðàìåòðîâ, òî âûáîð èç ñåìåéñòâà ïîëó÷åííûõ ðåçóëüòàòîâ ñòàíîâèòñÿ äîñòàòî÷íî ñëîæíûì. 201 Â äàííîé ãëàâå ìû ðàññìîòðèì çàäà÷ó âçàèìîäåéñòâèÿ ôîòîííîãî ãàçà ñ îáëàêîì ñâîáîäíûõ ýëåêòðîíîâ ñ òî÷êè çðåíèÿ òåîðèè ïåðåíîñà èçëó÷åíèÿ è îïðåäåëèì ôóíêöèþ ïåðåðàñïðåäåëåíèÿ. Çàäà÷à, êàê óæå çàìåòèëè âûøå, èíòåðåñíà äëÿ íàøèõ öåëåé, òàê êàê ðåçóëüòàò åå ïðèìåíåíèÿ èìååò äîñòàòî÷íî âàæíîå ìåñòî ïðè îïðåäåëåíèè ïîñòîÿííîé Õàááëà. Ó÷èòûâàÿ òîò ôàêò, ÷òî âåñüìà ÷àñòî äëÿ ðåøåíèé ïðàêòè÷åñêèõ çàäà÷ äîñòàòî÷íî çíàíèå óñðåäíåííîãî ïî óãëàì ôóíêöèè ïåðåðàñïðåäåëåíèÿ, ìû ïîëó÷èì åå äëÿ ìîíîýíåðãåòè÷åñêèõ, õàîòè÷åñêè äâèæóùèõñÿ ýëåêòðîíîâ. Çàìåòèì, ÷òî äåëî èìåííî òàê îáñòîèò â ïðîöåññå âçàèìîäåéñòâèÿ ôîíîâîãî èçëó÷åíèÿ ñ ìåæãàëàêòè÷åñêîé ïëàçìîé. Â ðàáîòå òàêæå ïîëó÷åíû àñèìïòîòè÷åñêèå âûðàæåíèÿ äëÿ îïèñàíèÿ ðàññåÿíèÿ íèçêî÷àñòîòíîãî èçëó÷åíèÿ. Функция перераспределения определяется как для исследования элементарного акта рассеяния методами переноса излучения, так и для решения соответствующих задач. При некоторых упрощающих предположениях данная функция, которая в хорошо известных работах представлена в виде трехкратного интеграла с весьма громоздким подынтегральным выражением (см., например, Pomraning 1972), вычисляется аналитически и приводит к довольно простому выражению, качественно согласующемуся с точным решением в случае, когда энергия падающего фотона пренебрежимо мала по сравнению с . Нет сомнения, что таковым является, например, фоновое излучения, для которого рассматривается эффект Сюняева-Зельдовича. Эта возможность позволяет выявить ряд физических особенностей рассматриваемого механизма, с одной стороны, и разработать методы решения конкретных задач многократного рассеяниа на электронах – с другой (Арутюнян, Никогосян 1980; 1989). 5.2. Âåðîÿòíîñòü ðàññåÿíèÿ ôîòîíîâ íà ýëåêòðîíàõ ñ äàííîé ïëîòíîñòüþ. Äàííàÿ çàäà÷à ðàññìîòðåíà Àðóòþíÿíîì (1981), à â äàëüíåéøåì Àðóòþíÿíîì è Äæðáàøÿíîì (1985). Â èçëîæåíèè çàäà÷è ìû çäåñü áóäåì ïîëüçîâàòüñÿ òåìè ìåòîäàìè, êîòîðûå áûëè ïðèìåíåíû â óêàçàíûõ ðàáîòàõ. 202 Ðàññìîòðèì âçàèìîäåéñòâèå äâóõ ïîòîêîâ, ñîñòîÿùèõ èç ýëåêòðîíîâ è   ôîòîíîâ, îáùåå ÷èñëî êîòîðûõ â îáúåìå V ñîîòâåòñòâåííî ðàâíî N e ( p  ) è N ph (k  ) . ×èñëî ôîòîíîâ, ðàññåÿííûõ çà åäèíèöó âðåìåíè íà ñâîáîäíûõ ýëåêòðîíàõ áóäåò (ñì., íàïðèìåð, Øèôô 1959), ðàâíî ïðîèçâåäåíèþ ÷èñëà ðàññåèâàþùèõ ýëåêòðîíîâ   N e ( p  ) , ïëîòíîñòè ïîòîêà ïàäàþùèõ ôîòîíîâ N ph (k ' )c / V (ðàâíîé ÷èñëó ôîòîíîâ, ïàäàþùèõ çà åäèíèöó âðåìåíè: çäåñü ñ - ñêîðîñòü ñâåòà) è ýôôåêòèâíîãî ñå÷åíèÿ äàííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ d :    N e ( p  ) N ph (k ' )c dN ph (k )  d . V (5.1) Çäåñü (è äàëåå) øòðèõàìè ñíàáæåíû òå ïåðåìåííûå, êîòîðûå îòíîñÿòñÿ ê   âåëè÷èíàì äî ðàññåÿíèÿ. Âåëè÷èíàìè p  è p îáîçíà÷åíû èìïóëüñ ýëåêòðîíà äî è   ïîñëå ðàññåÿíèà, à k  è k - ñîîòâåòñòâåííî, èìïóëüñ ôîòîíà. Èç ñîîòíîøåíèÿ (5.1) íåïîñðåäñòâåííî ñëåäóåò, ÷òî âåðîÿòíîñòü ðàññåÿíèÿ îäíîãî ôîòîíà ìîæíî îïðåäåëèòü ñëåäóþùèì îáðàçîì: dW  dN ph (5.2) N ph èëè ïîñëå ïîäñòàíîâêè (5.1)  dW  n( p )cd (5.3)   ãäå n( p)  N e( p) V - ïëîòíîñòü ýëåêòðîíîâ. Ýôôåêòèâíîå ñå÷åíèå ôîòîíýëåêòðîííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ d â ñëó÷àå íåïîëÿðèçîâàííûõ ýëåêòðîíîâ è ôîòîíîâ äàåòñÿ âûðàæåíèåì (Àõèåçåð, Áåðåñòåöêèé 1969)       c 3 e 4 U 0 dpdk   k   p  k ) ( E   h   E  h ) , (5.4) d  2  ( p h 4  2 E E (2 ) 2 Â ïðèâåäåííîì âûðàæåíèè (5.4) ââåäåíà  -ôóíêöèÿ Äèðàêà. Âåëè÷èíîé E (E ) îáîçíà÷åíà ýíåðãèÿ ýëåêòðîíà, à  ( ) - ÷àñòîòà ôîòîíà. Îñòàëüíûå îáîçíà÷åíèÿ ÿâëÿþòñÿ îáùåïðèíÿòûìè (ñêîðîñòü ñâåòà, çàðÿä ýëåêòðîíà, ïîñòîÿííàÿ Ïëàíêà). Îòíîøåíèå ïëîòíîñòè ïîòîêà ê ÷èñëó ôîòîíîâ â îáúåìå V , âõîäÿùåå â âûðàæåíèå äëÿ ýôôåêòèâíîãî ñå÷åíèÿ â ñîîòíîøåíèè (4.4), ïðèíÿòî ðàâíûì c V , à â ìîíîãðàôèè Àõèåçåðà è Áåðåñòåöêîãî (1969) ýòîé âåëè÷èíå ïðèïèñàíî çíа÷åíèå 203 c V  v 1  cos 1 c   ,  ãäå 1 - óãîë ìåæäó íàïðàâëåíèÿìè äâèæåíèÿ íà÷àëüíîãî ýëåêòðîíà è íà÷àëüíîãî óîòîìà, ïðè†åí ê ýëåêòðîìñ îòìîðèòð‡ ìèæìèé èìäåêð (“1” – ìà†àëùìøé ýëåêòðîì, “2” – êîíå÷íûé ýëåêòðîí). Âåëè÷èíà U 0 - ìîæåò áûòü ïðåäñòàâëåíà â âèäå 1 2   h h 1  cos   1  cos    , U0  1 (1  cos  )  1  (1  cos  )  2 2   2     y E  y E  y y  y y     (5.5) ãäå èñïîëüçîâàíû ñëåóþùèå îáîçíà÷åíèÿ:   (1   2 ) 1 2 ; y  1   cos1 ;   Âåëè÷èíîé   arccos(k   k ) - óãîë ðàññåÿíèÿ ôîòîíà. y  1   cos1 ;   p  c / E  . (5.6) Ïëîòíîñòü ýëåêòðîíîâ, ôèãóðèðóþùàÿ â âûðàæåíèè (5.3), ìîæåò áûòü ïðåäñòàâëåíà â âèäå    n( p )  nf ( p )dp  , (5.7)  ãäå n - ïîëíîå ÷èñëî ýëåêòðîíîâ â åäèíè÷íîì îáúåìå, f ( p ) - ôóíêöèÿ ðàñïðåäåëåíèÿ ýëåêòðîíîâ ïî èìïóëüñàì, óäîâëåòâîðÿþùàÿ ñëåäóþùåìó óñëîâèþ íîðìèðîâêè:   (5.8)  f ( p)dp  1 . Íàèáîëåå ÷àñòî íà ïðàêòèêå ðàññìàòðèâàþòñÿ ñëåäóþùèå çàêîíû ðàñïðåäåëåíèÿ ýëåêòðîíîâ: i) Ìîíîíàïðàâëåííûå ìîíîýíåðãåòè÷åñêèå ýëåêòðîíû:    f ( p)   ( p  p0 ) , ii) Ìîíîýíåðãåòè÷åñêèå ýëåêòðîíû ñ ðàâíîâåðîÿòíûìè (5.9) íàïðàâëåíèÿìè äâèæåíèÿ:  ( p  p0 )  f ( p)  , 4p 2 (5.10) iii) Ìàêñâåëëîâñêîå ðàñïðåäåëåíèå ïî èìïóëüñàì:  f ( p)   2 exp   1   p / me c   ,    4m K 2 ( ) 3 e 204 (5.11) ãäå   me c 2 / kTe - õàðàêòåðèçóåò òåìïåðàòóðó ýëåêòðîííîãî ãàçà, K 2 ( ) - ìîäèôèöèðîâàííàÿ ôóíêöèÿ Áåññåëÿ 2-ãî ïîðÿäêà (ñì., íàïðèìåð, Pomraning 1972; Арутюнян 1981 и ссылки в ней). Â íàñòîÿùåé äèññåðòàöèîííîé ðàáîòå ìû â îñíîâíîì çàéìåìñÿ ðàññìîòðåíèåì ñëó÷àÿ (ii). Ïåðâûé ñëó÷àé î÷åíü óíèêàëåí è íå ïðåäñòàâëÿåò èíòåðåñà ñ òî÷êè çðåíèÿ àñòðîíîìè÷åñêèõ ïðèìåíåíèé. Ïåðåõîä îò ñëó÷àÿ (ii) ê ñëó÷àþ (iii) ñîâåðøàåòñÿ ñ ïîìîùüþ èíòåãðèðîâàíèÿ ïî àáñîëþòíûì çíà÷åíèÿì èìïóëüñîâ ñîãëàñíî çàêîíó ðàñïðåäåëåíèÿ (5.11). Ïóñòü òåïåðü ðàññìàòðèâàåòñÿ ñîâîêóïíîñòü ýëåêòðîíîâ, öåíòð òÿæåñòè êîòîðîé ïîêîèòñÿ â èíòåðåñóþùåé íàñ ëàáîðàòîðíîé ñèñòåìå. Äàííàÿ ñîâîêóïíîñòü õàðàêòåðèçóåòñÿ ïëîòíîñòüþ n è ðàñïðåäåëåíèåì (5.10). Òîãäà íà îñíîâå ôîðìóë (5.3), (5.4) è (5.10) äëÿ âåðîÿòíîñòè ðàññåÿíèÿ ôîòîíà ìû ìîæåì íàïèñàòü (me c 2 ) 2  sin 1d1d1 (5.12) U0 d (h ) sin dd ( E  h   E2  h ) , 2 EE 2   4  ãäå óæå ñîâåðøåíî èíòåãðèðîâàíèå ïî p  è p , à r0  e 2 /( 4m e c 2 ) - êëàññè÷åñêèé dW  nr02 c ðàäèóñ ýëåêòðîíà è E  (me2 c 4  p  2 c 2 )1 / 2 . Â ñèëó òîãî, ÷òî â ðàññìàòðèâàåìîé çàäà÷å åäèíñòâåííûì ôèêñèðîâàííûì íàïðàâëåíèåì ÿâëÿåòñÿ íàïðàâëåíèå äâèæåíèÿ ïåðâîíà÷àëüíîãî ôîòîíà, îíî âûáðàíî â êà÷åñòâå ïîëÿðíîé îñè äëÿ èñïîëüçóåìîé ñèñòåìû îòñ÷åòà. Ïðè èíòåãðèðîâàíèè ïî íàïðàâëåíèÿì äâèæåíèé ïåðâîíà÷àëüíûõ ýëåêòðîíîâ äîëæíà áûòü ó÷òåíà çàâèñèìîñòü óãëà  1 îò âåëè÷èí 1 ,  è (1   ) , ÷òî çàäàåòñÿ ñëåäóþùèì ñîîòíîøåíèåì ñôåðè÷åñêîé ãåîìåòðèè:   p1  k  cos 1  cos 1 cos   sin 1 sin  cos(1   ) . Ó÷èòûâàÿ òàêæå, ÷òî      2 1/ 2 E2  c me2 c 2  p1  k   k  ,   (5.13) â (5.12) ïðîèçâåñòè èíòåãðèðîâàíèå ïî 1 . Íå îñòàíàâëèâàÿñü íà äåòàëÿõ, ïðèâåäåì ëèøü îêîí÷àòåëüíûé ðåçóëüòàò, êîòîðûé ïîëó÷àåòñÿ ïîñëå èíòåãðèðîâàíèÿ âåðîÿòíîñòè dW ïî 1 è 1 : 2 x dW  nr c sin dddx   rA  rB  rC ( x, x1 , x 2 ), 4  2  1  x   2 0 1 205 (5.14)  v2 h  h 1  2   ãäå ââåäåíû ñëåäóþùèå îáîçíà÷åíèÿ x   , , à òàêæå x  me c 2 me c 2  c     1 2 . Ôèãóðèðóþùèå â ñêîáêàõ ñëàãàåìûå çàäàþòñÿ ñëåäóþùèìè âûðàæåíèÿìè rA  2 x   x  2 x x cos  2 2 , (5.15) 1 2    1 2   2   rB  1   x x sin    x x sin   (Q1  Q2 ) , 2 2 2     (5.16)  2    sin  2    ( x   x)  x 2  x x cos  Q13   ( x   x)  x  2  x x cos  Q23 , rC   2 x x      2      (5.17) à â íèõ èñïîëüçîâàíû ñëåäóþùèå âåëè÷èíû    Q1  ctg 2  (  x) 2  2   1 2    Q1  ctg 2  (  x)2  2   ; 1 2 (5.18) Ôóíêöèÿ åäèíè÷íîãî ñêà÷êà, ôèãóðèðóþùàÿ â (5.14) îïåäåëÿåòñÿ ñëåäóþùèì îáðàçîì: ( x, x1, x2 )  1 , åñëè x1  x  x2 , à âíå ýòîãî èíòåðâàëà ðàâíÿåòñÿ íóëþ. Â äàííîì ñëó÷àå èíòåðâàë îïðåäåëÿåòñÿ âûðàæåíèåì x1,2  x 1  2sin 2  2  2 1  4 x sin  1   x  Q21  2  1 2   , (5.19)    x sin  2 2 2 êîòîðîå ëåãêî ïîëó÷àåòñÿ èç ñîîòíîøåíèÿ ( 2  1)( x2  x2  2 xx cos )  [ ( x  x)  xx(1  cos )]2  0 . (5.20) Îãðàíè÷åíèå (7) ñòàâèòñÿ ïðè îïðåäåëåíèè ôóíêöèè ïåðåðàñïðåäåëåíèÿ, êîãäà òðåáóåòñÿ, ÷òîáû ïîëó÷àåìàÿ ôóíêöèÿ áûëà äåéñòâèòåëüíîé âåëè÷èíîé (Àðóòþíÿí 1981; Àðóòþíÿí, Äæðáàøÿí 1985). 4.3. Ôóíêöèÿ ïåðåðàñïðåäåëåíèÿ Ôóíêöèÿ ïåðåðàñïðåäåëåíèÿ èçëó÷åíèÿ ïî ÷àñòîòàì è íàïðàâëåíèÿì, êîòîðàÿ èñïîëüçóåòñÿ â òåîðèè ïåðåíîñà èçëó÷åíèÿ ïðè ðåøåíèè çàäà÷ ìíîãîêðàòíîãî 206 ðàññåÿíèÿ ëåãêî îïðåäåëÿåòñÿ ñ ïîìîùüþ ïîëó÷åííîé âûøå âåðîÿòíîñòè. Ïî ñóòè ýòè äâå âåëè÷èíû îòëè÷àþòñÿ äðóã îò äðóãà îïðåäåëåíèåì. Âî ïåðâûõ, âåðîÿòíîñòü (5.14) îòíîñèòñÿ ê ïëîòíîñòÿì âçàèìîäåéñòâóþùèõ ÷àñòèö, òîãäà êàê ôóíêöèÿ ïåðåðàñïðåäåëåíèÿ ââåäåíà ñ ó÷åòîì, ÷òî â óðàâíåíèè ïåðåíîñà èçëó÷åíèÿ ôèãóðèðóåò èíòåíñèâíîñòü èçëó÷åíèÿ. Êðîìå òîãî, âåðîÿòíîñòü (5.14) ðàññ÷èòàíà äëÿ åäèíèöû âðåìåíè, òîãäà êàê ôóíêöèÿ ïåðåðàñïðåäåëåíèÿ íå èìååò òàêîé ðàçìåðíîñòè. Ôóíêöèÿ r ( x , x, ,  )  2 x   rA  rB  rC ( x, x1 , x 2 ), 2 16   1  x   1 (5.21) íàçûâàåìàÿ ôóíêöèåé ïåðåðàñïðåäåëåíèÿ è îïðåäåëÿåòñÿ ñëåäóþùèì îáðàçîì: r ( x , x,  ,  )dx ,ïîêàçûâàåò âåðîÿòíîñòü òîãî, ÷òî ôîòîí ÷àñòîòû x ðàññååòñÿ ýëåêòðîííûì ãàçîì, ïîñëå ÷åãî èçìåíèò íàïðàâëåíèå äâèæåíèÿ íà óãîë  è ïåðåèçëó÷èòñÿ â èíòåðâàëå ÷àñòîò [ x, x  dx] . Âûðàæåíèå (5.21) îòëè÷àåòñÿ îò âåðîÿòíîñòè (5.14) ìíîæèòåëåì r02 nc x . 4 x Îáû÷íî ïðè ðåøåíèè çàäà÷ òåîðèè ïåðåíîñà èçëó÷åíèÿ ïëîòíîñòü ïîãëîùàþùèõ èëè ðàññåèâàþùèõ ÷àñòèö è ñå÷åíèå âçàèìîäåéñòâèÿ, ó÷èòûâàþòñÿ ïðè îïðåäåëåíèè îïòè÷åñêèõ ðàññòîÿíèé, è ìû íà ýòîì îñòàíîâèìñÿ ÷óòü ïîçæå, êîãäà ðå÷ü ïîéäåò î êîýôôèöèåíòå ïîãëîùåíèÿ. Âåëè÷èíà c 4 ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé èçâåñòíûé êîýôôèöèåíò ïåðåõîäà îò èíòåíñèâíîñòåé ê ïëîòíîñòÿì, à îòíîøåíèå x x ó÷èòûâàåò ñîõðàíåíèå êîëè÷åñòâà êâàíòîâ ïðè ðàññåÿíèè ôîòîíîâ. Ñîîòíîøåíèå (5.19) ïîçâîëÿåò îïðåäåëèòü èíòåðâàë èçìåíåíèÿ çíà÷åíèé ýíåðãèè ïåðåèçëó÷åííîãî ôîòîíà, êîòîðûé çàâèñèò êàê îò óãëà ðàññåÿíèÿ, òàê è îò ýíåðãèè ýëåêòðîíîâ. Êàê è ñëåäîâàëî îæèäàòü, åñëè ïðè ðàññåÿíèè ôîòîí íå ìåíÿåò íàïðàâëåíèå ñâîåãî äâèæåíèÿ (   0 ), èíòåðâàë, îïðåäåëÿåìûé ñîîòíîøåíèåì (5.19) ñâåðòûâàåòñÿ â òî÷êó x1  x2  x , ÷òî îáúÿñíÿåòñÿ îòñóòñòâèì â äàííîì ñëó÷àå êàê äîïëåðîâñêîãî ñìåùåíèÿ, òàê è ýôôåêòà îòäà÷è. Èññëåäîâàíèÿ ïîêàçûâàþò, ÷òî â çàâèñèìîñòè îò óãëà ðàññåÿíèÿ è ýíåðãèè ôîòîíà è ýëåêòðîíîâ íàáëþäàåòñÿ ðàçëè÷íîå ïîâåäåíèå. Ïðè ìàëûõ çíà÷åíèÿõ 207 ýíåðãèè ôîòîíà ýôôåêò îòäà÷è íå èãðàåò çàìåòíîé ðîëè, è èçìåíåíèå ýíåðãèè ôîòîíà ïðè åãî ðàññåÿíèè ïî÷òè ïîëíîñòüþ îáóñëîâëåíî ýôôåêòîì Äîïëåðà. Òîãäà x1 è x2 ÿâëÿþòñÿ ìîíîòîííûìè ôóíêöèÿìè óãëà ðàññåÿíèÿ, ïðèíèìàþò ñâîè ýêñòðåìàëüíûå çíà÷åíèÿ ïðè    . Îäíàêî ñ ðîñòîì ýíåðãèè ôîòîíà íà÷èíàåò ñêàçûâàòüñÿ òàêæå ýôôåêò îòäà÷è, êîòîðûé ïðè áîëüøèõ çíà÷åíèÿõ óãëà ðàññåÿíèÿ ïðåïÿòñòâóåò óâåëè÷åíèþ ýíåðãèè ïåðåèçëó÷åííîãî ôîòîíà. Âñëåäñòâèå ýòîãî ìàêñèìóì âåëè÷èíû x2 ïåðåìåùàåòñÿ â îáëàñòü ñðàâíèòåëüíî áîëåå ìàëûõ óãëîâ ðàññåÿíèÿ. Ïðè ðåøåíèè ðàçëè÷íûõ çàäà÷ òåîðèè ïåðåíîñà èçëó÷åíèÿ ÷àñòî ïîëüçóþòñÿ ôóíêöèåé ïåðåðàñïðåäåëåíèÿ, êîòîðàÿ óñðåäíåíà ïî âñåâîçìîæíûì óãëàì ðàññåÿíèÿ. Òàêîå ïðèáëèæåíèå îïðàâäàíî, êîãäà ðàññìàòðèâàåòñÿ ðàññåÿíèå ôîíîâîãî èçëó÷åíèÿ íà ìåæãàëàêòè÷åñêîé ïëàçìå, ãäå èçîòðîïíîñòü ðàñïðåäåëåíèÿ ñêîðîñòåé îáîèõ àíñàìáëåé ÷àñòèö íå âûçûâàåò ñîìíåíèÿ. Óñðåäíåííàÿ ïî óãëàì ðàññåÿíèÿ ôóíêöèÿ ðàñïðåäåëåíèÿ îïðåäåëÿåòñÿ ñ ïîìîùüþ ñëåäóþùåãî èíòåãðàëà:  s2  r ( x, x,  )  8  r ( x, x, ,  )sin d sin . 2 2 s1 (5.22) Âåëè÷èíû s1 è s2 îïðåäåëÿþò îáëàñòü çíà÷åíèé, êîòîðûå, â çàâèñèìîñòè îò âåëè÷èí x , x è  , ìîæåò ïðèíÿòü âåëè÷èíà s  sin  2 . Ýòè ãðàíè÷íûå âåëè÷èíû ìîãóò áûòü îïðåäåëåíû èç (5.20) è èìåþò ñëåäóþùèé âèä s  2 1  2  1   ( x  x)   2  1 (  x  x)2  1 (5.23) 2 xx è   2  1   ( x  x)   2  1 (  x  x) 2  1  s  min 1; . 2 xx   (5.24) 2 2 Ïîäñòàâëÿÿ (4.21), (4.14)-(4.16) â (4.22) è èíòåãðèðóÿ â ïðåäåëàõ, çàäàâàåìûõ âûðàæåíèÿìè (5.23-5.24), ïîëó÷àåì r ( x, x,  )  2 x   ( A  B) , 4  2  1  x  1 ãäå 208 (5.25)  2  ( x  x) 2 ( x  x) 2 2  s2   s12  ,  4 xx 4 xx xx   A (5.26) à âåëè÷èíà B çàäàåòñÿ âûðàæåíèåì B  B1  B2 . (5.27) Äëÿ óïðîùåíèÿ äàëüíåøåãî èçëîæåíèÿ ââåäåì ñëåäóþùèå âñïîìîãàòåëüíûå îáîçíà÷åíèÿ 1 q12  (  x)2  1 ; 1 q22  (  x)2  1 , (5.28) piM  qi2  s12 . (5.29) à òàêæå piM  qi2  s 22 ; Êàê âèäíî èç (5.28), âñåãäà èìååò ìåñòî íåðàâåíñòâî q12  0 , ïîñêîëüêó   1 è x  0 . Ýòî îáñòîÿòåëüñòâî ïîçâîëÿåò äîñòàòî÷íî ïðîñòî è îäíîçíà÷íî íàïèñàòü âûðàæåíèå äëÿ âåëè÷èíû B1 . Íå òàê ïðîñòî îáñòîÿò äåëà â ñëó÷àå âåëè÷èíû q22 . Â çàâèñèìîñòè îò ñîîòíîøåíèÿ ýíåðãèé ôîòîíà è ýëåêòðîíà, äàííàÿ âåëè÷èíà ìîæåò ïðèíèìàòü êàê ïîëîæèòåëüíûå, òàê è îòðèöàòåëüíûå çíà÷åíèÿ. Áîëåе òîãî, ïðè   x  1 îíà ñòàíîâèòñÿ áåñêîíå÷íî áîëüøîé. Ïîýòîìó êàæäûé èç óêàçàííûõ ñëó÷àåâ òðåáóåò îòäåëüíîãî ðàññìîòðåíèÿ. Ó÷èòûâàÿ ââåäåííûå íàìè îáîçíà÷åíèÿ (5.28)-(5.29), ìû áóäåì èìåòü 2 M m   ( x  x) 1  2q1,2  1 p1,2  p1,2 1  2 2 M 2 m B1,2     g1,2 ,   M  m   q1,2 ( s2 p1,2  s1 p1,2 )  2 2 xx   p1,2 p1,2  ( xx)2  2( xx) (5.30) ãäå g1   2 2 q12  s2 ( p1M  q11 ) 1  1 1    q ,   1  q1      ln 2 x 2  p1M p1m  x x x x  s1 ( p1m  q11 )  (5.31) à âèä ôóíêöèè g 2 çàâèñèò îò çíàêà è ÷èñëåííîãî çíà÷åíèÿ âåëè÷èíû q22 . Ó÷èòûâàÿ âîçìîæíûå âàðèàíòû, ìîæíî ïîëó÷èòü g2   2 2 q22  s2 ( p2M  q21 ) 1  1 1    q  , åñëè q22  0  ln 2  q2  2  M m  m 1    2 x  p2 p2  x x x x  s1 ( p2  q2 )  è 209 (5.32) g2   2 2 q22   1  1 1  is is    iq  arcsin 2  arcsin 1  , åñëè q22  0 . (5.33)   2  q2  2  M m  2 x  p2 p2  xx xx   q2 q2   È íàêîíåö, åñëè q22  0 , âåëè÷èíà B2 ìîæåò áûòü îïðåäåëåíà ñëåäóþùèì âûðàæåíèåì B2   ( x  x)  x(3x  x) 2( xx) 2 ( s2  s1 )  2 xx  1 3 3 1 ( s2  s1 )  ( s21  s11 ) . 3xx ( xx)2 (5.34) Òðåáóåò îòäåëüíîãî ðàññìîòðåíèÿ òàêæå è ñëó÷àé êîãåðåíòíîãî ðàññåÿíèÿ, êîãäà x  x . Â ýòîì ñëó÷àå, êàê ìîæíî âèäåòü èç (5.23), s1  0 è ïîýòîìó ïîëó÷åííûå ôîðìóëû íå ìîãóò áûòü èñïîëüçîâàíû äëÿ ÷èñëåííûõ ðàñ÷åòîâ. Òîãäà B1,2  2   xq1,2 2 p1,2  2 2 q1,2   q s p1,2  4   q1,2  2  2  g1,2 , x x x   2 2 1,2 2 (5.35) g1  q1 ln[s2 ( p1  q11 )] (5.36) x3 p1,2 ãäå è g 2  q2 ln[s2 ( p2  q21 )] , g 2  iq2 arcsin is2 , q2 åñëè q22  0 (5.37) åñëè q22  0 . (5.38) M M Çäåñü, äëÿ óïðîùåíèÿ çàïèñè âåðõíèé èíäåêñ âåëè÷èí p1,2 îïóùåí, ò.å. p1,2  p1,2 .Â ñëó÷àå q22  0 âìåñòî (5.35) íàõîäèì B2    2x x3 2 x2 1 3 1 s2  s2  4 . 2 3x x s2 (5.39) Íåñêîëüêî áîëåå ïîäðîáíî îñòàíîâèìñÿ íà âîïðîñå îá îïðåäåëåíèè îáëàñòè èçìåíåíèé ýíåðãèè ðàññåÿííîãî ôîòîíà ïðè óñðåäíåííîì ïî óãëó ôóíêöèè ïåðåðàñïðåäåëåíèÿ. Î÷åâèäíî, ÷òî íèæíèé ïðåäåë óêàçàííîé îáëàñòè îïðåäåëÿåòñÿ èç ôîðìóëû (5.19) ïîäñòàíîâêîé    , è, ñëåäîâàòåëüíî, xmin  x 2(   2  1)(  x)  1 . 1  4 x(  x) (5.40) 210 Êàê óæå áûëî îòìå÷åíî, âåðõíèé ïðåäåë ýíåðãèè ôîòîíà íå âñåãäà ñîâïàäàåò ñ åå çíà÷åíèåì ïðè    . Äëÿ òîãî, ÷òîáû íàéòè ìàêñèìàëüíîå çíà÷åíèå ýíåðãèè ôîòîíà ïîñëå åãî ðàññåÿíèÿ, íåîáõîäèìî èñïîëüçîâàòü ðàâåíñòâî s1  s2 , (5.41) êîòîðîå ïîçâîëÿåò íàéòè xmax  x 2(   2  1)(  x)  1 , 1  4 x(  x) åñëè x   2 1    1 2 , (5.42) . (5.43) èëè xmax åñëè x   x    1 ,  2 1    1 2 Ñîîòíîøåíèå (5.43) óêàçûâàåò íà ñëåäóþùèé èíòåðåñíûé ôàêò. Åñëè ýíåðãèÿ ôîòîíà äîñòàòî÷íî âåëèêà, òî îí ìîæåò îòíèìàòü âñþ êèíåòè÷åñêóþ ýíåðãèþ ýëåêòðîíà, ñ êîòîðûì âõîäèò âî âçàèìîäåéñòâèå. 5.4. Ðàññåÿíèå íèçêî÷àñòîòíîãî èçëó÷åíèÿ. Ôîðìóëû (5.21) ñîâìåñòíî ñ (5.15)-(5.19), à òàêæå (5.25)-(5.43) ïîëíîñòüþ îïèñûâàþò ôóíêöèþ ïåðåðàñïðåäåëåíèÿ ïðè ðàññåÿíèè ôîòîíà ìîíîýíåðãåòè÷åñêèì ýëåêòðîííûì ãàçîì. Îäíàêî, îáùèå ôîðìóëû íåïðèãîäíû äëÿ ÷èñëåííûõ ðàñ÷åòîâ, êîãäà ôóíêöèÿ ïåðåðàñïðåäåëåíèÿ âû÷èñëÿåòñÿ äëÿ ìàëûõ çíà÷åíèé ýíåðãèè ôîòîíà. Äåëî â òîì, ÷òî ìàøèííîå îêðóãëåíèå ÷èñåë ñòàâèò ñòðîãîå îãðàíè÷åíèå íà òî÷íîñòü îêîí÷àòåëüíûõ ðåçóëüòàòîâ è äàæå ïðè ðàñ÷åòàõ ñ äâîéíîé òî÷íîñòüþ ðåçóëüòàòû ìîãóò áûòü àáñîëþòíî íåâåðíûìè. Äëÿ ïðåîäîëåíèÿ ýòîé òðóäíîñòè ðëåäñåò ëèáî ðàáîòàòù ð “äëèììøíè †èðëàíè” (íàøèììøå †èðëà ð 50-60 çíà÷àùèìè öèôðàìè), ëèáî ðàçðàáîòàòü ñïåöèàëüíûé ìåòîä äëÿ âû÷èñëåíèÿ ôóíêöèè ïðè ìàëûõ çíà÷åíèé x è x ( x , x  1) . Îòìåòèì, ÷òî ïðåäåëüíûé ñëó÷àé, êîãäà ïðåíåáðåãàþòñÿ âñå âåëè÷èíû, ïîðÿäîê ìàëîñòè êîòîðûõ ðàâåí èëè áîëüøå ïåðâîé ñòåïåíè ýíåðãèè ôîòîíà ( x èëè x ), ëåãêî ìîæåò áûòü ïîëó÷åí, åñëè ïðåíåáðå÷ü ýôôåêòîì îòäà÷è â ñèñòåìå îòñ÷åòà ýëåêòðîíà (Àðóòþíÿí 1981; Àðóòþíÿí, Äæðáàøÿí 1985). Îäíàêî òàêîå ïðåäïîëîæåíèå è ñîîòâåòñòâóþùèå ðåçóëüòàòû ìîãóò ñ÷èòàòüñÿ ïðàâîìåðíûìè ëèøü 211 â äàííîì ñëó÷àå. Áîëåå ïëîäîòâîðíûì è òî÷íûì äëÿ èññëåäîâàíèÿ ôóíêöèé ïåðåðàñïðåäåëåíèÿ ïðè ìàëûõ çíà÷åíèÿõ ýíåðãèè ôîòîíà ÿâëÿåòñÿ ïîñòðîåíèå ðÿäà ïî ñòåïåíÿì ýíåðãèè ôîòîíà. Ñ ýòîé öåëüþ ðàçëîæèì â ñòåïåííûå ðÿäû âåëè÷èíû Q1 è Q2 , ñîîòâåòñòâåííî, âîêðóã òî÷åê x  0 è x  0 è îãðàíè÷èìñÿ íåîáõîäèìûì äëÿ äàííîé ýíåðãèè ïðèáëèæåíèåì N ,  nQa xan ; n n0 xa n! N Qa ( xa , ,  )   ãäå x1 ( x2 )  x( x) . Òîãäà a  1; 2 , ôóíêöèþ ïåðåðàñïðåäåëåíèÿ (5.44) r ( x, x, ,  ) ìîæíî ïðåäñòàâèòü â âèäå ñóììû r ( x, x, ,  )  2 N x ( x, x1, x2 ) rn ( x, x, ,  ) .   n0 16  2  1  x  1 (5.45) Çäåñü, êàê íåòðóäíî âèäåòü, r0 ( x, x, ,  )  lim r ( x, x, ,  ) (5.46) x, x0 è èìååò ñëåäóþùèé âèä r0 ( x, x, ,  )  2  x2  x 2  2 xx cos .  ( x  x)  1 3  2 2 2 2  Y1,3  (3( x  x )Y1,5  5 ( x  x) Y3,7 )  (Y1,5  2Y3,5 )  xx  8 xx 4  (5.47)) Ââåäåííûå çäåñü âåëè÷èíû Ykn îïðåäåëÿþòñÿ âûðàæåíèåì   Ykn  1  ( 2  1)sin 2  2  n 2 sin k  (5.48) 2 è îïèñûâàþò óãëîâóþ çàâèñèìïñòü ôóíêöèè ïåðåðàñïðåäåëåíèÿ. Îòìåòèì, ÷òî åñëè ïðåíåáðå÷ü ýôôåêòîì îòäà÷è â ñèñòåìå îòñ÷åòà ýëåêòðîíà, òî èìåëè áû ëèøü ïåðâûé 212 ÷ëåí â ñîîòíîøåíèè (5.47). Ýòî ñîîòâåòñòâóåò ðåçóëüòàòó, ïîëó÷åííîìó, íàïðèìåð, â ðàáîòå Àðóòþíÿíà è Íèêîãîñÿíà (1989). Äëÿ ïðîìåæóòî÷íûõ çíà÷åíèé ýíåðãèè ôîòîíà ïîìèìî âåëè÷èíû r0 ( x, x, ,  ) íåîáõîäèìî âû÷èñëèòü òàêæå ñëåäóþùèå ñëàãàåìûå rn , ðàñ÷åò êîòîðûõ ïðîèçâîäèòñÿ ïî âûøåïðèâåäåííîé ñõìåìå. Ïðèâåäåì çäåñü âûðàæåíèÿ äëÿ íåñêîëüêèõ ñëàãàåìûõ èç ñóììû (5.45), èñïîëüçîâàíèå êîòîðûõ îáåñïå÷èâàåò òðåáóåìóþ òî÷íîñòü ïðè ëþáûõ ïðàêòè÷åñêèõ ðàñ÷åòàõ. Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî ïðè ñðàâíèòåëüíî áîëüøèõ çíà÷åíèÿõ ýíåðãèè ôîòîíà, äëÿ êîòîðûõ êîëè÷åñòâî ïðèâåäåííûõ ñëàãàåìûõ íåäîñòàòî÷íî, âìåñòî àñèìïòîòè÷åñêîé ñóììû (5.45) ïðè ÷èñëåííûõ ðàñ÷åòàõ ëó÷øå ïîëüçîâàòüñÿ òî÷íûìè âûðàæåíèÿìè (5.21) ñîâìåñòíî ñ (5.15)-( 5.17), êîòîðûå îáåñïå÷èâàþò íåîáõîäèìóþ òî÷íîñòü.  x 2  x2 3 2 Y  3  Y  3Y1,5  35 4Y5,9  Y1,5  2Y3,5  5 2 (Y3,7  2Y5,7 ) 3,5  1,3 8 xx 4  2 3 3 5 ( x  x)( x  x )  3Y3,7  7 2Y5,9 2 4( xx) r1  x 2  x2 xx          (5.49) x 3  x3 [3(8Y3,5  15Y3,7  20Y5,7 )  10 2 (4Y5,7  7Y5,9  14Y7,9 )   8x x , 3( x  x)( x 4  x4 ) 4 2 4 63 Y7,11 ]  (15Y3,7  70 Y5,9  63 Y7,11 ) 16( xx) 2 r2  ( x  x)Y3,3  x 2  x2 x 4  x4 (3 2Y5,5  Y3,3 )  [3(4Y3,5  5Y3,7  10Y5,7 )  2 32 xx 15 2 (8Y5,7  7Y5,9  28Y7,9 )  35 4 (4Y7,9  9Y7,11  18Y9,11 )  693 6Y9,13 ]  (5.50) r3   . (5.51) x 6  x6 [21 2 (11 4Y9,13  15 2Y7,11  5Y5,9 )  5Y3,7 ] 16( xx) 2 Ñ ïîìîùüþ ñîîòâåòñòâóþùèå ôîðìóë àñèìïòîòèêè (5.45)-(5.51) äëÿ ëåãêî ìîæíî óñðåäíåííîé 213 ïî âû÷èñëèòü óãëàì òàêæå ôóíêöèè ïåðåðàñïðåäåëåíèÿ. Äëÿ ýòîãî ñíà÷àëà çàìåòèì, ÷òî èíòåãðàë ïåðâîãî ñëàãàåìîãî â ñîîòíîøåíèè (5.47) âû÷èñëÿåòñÿ íåïîñðåäñòâåííî. Îí çàäàåòñÿ ôîðìóëîé (5.26). ×òî êàñàåòñÿ îñòàëüíûõ ÷ëåíîâ, òî äëÿ óñðåäíåíèÿ ïî óãëàì äîñòàòî÷íî â ïîëó÷åííûõ ñîîòíîøåíèÿõ (5.47)-(5.51) ïðîèçâåñòè çàìåíó âåëè÷èí Ykn , çàâèñÿùèõ îò óãëà ðàññåÿíèÿ íà s2   U kn  8  Ykn ( )sin d sin . 2 2 s1 (5.52) Ñ äðóãîé ñòîðîíû, âûðàæåíèå (5.52) ïîçâîëÿåò ïîëó÷èòü ðåêóððåíòíóþ ôîðìóëó äëÿ îïðåäåëåíèÿ íåîáõîäèìûõ âåëè÷èí     1 s22 s12     U kn    kU k 2,n2  , 8  n n  2 1 1 (n  2)(  1)  2 2 2  (1  ( 2  1) s12 ) 2    (1  (  1) s2 )  (5.53) Ñ ñ÷åòîí  1 s2l  h2   s2 h2  s1h1  ln , l s1l  h1   U1,1  4 l U1,3  8  s1 s2 1 s2l  h2     ln , l 2  h1 h2 l s1l  h1  (5.55) U1,5  8 2  s23 s13  l   , 3  h3 h3  (556) (5.54) ãäå l   2 1 ; 2 h1,2  1  ( 2  1) s1,2 , (5.57) íà îñíîâå (5.53) ëåãêî ìîæíî ïîñòðîèòü ïðîñòîé àëãîðèòì äëÿ âû÷èñëåíèÿ âåëè÷èí (5.52). Ïðèâåäåííûå ñîîòíîøåíèÿ (5.53)-(5.57) ïîçâîëÿþò âû÷èñëèòü âñå íåîáõîäèìûå âåëè÷èíû U kn è, ñëåäîâàòåëüíî, ôóíêöèþ ïåðåðàñïðåäåëåíèÿ äëÿ íèçêî÷àñòîòíîãî èçëó÷åíèÿ. 214 5.5. Ñëó÷àé ìåäëåííûõ ýëåêòðîíîâ. Âêðàòöå îñòàíîâèìñÿ òàêæå íà èññëåäîâàíèè ïîëó÷åííîé íàìè ôóíêöèè â ñëó÷àå ìåäëåííûõ ýëåêòðîíîâ. Äëÿ ýòîãî çàìåòèì, ÷òî ïðè ìàëûõ çíà÷åíèÿõ êèíåòè÷åñêîé ýíåðãèè ýëåêòðîíîâ èíòåðâàë èçìåíåíèÿ ýíåðãèè êîíå÷íûõ ôîòîíîâ, îïðåäåëÿåìûé ñîîòíîùåíèåì (5.19), óìåíüøàåòñÿ è â ïðåäåëüíîì ñëó÷àå ñâåðòûâàåòñÿ â òî÷êó x lim  1, 2 1 x  1  2 x  sin 2  x . (5.58) 2 Âûðàæåíèå (5.58) ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé õîðîøî èçâåñòíóþ èç êëàññè÷åñêîé ôèçèêè ôîðìóëó Êîìïòîíà. Ó÷èòûâàÿ (5.58) ìû ìîæåì áåñêîíå÷íî ìàëóþ âåëè÷èíó dx , ôèãóðèðóþùóþ â (5.14) ïðåäñòàâèòü â ñëåäóþùåì âèäå: dx  x  x 2  x1  4 x Q11  1  1 sin 2 1  4 x  sin 2   2 (5.59)     x  sin  2 2 2 è â (5.14) ïåðåéòè ê ïðåäåëüíîìó ñëó÷àþ. Äëÿ ýòîãî çàìåòèì, ÷òî èç (5.58) è (5.59) íåïîñðåäñòâåííî ïîëó÷àåòñÿ lim  2 1 x  2 1  lim  1 2 x  sin 2 1  4 x  sin 2   2 Q11     x  sin  2 2 2  lim Q11  1 x x 1   . x  x  (5.60) Ïîäñòàâëÿÿ âûðàæåíèå (5.60) â ñîîòíîøåíèå (5.14), íàõîäèì r02 x dW  nc sin dd   lim 2  x   1 2 1 1 Q lim  1 x  1  0 , x   (5.61) ãäå ÷åðåç 0 îáîîçíà÷åíî âûðàæåíèå, çàêëþ÷åííîå â êâàäðàòíûå ñêîáêè â (5.14). Äàëåå, ó÷èòûâàÿ, ÷òî  x 1   lim  x   1 1 x  x  2 xx cos  2 2  x Q2  lim Q1 , x lim  1  1 215 (5.62) ïîñëå íåêîòîðûõ ïðåîáðàçîâàíèé èç (5.61) ïîëó÷àåì ðåçóëüòàò, àíàëîãè÷íûé ôîðìóëå (5.3): dW 1  ncd KN , (5.63) ãäå d KN , êàê è ñëåäîâàëî îæèäàòü çàäàåòñÿ õîðîøî èçâåñòíîé ôîðìóëîé ÊëåéíàÍèøèíû. 5.6. Ýíåðãåòè÷åñêèå ïîòåðè ýëåêòðîíîâ. Â ïðèëîæåíèÿõ ìåõàíèçìà ôîòîí-ýëåêòðîííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ îáû÷íî âîçíèêàåò íåîáõîäèìîñòü â çíàíèè êàê çàêîíà ïåðåðàñïðåäåëåíèÿ ïî ýíåðãèÿì è íàïðàâëåíèÿì (ôóíêöèè ïåðåðàñïðåäåëåíèÿ), òàê è âûðàæåíèÿ äëÿ ýíåðãåòè÷åñêèõ ïîòåðü ýëåêòðîíîâ ïðè ýëåìåíòàðíîì àêòå ðàññåÿíèÿ, ÷òî â êîíå÷íîì ñ÷åòå ìåíÿåò ýíåðãåòè÷åñêèé ñïåêòð ýëåêòðîííîãî ãàçà. Ýòîò âîïðîñ ðàññìàòðèâàëñÿ â ðàáîòå Ôèíáåðãà è Ïðèìàêîôà (Feenberg & Primakoff, 1948) â ñâÿçè ñ èçó÷åíèåì ñïåêòðà êîñìè÷åñêèõ ëó÷åé. Óêàçàííûé âîïðîñ çàòðàãèâàëñÿ òàêæå â ðàáîòå Àìáàðöóìÿíà (1957), â êîòîðîé îòìå÷àëàñü ðîëü îáðàòíîãî êîìïòîí-ýôôåêòà â ôèçè÷åñêèõ ïðîöåññàõ, ïðîòåêàþùèõ â Êðàáîâèäíîé òóìàííîñòè. Â äàëüíåéøåì, ðÿäîì àâòîðîâ áûëî äàíî ÷àñòè÷íîå îáîáùåíèå è óòî÷íåíèå ôîðìóëû äëÿ ýíåðãåòè÷åñêèõ ïîòåðü (ñì., íàïðèìåð, Bliumenthal & Gould 1970; Ãèíçáóðã 1981). Çäåñü çàäà÷à î âû÷èñëåíèè ýíåðãåòè÷åñêèõ ïîòåðü ðàññìàòðèâàåòñÿ ïðè îáùåé ïîñòàíîâêå, ñëåäóÿ ðàáîòå Àðóòþíÿíà, Äæðáàøÿíà è Íèêîãîñÿíà (1988). Èìåííî â ýòîé ðàáîòå áûëî âïåðâûå ïîëó÷åíî òî÷íîå âûðàæåíèå, è â ñëó÷àå ðàññåÿíèÿ ìîíîíàïðàâëåííûõ ïó÷êîâ ôîòîíîâ è ýëåêòðîíîâ ýòà ôîðìóëà èìååò äîñòàòî÷íî ïðîñòîé âèä è ïîçâîëÿåò âûÿâèòü îáëàñòè äåéñòâèÿ ïðÿìîãî è îáðàòíîãî êîìïòîíýôôåêòîâ. Íåòðóäíî âèäåòü, ÷òî âìåñòî (5.1) ìîæíî íàïèñàòü òàêæå    N e ( p  ) N ph (k ' )c dN e (k )  d , V (5.64) èç êîòîðîãî ïîëó÷èì âåðîÿòíîñòü ðàññåÿíèÿ â åäèíèöó âðåìåíè îäíîãî ýëåêòðîíà ôîòîíàìè ñî ñðåäíåé ïëîòíîñòüþ n ph : 216 dWe  n ph cd . (5.65) Äëÿ ýíåðãåòè÷åñêèõ ïîòåðü ýëåêòðîíà ñ íà÷àëüíîé ýíåðãèåé E  è êîíå÷íîé ýíåðãèåé E (îáîçíà÷åíèÿ ñîâïàäàþò ñ òåìè, êîòîðûå ââåäåíû â ïóíêòå 5.2), î÷åâèäíî, ìîæíî íàïèñàòü:  dEe   ( E   E )dWe . dt (5.66) Ñ ó÷åòîì ñîîòíîøåíèÿ, ñâÿçûâàþùåãî ìåæäó ñîáîé íà÷àëüíûå è êîíå÷íûå ýíåðãèè ôîòîíà ( h  è h ) è ýëåêòðîíà E  h   E  h , (5.67) â ñèëó ôîðìóë (5.65) è (5.66) áóäåì èìåòü  max dEe    (h  h )n ph cd ( ) . dt  min (5.68) Çäåñü d ( ) ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñå÷åíèå ðàññìàòðèâàåìîãî ïðîöåññà, êîòîðîå ïðîèíòðãðèðîâàíî ïî óãëó ðàññåÿíèÿ ôîòîíà  , íî, â îòëè÷èå îò (5.14) çàâèñÿùåãî îò óãëà ìåæäó íàïðàâëåíèÿìè ïåðâîíà÷àëüíûõ ôîòîíà è ýëåêòðîíà   . Âûðàæåíèå äëÿ ýòîé âåëè÷èíû, à òàêæå äëÿ ñîîòâåòñòâóþùèõ ïðåäåëüíûõ çíà÷åíèé ÷àñòîòû ôîòîíà  min è  max , ïîëó÷åíû â ðàáîòàõ Äæðáàøÿíà (1985à,á) è èìåþò ñëåäóþùèé âèä (ñì., òàêæå, Àðóòþíÿí, Äæðáàøÿí, Íèêîãîñÿí 1988):  max, min  y  , (  1  R) (5.69) ãäå  h  x   ; E   R   2  2 cos     2  1 2 ; y  1   cos   (5.70) è r02  A  B 1  D  F   d ( )  2   C 2   d , b( )    R b ( )   (5.71) ãäå  1 A  1  2   y 2   (   cos  )   ; R2  217 (5.72a) B   2  (  1) y ;  yR 2 (5.72b) C  y  2 2  1  2  4 2 2  ;    y   y  (5.72c) D   3 y    cos   ;  5 4 (5.72d) F   2 2   y(  1);  4 4 (5.72e) b( )  y 1 2  y 2  2  2  (cos     )    2  2 y  . (5.72f) Çàìåòèì, ÷òî èíòåãðèðîâàíèå (5.71) ïî âñåì ÷àñòîòàì äàåò ïîëíîå ñå÷åíèå, çàâèñÿùåå îò ïåðâîíà÷àëüíûõ ýíåðãèé ôîòîíà è ýëåêòðîíà, à òàêæå óãëà ìåæäó íàïðàâëåíèÿìè èõ äâèæåíèÿ:    ( )   max  d ( ) . (5.73)  min Ñ ó÷åòîì (5.69) è (5.71) èç (5.73) ïîëó÷àåì 2  1 1  2 2      2r02 y  2   1   ln( 1  2  ) , (1  2 ) 2 2    2    (5.74)   y 2 . (5.75) ãäå Ïðèíèìàÿ â ðàñ÷åò ôîðìóëó (5.73), âìåñòî ñîîòíîøåíèÿ (5.68) áóäåì èìåòü  1  max  dEe   h n ph c  d ( )    . dt    min  (5.76) Òàêèì îáðàçîì, çàäà÷à ñâîäèòñÿ ê âû÷èñëåíèþ èíòåãðàëà, âõîäÿùåãî â (5.76). Èíòåãðèðîâàíèå ñ ó÷åòîì ôîðìóë (5.69)-( 5.72) äàåò  max  d ( )   min  2r02      1 1  1  2  2 3  ,  2 2  (1  2 )  2  ( )  ãäå 218 (5.77) 1    4  2   2  1 2  3     ,   (5.77a)  2 1   4  3    , 2  3 3 2 1  2  (5.77b)  2 3  3 3  3  1   2    1   2  ln(1  2 ) .        (5.77c) Çàìåòèì çäåñü, ÷òî âûðàæåíèå â êâàäðàòíûõ ñêîáêàõ â ôîðìóëå (5.74) çàâèñèò ëèøü îò îäíîé (ðåëÿòèâèñòñêè èíâàðèàíòíîé) âåëè÷èíû  . Ïðåäñòàâëÿåò òàêæå èíòåðåñ âûðàæåíèå â êâàäðàòíûõ ñêîáêàõ â ôîðìóëå (5.77). Îíî çàâèñèò ëèøü îò âåëè÷èí  è  , òîãäà êàê äèôôåðåíöèàëüíîå ñå÷åíèå îïðåäåëÿåìîå ôîðìóëîé (5.71) çàâèñèò îò ïÿòè ïàðàìåòðîâ (   ,  ,  ,   è  ) â îòäåëüíîñòè. Ïîäñòàâëÿÿ (5.74) è (5.77) â (5.76), äëÿ ýíåðãåòè÷åñêèõ ïîòåðü ýëåêòðîíà îêîí÷àòåëüíî ïîëó÷èì  dEe (mc 2 ) 2  (1   ) 1   cn ph 2r02  4  5  6  ,  dt h   1  2 2  (5.78) ãäå ââåäåíû ñëåäóþùèå îáîçíà÷åíèÿ: 4  5  3(   )   (2   ) 2 , (5.78a) (1   )3(   )  2    2 , 3(1  2 ) 3 (5.78b)  2 3  1 5 3  6  1   2     1   2  3  ln(1  2 ) .         (5.78c) Èç ôîðìóëû (5.78) íåòðóäíî çàêëþ÷èòü, ÷òî â çàâèñèìîñòè îò çíà÷åíèÿ  âåëè÷èíà  dEe / dt ìîæåò áûòü êàê ïîëîæèòåëüíîé, òàê è îòðèöàòåëüíîé. Äðóãèìè ñëîâàìè, ïðè ðàññåÿíèè íà ôîòîíàõ ýëåêòðîí, âîîáùå ãîâîðÿ, ìîæåò íå òîëüêî ïîòåð‡òù, ìî è ïðèîáðåðòè ýìåðãèþ. Òàêèí îáðàçîí, ïîì‡òèå “ýìåðãåòè†åðêèå ïîòåðè ýëåêòðîìà” ‡âë‡åòð‡ îòìîðèòåëùìøí, è êàê ñæå áøëî çàíå†åìî âøøå, çàâèðèò îò ñîîòíîøåíèÿ ýíåðãèé ÷àñòèö, à òàêæå îò ãåîìåòðèè âçàèìîäåéñòâèÿ. Ïåðåéäåì ê ðàçáîðó äâóõ îòíîñèòåëüíî ïðîñòûõ ñëó÷àåâ, êîãäà    0 è     . 219 Ïðè    0 ýëåêòðîí âñåãäà ïðèîáðåòàåò ýíåðãèþ (  dEe / dt  0 ), ÷òî ëåãêî ïîíÿòü èç ôèçè÷åñêèõ ñîîáðàæåíèé. Â ýòîì ñëó÷àå ôîòîí, äâèãàÿñü áûñòðåå ýëåêòðîìà, êàê áø “ïîäòàëêèâàåò” åãî. Ðàòåíàòè†åðêè ýòî ðëåäñåò èç óîðíñëø (5.68), åñëè ó÷åñòü, ÷òî ïðè    0 èç ôîðìóëû (5.69) èìååì 1       . 1    2 (5.79) Â ýòîì ñëó÷àå ïîäûíòåãðàëüíîå âûðàæåíèå â (5.68) ñòàíîâèòñÿ îòðèöàòåëüíûì 2   h   h  h   0 . 1    2 (5.80) Äëÿ ðåëÿòèâèñòñêèõ ýëåêòðîíîâ è íå ñëèøêîì æåñòêèõ ôîòîíîâ    / 2  1 , à âåëè÷èíà dEe / dt óáûâàåò êàê  2  dEe 2h   cn ph r02 . dt 3 2 (5.81) Ïðè æåñòêèõ ôîòîíàõ, êîãäà    / 2  1 , èìååì  dEe mc 2  5  cn phr02  ln    . dt 6   (5.82) Êîãäà   1 ïðàâûå ÷àñòè (5.81) è (5.82), îñòàâàÿñü îòðèöàòåëüíûìè, ñòðåìÿòñÿ ê ìñëþ, †òî ñêàçøâàåò ìà îðëàáëåìèå ýóóåêòà “îòòàëêèâàìè‡”. Îáðàòèìñÿ òåïåðü ê ñëó÷àþ, êîãäà     . Òîãäà, â ñèëó (5.69) 1  1      . 1     1     (5.83) Îòñþäà ïðè    ñëåäóåò, ÷òî 0  h  h   2   h  , 1    2 (5.84) è ñîãëàñíî (5.68), ïîëó÷àåì  dEe / dt  0 , òî åñòü ýëåêòðîí òåðÿåò ýíåðãèþ. Ïðè   1 è   2 2  1 ýíåðãåòè÷åñêèå ïîòåðè ýëåêòðîíîâ ðàñòóò êàê  2 :  dEe 32 2  cn ph r02  h  . dt 3 (5.85) Äàëåå, ïðè   1 , íî   1 è   2 2  1 âåëè÷èíà  dEe / dt ñ óâåëè÷åíèåì íà÷àëüíîé ýíåðãèè ýëåêòðîíà ðàñòåò ïî ëîãàðèôìè÷åñêîìó çàêîíó: 220  dEe (mc 2 ) 2  5 2  cn phr02  ln 4   . dt h   6 (5.86) Â ñëó÷àå, êîãäà    2   h   h  h   0 , 1    2 (5.87) è ýëåêòðîí ïðèîáðåòàåò ýíåðãèþ. Ïðè   1 ,   1 è   2 2  1 èìååì  dEe mc 2  5 2  cn phr02  ln 4   . dt   6 (5.88) Òàêèì îáðàçîì, ïðè     ÷àñòèöà, îáëàäàþùàÿ áîëüøèì èìïóëüñîì, ïåðåäàåò èìïóëüñ è, ñëåäîâàòåëüíî, ýíåðãèþ ÷àñòèöå ñ ìåíüøèì èìïóëüñîì (òî åñòü, ýëåêòðîí ïåðåäàåò ôîòîíó ïðè mv1  h  / c è ôîòîí – ýëåêòðîíó, åñëè èìååò ìåñòî îáðàòíîå íåðàâåíñòâî). Ïðè ðàâåíñòâå èìïóëüñîâ, êîãäà    èëè mv1  h  / c , ïåðåäà÷à ýíåðãèè íå ïðîèñõîäèò  dEe  0. dt (5.89) Рис. 5.1. Зависимость величины энергетических потерь от   при   1.0001 . Приведены графики величины ( имеет такой же вид и для остальных рисунков). На кривых написаны соответствующие значения величины (энергия фотона – в электронвольтах). Â ñïðàâåäëèâîñòè ïîñëåäíåãî óòâåðæäåíèÿ íåòðóäíî óáåäèòüñÿ íà îñíîâå îáùåé ôîðìóëû (5.78), åñëè ïîëîæèòü â ïîñëåäíåé     ,    , à òàêæå ó÷åñòü, 221 ÷òî â äàííîì ñëó÷àå    /(1   )   /(1   ) . Çàâèñèìîñòü ýíåðãåòè÷åñêèõ ïîòåðü ýëåêòðîíà îò   ïðè   1.0001 è ðàçëè÷íûõ ýíåðãèÿõ ôîòîíà èçîáðàæåíà íà ðèñ. 5.1. Ðàññìîòðåííûé ÷àñòíûé ñëó÷àé ïðåäîñòàâëÿåò âîçìîæíîñòü íàéòè íóëü âûðàæåíèÿ (5.78) äëÿ ýíåðãåòè÷åñêèõ ïîòåðü è ïðè ïðîèçâîëüíîì çíà÷åíèè   . Äëÿ òîãî, ÷òîáû óáåäèòüñÿ â ýòîì, ñëåäóåò îáðàòèòü âíèìàíèå íà òîò ôàêò, ÷òî âûðàæåíèå â êâàäðàòíûõ ñêîáêàõ â (5.78) çàâèñèò ëèøü îò  è  . Ââèäó ýòîãî, âåëè÷èíà  0   /(1   ) ÿâëÿåòñÿ íóëåì âûðàæåíèÿ â ïðàâîé ÷àñòè ôîðìóëû (5.78) ïðè ïðîèçâîëüíîì  è  . Óêàçàííîå îáñòîÿòåëüñòâî ïîçâîëÿåò âûâåñòè èç âûðàæåíèÿ â êâàäðàòíûõ ñêîáêàõ ìíîæèòåëü    0 , â ðåçóëüòàòå ÷åãî âìåñòî (5.78) ïîëó÷àåì dEe (mc 2 ) 2 (1   )     2r02 cn ph dt h  .  3  15  14 2 3    1      2 1  ln(1  2 )  3 2     3(1  2 )  (5.90) Ìû âèäèì, ÷òî âûðàæåíèå â ôèãóðíûõ ñêîáêàõ â ïðàâîé ÷àñòè (5.90) â ðàâíîé ìåðå, êàê è âûðàæåíèå â êâàäðàòíûõ ñêîáêàõ â ôîðìóëå äëÿ ïîëíîãî ñå÷åíèÿ (5.74), çàâèñÿò ëèøü îò  , òî åñòü êîâàðèàíòíû, è ïðåäñòàâëÿþòñÿ äðîáíî-ðàöèîíàëüíûìè è ëîãàðèôìè÷åñêèìè ôóíêöèÿìè. 4.7. Èññëåäîâàíèå асимптотик Èñõîäÿ èç î÷åâèäíûõ ôèçè÷åñêèõ ñîîáðàæåíèé ìîæíî çàêëþ÷èòü, ÷òî âûðàæåíèå â ôèãóðíûõ ñêîáêàõ â (5.90) ÿâëÿåòñÿ ïîëîæèòåëüíîé âåëè÷èíîé. Îá ýòîì ñâèäåòåëüñòâóåò òàêæå èçîáðàæåííàÿ íà ðèñ. 5.2 êðèâàÿ çàâèñèìîñòè ýòîé âåëè÷èíû îò  . Íà îñíîâå ñêàçííîãî íåòðóäíî íàéòè óñëîâèÿ, ïðè êîòîðûõ  dEe / dt  0 , òî åñòü óñëîâèå ïðè êîòîðîì èìååò ìåñòî îáðàòíûé êîìïòîí-ýôôåêò. Äåéñòâèòåëüíî, èç (5.90) è (5.74) ñëåäóåò, ÷òî íåîáõîäèìûì è äîñòàòî÷íûì óñëîâèåì äëÿ ðåæèìà îáðàòíîãî êîìïòîí-ýôôåêòà ÿâëÿåòñÿ íåðàâåíñòâî (1   ) y 2  1. (5.91) 222 Рис. 5.2. Графики инвариантной величины . Èç (5.91) ñëåäóåò, ÷òî ïðè   1 (ò.å. h   E  ) îáðàòíûé êîìïòîí-ýôôåêò íå ìîæåò áûòü îñóùåñòâëåí. Äðóãèìè ñëîâàìè, â ýòîì ñëó÷àå ýëåêòðîí âñåãäà ïðèîáðåòàåò ýíåðãèþ. Äëÿ èíòåðâàëà çíà÷åíèé âåëè÷èíû  íåðàâåíñòâî (5.91) äàåò 0     (   cos  ) y , îòêóäà ñëåäóåò, ÷òî äëÿ (5.92) îáðàòíîãî êîìïòîí-ýôôåêòà íåîáõîäèìî, ÷òîáû îäíîâðåìåííî èìåëè ìåñòî íåðàâåíñòâà   0 è   cos   . Òåì ñàìûì, ìîæíî çàêëþ÷èòü, ÷òî îáðàòíûé êîìïòîí-ýôôåêò íå ìîæåò èìåòü ìåñòî äëÿ ïîêîÿùåãîñÿ ýëåêòðîíà è ïðè ìàëûõ óãëàõ   (“ýóóåêò ïîäòàëêèâàìè‡”). Äë‡ ðåë‡òèâèðòðêèõ ýëåêòðîíîâ èç óñëîâèÿ   cos   , íàõîäèì íèæíþþ ãðàíèöó óãëà   , êîòîðàÿ, î÷åâèäíî, çàäàåòñÿ âûðàæåíèåì    mc 2 / E  . Íåðàâåíñòâî (5.91) ìîæåò áûòü òàêæå ïðåäñòàâëåíî â âèäå E   h   mc 2 / y . (5.93) Ñîîòíîøåíèå (5.93) ïîêàçûâàåò íàñêîëüêî ýíåðãèÿ ýëåêòðîíà äîëæíà ïðåâûøàòü ýíåðãèþ ôîòîíà, ÷òîáû èìåë ìåñòî îáðàòíûé êîìïòîí-ýôôåêò. Ôîðìóëà (5.90) äàåò âîçìîæíîñòü âûÿâèòü ïîâåäåíèå ýíåðãåòè÷åñêèõ ïîòåðü ïðè ðàçëè÷íûõ  . Òàê, åñëè   1 , òî  dEe / dt  0 ïðè    / 2; /(1   ) è  dEe / dt  0 ïðè    /(1   ); . Åñëè æå   1 , òî, êàê óæå îòìå÷àëîñü âûøå, 223  dEe / dt  0 âî âñåé îáëàñòè èçìåíåíèÿ    / 2;  . Íàïèøåì, íàêîíåö, â ÿâíîì âèäå óñëîâèå    0 , ïðè êîòîðîì ðàññåÿíèå â ñðåäíåì ÿâëÿåòñÿ óïðóãèì: E   h   mc 2 / y . Ïðè î÷åíü áîëüøèõ è ìàëûõ çíà÷åíèÿõ âåëè÷èíû  ðàçëîæåíèå â ðÿä âûðàæåíèÿ â ôèãóðíûõ ñêîáêàõ â (5.90), ïîçâîëÿåò íàïèñàòü ïðîñòûå ïðèáëèæåííûå ôîðìóëû. Òàê, ïðè   1 èìååì  dEe 8 2  21  7  (mc 2 ) 2  r0 cn ph  (1   )   1   1    . dt 3 h  5  2   (5.94) Â òî æå âðåíÿ äëÿ   1 ìàõîäèí  dEe (mc 2 ) 2 1 5  r02 cn ph  (1   )     ln 2   . dt h   6 (5.95) Íåòðóäíî óâèäåòü, ÷òî ïðèâåäåííûå âûøå ôîðìóëû (5.81) è (5.85) âûòåêàþò èç (5.94), à ôîðìóëû (5.82), (5.86) è (5.88) – èç (5.95). Ðàññìîòðèì òàêæå ñëó÷àé, êîãäà ýëåêòðîí ïîêîèòñÿ â ðàññìàòðèâàåìîé ñèñòåìå. Ïîäñòàâëÿÿ     x  h  / mc 2 â ôîðìóëó (5.90), áóäåì èìåòü   3  15 x   14 x  2 3  x   1  x  dEe    2r02 cn ph h   1  ln( 1  2 x ) 2   . dt 2 x x  2   3(1  2 x )  (5.96) Ïðàâàÿ ÷àñòü (5.96) ìåíüøå íóëÿ ïðè ëþáîì çíà÷åíèè x . Ôèçè÷åñêè ýòî îçíà÷àåò, ÷òî ïîêîÿùèéñÿ ýëåêòðîí ïðèîáðåòàåò ýíåðãèþ (êîìïòîí-ýôôåêò). Ïðè x  1 ôîðìóëà (5.96) äàåò  dEe 8 2  21   r0 cn ph mc 2 x  2 1  x   , dt 3 5   (5.97) â òî âðåìÿ, êàê ïðè x  1 èìååì  dEe 5   r02 cn ph mc 2  ln 2 x    . dt 6  (5.98) 224 5.8. Ýíåðãåòè÷åñêèå ïîòåðè ýëåêòðîíà â åäèíèöó âðåìåíè ïðè ðàññåÿíèè на èçîòðîïíî-ìîíîõðîìàòè÷åñêèõ ôîòîíàõ Ôîðìóëà (5.90) ïîçâîëÿåò âûâåñòè ôîðìóëó äëÿ ñðåäíèõ ýíåðãåòè÷åñêèõ ïîòåðü îäíîãî ýëåêòðîíà ïðè ðàññåÿíèè íà ìîíîõðîìàòè÷åñêèõ ôîòîíàõ ñ ðàâíîâåðîÿòíûì ðàñïðåäåëåíèåì íàïðàâëåíèé äâèæåíèÿ. Ïîñêîëüêó â ôîðìóëó (5.90) âõîäèò ëèøü îäèí óãîë -   , òî, î÷åâèäíî, ÷òî èñêîìîé ôîðìóëîé áóäóò òàêæå çàäàâàòüñÿ ñðåäíèå ïîòåðè îäíîãî ýëåêòðîíà èç ñîâîêóïíîñòè ýëåêòðîíîâ ñ îäèíîêîâîé ýíåðãèåé è ðàâíîâåðîÿòíûì ðàñïðåäåëåíèåì íàïðàâëåíèé äâèæåíèé ïðè ðàññåÿíèè ïàðàëëåëüíûì ïó÷êîì ìîíîõðîìàòè÷åñêèõ ôîòîíîâ. В рассматриваемом нами случае выражение (5.3) для вероятности рассеяния электрона принимает вид (см. Арутюнян, Джрбашян, 1985; Арутюнян, Джрбашян, Никогосян 1988) , (5.99) Умножая правую часть соотношения (5.78) на интегрирование по в интервале , находим нужную формулу и производя , (5.100) где ,(5.101) (5.102) и . (5.103) 225 Здесь через обозначена функция единичного скачка: и . Несмотря на то, что претерпевает разрыв в точке , тем не менее правая часть (5.103) (и следовательно – (5.100)) является непрерывной. Если допустить, что электрон покоится, то, как и следовало ожидать, (5.100) переходит в формулу (5.96). Разложением в ряд из (5.100) можно получить приближенные формулы. Так, при (5.104) имеем . В полученной формуле других ограничений на Если устремить (5.105) , кроме (5.104), не наложено. к нулю, получим первый член разложения (5.97). Если ограничиться первым членом в квадратных скобках в (5.105) и устремить к единице, то придем к результату, найденному в (Feenberg, Primakoff 1948; Гинзбург 1981). При для ультрарелятивистских электронов можно написать . При (5.106) (5.106) совпадает, по сути дела с формулой (2-57) работы (Bliumenthal, Gould 1970). Отличие (если учесть, что члены, пропорциональные в (5.106), важны лишь при ) состоит только в том, что в (2-57) проводится интегрирование по начальной энергии фотона. Кривые, изображающие зависимость энергетических потерь электрона, рассчитанных по формуле (5.100), от энергии фотонов и электрона, приведены на Рис. 5.3 и 5.4. Обращает на себя внимание наличие максимумов в кривых, изображенных энергетические на Рис. потери 5.3. Заметим, электрона при что максимумом рассеянии монохроматических фотонов для значений угла обладают параллельным также пучком . Существование подобого рода максимума может быть использовано также и для планирования 226 эксперимента. Нетрудно, например, теоретически определить значения энергий электронов и фотонов таким образом, чтобы при рассеянии энергетические потерии электронов были наибольшими. Рис. 5.3. Усредненная по углам величина в зависимости от энергии фотонов и электронов. На Рис. комптоновского 5.4 мы рассеяния ограничились и это рассмотрением позволило случая привести обратного результаты в логарифмической шкале. Как хорошо видно из приведенных графиков, при сравнительно малых значениях энергий фотонов и электронов, когда справедливо неравенство (5.104), между величинами и существует линейная зависимость. С ростом энергии электронов и (или) фотонов, эта зависимость нарушается и устанавливается более слабая зависимость, которая соответствует формуле (5.106). 227 Рис. 5.4. Зависимость величины от энергии фотонов и электронов. Заметим, что в работах (Dirac 1925; Feenberg, Primakoff 1948; Bliumenthal, Gould 1970 а также в большинстве, посвященных исследованию данного вопроса) рассмотрены фотоны с постоянной пространственной плотностью. Область применения полученных в настоящей работе формул не ограничена таким требованием. Плотность фотонов в пространстве может меняться произвольным образом, поскольку в формулах фигурирует лишь средняя плотность , которая представляет собой отношение числа фотонов в объеме, где они взаимодействуют с электронами, к этому объему. Энергетические потери фотонов в единицу времени при рассеянии параллельным пучком моноэнергетических электронов и «облаком» хаотически движущихся моноэнергетических электронов с равновероятным распределением направлений движений можно вычислить, соответственно, из формул (5.90) и (5.100), заменив предварительно в них средней плотностью электронов с отрицательным знаком. Тем самым мы будем иметь 228 . Множитель (Bliumenthal, (5.107) , входящий в (5.107), в упомянутой обзорной статье Gould 1970) не учтен. Вместе с тем, там же имеется ряд неправильных утверждений, на которых вкратце остановимся здесь. Так, утверждение о том, что потери энергии фотона (и, следовательно, электрона) в лабораторной системе и в системе покоя электрона равны между собой, является неверным. Величина , как это явствует из вышеприведенных формул (5.90) и (5.107), не является инвариантной величиной. Нельзя также утверждать, что инвариантной является величина . Действительно, снабжая велчины, относящиеся к системе покоя электрона, штрихами, будем иметь . (5.108) При вычислений соответствующих величин для той или иной задачи, должны быть учтены отмеченные здесь несоответствия с широко применяемыми формулами. Это также касается расчетов, которые выполняются по стандартной схеме, разработанной для использования эффекта Сюняева-Зельдовича в практических целях. Как нами уже было подчеркнуто выше, данный эффект представляет большой интерес для рассматриваемой нами задачи, так как позволяет получить постоянную Хаббла сравнительно более независимыми методами. Правда, при использовании этого метода возникает ряд достаточно ощутимых неопределенностей, которые связаны с необходимостью определения физических условий облаков релятивистских электронов, находящихся в скоплениях галактик. 5.9. Отражение излучения от полубесконечной «электронной среды» В теории переноса излучения для практических целей чаще всего используется функция перераспределения, которая усреднена по всем импульсам рассеивающих электронов. Для подобного усреднения следует умножить (5.21) на величину и проинтегрировать по всем возможным импульсам, которые при 229 данном угле рассеяния обеспечивают ненулевую вероятность превращения фотона с частотой x’ в фотон с частотой x: , где через (5.109) обозначено минимальное значение импульса электронов, при котором рассеяние фотона под углом общем случае, когда функция может преобразовать его энергию . В самом определяется формулой (5.21), интеграл (5.109) вычисляется лишь численно. Однако, когда энергия фотона мала (что имеет место, например, в случае фонового излучения), так что эффектом отдачи можно пренебречь, а также в системе покоя электрона дипольное рассеяние заменяется изотропным рассеянием, при релятивистском максвелловском распределении электронов по импульсам , (5.110) мы получаем следующее выражение (Арутюнян, Никогосян 1980; 1989): . (5.111) Здесь - модифицированная функция Бесселя 2-го порядка, а - параметр плазмы. Как нетрудно убедиться, выражение (5.11) зависит от отношения Кривые функции Рис. 5.5 для . (Арутюнян, Никогосян 1980) приведены на . Кривые Рис. 5.5 показывают, что положения максимумов тем больше смещены относительно точки в сторону , чем больше угол рассеяния . Указанные смещения увеличиваются также с уменьшением кинетической энергии электронов). При задается дельта-функцией (увеличением функция перераспределения , т.е. при рассеянии фотона по направлению первоначального движения энергия фотона не меняется. 230 Рис. 5.5. Функция перераспределения рассеяния при различных значениях угла Интегрируя (5.11) по частоте (или, вернее, по отношению частот), можно получить индикатрису рассеяния, которая, как показывают расчеты, оказывается вытянутой назад. Легко видеть, что степень вытянутости индикатрисы увеличивается с увеличением параметра при имеем соответственно (так, ). Таким образом, можно сказать, что из числа вступающих во взаимодействие низкочастотных 231 фотонов наибольшая часть рассеивается в обратном направлении, причем в основном это фотоны, в наибольщей мере увеличившие свою энергию Как и в случае хаотически движущихся моноэнергетических электронов, можно также вычислить функцию перераспределения, усредненную по углу рассеяния. Тогда из (5.111) можно получить (5.112) Полученные функции (5.111) и (5.112) могут быть использованы для решения задач теории многократного рассеяния низкочастотного излучения на свободных электронах. Причем задачи могут быть сформулированы как хорошо известными математическими методами, так и с помощью применения принципа инвариантности Амбарцумяна. Мы здесь рассмотрим одну нестационарную задачу, используя при этом принцип инвариантности (Арутюнян, Никогосян 1989). Введем в рассмотрение величину , который представляет собой вероятность того, что фотон, обладающий энергией момент и падающий в на границу одномерной полубесконечной среды, выйдет из нее после рассеяний в интервале времени заключенной в интервале и будет обладать энергией, . Очевидно, что с помощью этих величин функция отражения будет выражаться следующим образом: . (5.113) Для упрощения задачи будем считать, что взаимодействие фотона с электроном происходит мгновенно, т.е. фотон все время проводит в полете. Обозначим через среднее время, за которое фотон испытывает одно рассеяние. Тогда, применяя принцип инвариантности, мы находим 232 (5.114) , где - символ Кронекера, - вероятность «выживания» фотона при элементарном акте рассеяния. В данном случае число фотонов при рассеянии сохраняется, т.е , однако с целью сохранения общности мы здесь оставляем параметр . Непосредственное решение этой системы уравнений численными методами связано с большими трудностями. Однако тот факт, что в достаточно широком интервале энергии фотона контур коэффициента поглощения является постоянным, упрощает задачу. В указанном интервале вместо (5.114) будем иметь (5.115) . Как нетрудно видеть из системы уравнений (5.115), в искомых величинах можно разделить переменные, зависящие от энергии и от времени. Принимая во внимание это, мы можем написать , (5.116) где . (5.117) Естественно, что . (5.118) Подстановка (5.116) в (5.115) дает , (5.119) 233 (5.120) Нетрудно убедиться также, что решение уравнения (5.119) имеет следующий вид: , где (5.121) и . Таким образом, функция уравнении (5.119) показывает лишь то, что в точке величина разрыв. Учитывая тот факт, что мы рассматриваем случай в имеет , вместо (5.119) и (5.121) можем написать , (5.122) и . (5.123) Теперь, очевидно, что имея предыдущие функции, из уравнения (5.120) мы можем последовательно найти все величины . Однако более удобным является следующий путь решения. Введем в рассмотрение следующую производящую функцию . (5.124) Тогда, учитывая (5.124), из (5.120) и (5.122) получим . (5.125) Далее, применяя к уравнению (5.125) преобразование Лапласа, получаем следующее квадратное уравнение: , где представляет собой образ функции . (5.126) ,а (5.127) Решение уравнения (5.126) имеет вид 234 . (5.128) а обращение этой формулы дает , где (5.129) - модифицированная функция Бесселя 1-го порядка. Здесь следует отметить, что полученная производящая функция при в сущности представляет собой функцию отражения монохроматического излучения от полубесконечной однородной атмосферы (Соболев 1956). Однако для случая перераспределения излучения по частотам функция не имеет такого очевидного физического смысла. В этом случае для решения поставленной задачи необходимо найти величины выражение, полученное для величины . С этой целью , представим в виде бесконечного ряда . (5.130) Обратное преобразование Лапласа позволяет получить из (5.130) , и, следовательно, величины (5.131) определяются следующей формулой: . Таким образом численно вычисляя величины (5.132) , мы полностью решаем поставленную задачу. Очевидно, что имея решение рассмотренной нестационарной задачи, мы легко получим также решение соответствующей стационарной задачи. Для этого необходимо лишь проинтегрировать величины по в пределах от 0 до ∞. Тогда получим . 235 (5.133) Тем самым решение задачи можно считать завершенным. Полученные выражения могут быть использованы для исследования частных и практических задач. 236 ЗАКЛЮЧЕНИЕ Анализ ряда наблюдательных данных, касающихся скорости удаления Луны от Земли, замедлению осевого вращения Земли, увеличению земного радиуса и хаббловскому расширению Вселенной показывает, что все эти явления связаны друг с другом и легко объясняются, если предполагается, что происходит однородное и изотропное расширение пространства на всех масштабах. При этом получает естественное объяснение как чрезмерно быстрое, с классической точки зрения, удаление Луны от Земли, так и необъяснимое хаббловское расширение Вселенной на масштабах порядка одного Мегапарсека и др. Следует отметить исключительно хорошую самосогласованность между наблюдательными данными, полученными в четырех разных областях науки, а именно, методами астрофизики. лазерной Представляет локации, огромный историографии, интерес тот палеогеографии факт, что и указанная самосогласованность не была бы замечена, например, 30-40 лет назад, когда вышеупомянутые наблюдательные величины были известны с большими погрешностями. И именно уточнение методов определения интересующих нас величин позволило придти к такой самосогласованности. Здесь следует особо подчеркнуть одно очень важное обстоятельство. Классическая космология, которая была построена на простейшей гипотезе Большого взрыва, не могла воспринять всерез возможность хаббловского расширения в малых масштабах. Однако со временем проявляется много новых фактов, а также уточняются наблюдательные данные, которые нередко приводят к переосмыслению укоренившихся представлений. То, что хаббловское расширение обнаруживается в масштабах локальной Вселенной, что, строго говоря, противоречит первоначальному представлению о фридмановском расширении Вселенной с однородным и изотропным распределением материи, вынудило сделать некоторые изменения в общей картине наших представлений. Необходимость поисков путей согласования существующих представлений с новыми данными возникла и после открытия эффекта ускорения расширения Вселенной. Несмотря на некоторые различия между существующими сценариями расширения, на сегодняшний день можно считать общепринятым то, что более 70 237 процентов плотности энергии-материи Вселенной заключено в «темной энергии», которая регулирует инфляционную фазу расширения. Обычная барионная материя составляет лишь 4 процента общей плотности. Универсальное однородное и изотропное расширение пространства, которое описывается преобразованием равномерного увеличения пространственного масштаба, как нетрудно увидеть, должно быть ускоряющимся. Поэтому, можно сделать вывод о том, что факт присутствия хаббловского расширения в малых масштабах неминуемо приводит к физической картине ускоряющегося расширения Вселенной, что было найдено также и другими методами. Поэтому возникает естественный вопрос: как будет проявлять себя ускоряющееся расширение в малых масштабах, например, в объемах, которые заняты теми или другими космическими объектами, принадлежащими различным иерархическим уровням космического мироздания. Поскольку современная наука считает, что более 70 процентов плотности энергии-материи заключено в «темной энергии», то было бы странным, если бы она не имела влияние на формирование «обычного населения» Вселенной, состоящего из барионной материи. Уже тот факт, что хаббловское расширение наблюдается в масштабах Местной Группы галактик, то есть в масштабах до одного Мпк, ставит перед исследователями достаточно серьезную проблему, так как линейные размеры некоторых cD галактик превышают этот предел. Поэтому, кажется естественным, основываясь на гипотезе об универсальном расширении, которое действует на всех пространственных масштабах, сделать попытку моделирования поведения физически реальных объектов, учитывая законы физики, которые регулируют их существование. Одним из наиболее важных, даже ключевых, в некотором смысле, моментов обсуждения такой физической картины является наиболее точное описание поведения материи под воздействием различного рода сил, каковыми являются все известные силы в сочетании с хаббловским ускорением, расширяющим пространство. Не имея точное представление, как именно «темная энергия» расширения пространства превращается в энергию, заключенную в материю, мы имеем возможность лишь предложить некоторую систему гипотез, не имеющих внутренние противоречия, которые основываются на известных законах современного естествознания, а 238 также на наблюдательных фактах, требующих объяснение. Сконструированные таким образом физические модели могут быть использованы как для проверки других известных фактов и закономерностей, так и для предсказания новых. Простейшим примером для рассмотрения может служить гравитационно связанное тело, плотность которого зависит только от радиуса. Учитывая, что ускоренное расширение пространства, по сути дела, совершает работу, следует, в первую очередь, понимать, куда идет соответствующая энергия или на что она расходуется. С другой стороны, рассматривая данную физическую картину, мы должны также учесть то, что расширение свободного пространства коренным образом отличается от расширения наполненного веществом пространства, так как физические силы, ответственные за цельное существование объектов, которые наполняют данный объем пространства, связывая между собой частицы материи, препятствуют расширению как физического объекта, так и пространственного масштаба в данном объеме. Мы называем данный эффект явлением вмороженности пространственного масштаба в веществе. Эффект, который предсказан на основе сопоставления существующих физических сил, задерживает увеличение пространственного масштаба, а также процесс тех физических изменнений, которые следуют за увеличением пространственного масштаба. Очевидно, что гипотеза о вмороженности пространственного масштаба требует дальнейшего анализа и проверки с помощью наблюдательных данных. С физической точки зрения понятно, что чем больше масса объекта, тем больше задерживаются физические изменения в данном объеме. При такой постановке задачи и учитывая, что в конечном счете вещество должно подчиняться закону хаббловского расширения таким же образом, как и отдельные галактики в больших масштабах, можно вычислить количество той энергии, которая передается объекту, которая не подчиняется закону расширения вследствие различных сил, поддерживающих его цельное состояние. Для гравитационно связанного объекта данная энергия может быть оценена вычислением разницы потенциальной энергии объекта в начальном состоянии и в состоянии, которое он приобрел бы подчиняясь хаббловскому расширению без какой-либо задержки. То есть, мы должны вычислить количество «темной 239 энергии», которая превращается во внутреннюю потенциальную энергию данного объекта. Тем самым уменьшается абсолютное значение (отрицательной) потенциальной энергии, что снижает его запас стабильности, постепенно переводя его в состояние нестабильности из-за излишка внутренней (потенциальной) энергии. Освобождение от энергии может быть с помощью излучения или выброса некоторой части собственного вещества в виде сгустков различных масс, вплоть до распада первоначального объекта на две части. Простой расчет показывает, что, например, объект с массой скопления галактик за хаббловское время может выбросить сгустки материи с общей массой примерно в 103 масс нашей Галактики. Следовательно, вследствие описанного процесса, при котором благодаря трансформации «темной энергии» в потенциальную энергию протоскопления выбрасываются его части, обеспечивается формирование скоплений галактик за хаббловское время. Таким же способом можно вычислить количество трансформированой в потенциальную энергию различных космических объектов «темной энергии». Здесь, конечно, остается открытым вопрос о том, насколько абсолютизирована задержка увеличения пространственного масштаба в объемах, занимаемых объектами. Однако, проверка и уточнение этой гипотезы могут быть сделаны на основе сравнения с наблюдательными данными, что качественно рассматривается в настоящей диссертационной работе, однако более подробное количественное моделирование не выходит в ее рамки. Но в любом случае можно прийти к важному выводу о том, что в ходе эволюции Вселенной под влиянием «темной энергии» происходит последовательный распад или постепенное раздробление космических объектов, вследствие чего в рамках любого иерархического уровня мироздания увеличивается относительное количество объектов наименьших масс. Например, в мире галактик функция светимостей со временем становится круче в слабом конце. К более неожиданным, с точки зрения классической космогонии, вывоодам приводит рассмотрение задачи о влиянии «темной энергии» на атомные ядра. В силу того, что в данном случае не имеется точная зависимость сильных взаимодействий от расстояния между нуклонами, не может быть выполнена 240 аналогичная оценка. Однако понятно, что, если «темная энергия» взаимодействует с атомными ядрами, и в ядерных масштабах происходит увеличение пространственного масштаба, то, в любом случае, в ходе эволюции Вселенной должна происходить дестабилизация атомных ядер. Наиважнейшей особенностью структуры атомного ядра, на наш взгляд, является существование энергии связи, что резко отличает гравитационные и сильные взаимодействия. То, что в атомных ядрах некоторая часть массы барионов превращается в энергию, делает ситуацию с одной стороны уникальной, с другой стороны – качественно описуемой. С физической точки зрения понятно, что вливание «темной энергии» в ядро должно уменьшить абсолютное значение энергии связи в любом атомном ядре. Отсюда следует чрезвычайно важный вывод о том, что в ходе эволюции Вселенной уменьшается энергия связи атомных ядер. Этот вывод приводит к другим физическим заключениям, которые могут иметь далеко идущие последствия. Во-первых, уменьшение энергии связи неизбежно приводит к увеличению массы этих ядер, то есть, по сути, некоторая часть «темной энергии» трасформируется в барионную массу, что увеличивает массу данных объектов. Во-вторых, понятно, что вследствие уменьшения энергии связи любое ядро рано или поздно должно становиться нестабильным и перейти в ранг радиоактивных. Тем самым должно увеличиться число ядер с меньшими массами, в том числе водорода. А это означает, что со временем должно наблюдаться уменьшение металличности. В-третьих, учитывая тот факт, что вмороженность в веществе больше сохраняется в объектах с большими массами, приходим к выводу, что при остальных равных условиях металличность быстрее уменьшается в объектах с меньшими массами. Например, в случае галактик, содержание тяжелых элементов быстрее всего падает в карликовых иррегулярных галактиках. Еще на одном выводе следует остановиться чуть более подробнее. Он касается нашего заключения об уменьшении энергии связи и распада атомных ядер с ходом эволюции Вселенной. Нетрудно догадаться, что при обратном отсчете времени должно произойти обратный процесс – увеличение энергии связи с соответствующим уменьшением средней массы адронов, а также увеличение 241 верхнего предела количества нуклонов в существующих ядрах. Другими словами, в космологическом прошлом а также в тех объемах локальной Вселенной, где в вещество вморожен все еще малый пространственный масштаб, по всей видимости, распространенность атомных ядер имеет совершенно другое распределение, причем по сравнению с современным составом легкие элементы должны быть в дефиците, а тяжелые – в избытке. Учитывая также, что вся наблюдаемая материя во вселенной структуризирована, в основе чего лежит ее ядерное составляющее, а также тот факт, что все известные космические объекты сами построены таким образом, что показывают положительный градиент плотности к геометрическому центру, мы можем сделать следующее заключение. В отдельно взятом объекте может иметь место также и градиент пространственного масштаба, что помимо увеличения обычной плотности материи обеспечивает также существование материи со свойствами космологического прошлого Вселенной, то есть материи, которая характеризуется большей металличностью, существованием ядер с большими атомными числами, а также с меньшими массами при одинаковых атомных числах, чем мы видим в наблюдаемой части локальной Вселенной. Несмотря на то, что данное заключение имеет интуитивно- феноменологический характер, оно, тем не менее, входит в логически непротиворечивую цепь физических рассуждений и, поэтому, может быть использовано для предсказания наблюдаемых явлений. И именно с помощью поиска предсказанных явлений мы сможем проверять состоятельность приведенного физического заключения. Еще одним немаловажным выводом может считаться то, что учет структурных особенностей материи приводит к совершенно новой физической картине, когда мы рассматриваем большие накопления вещества. В классической трактовке при рассмотрени самогравитирующих систем в качестве главного определяющего фактора обсуждается лишь гравитационные свойства материи и совершенно игнорируются ее структурные особенности. Однако такое пренебрежение может быть оправдано лишь в том случае, если предварительно доказано, что их роль ничтожно мала. Если же «темная энергия», так сказать, работает на всех масштабах и проникает во все, в том числе, занимаемые отдельными ядрами и элементарными частицами объемы пространства, то 242 пренебрежение взаимного воздействия атомных ядер и «темной энергии» может привести к заведомо неправильным результатам. Если согласно полученной нами физической картине в ходе эволюции происходит а) увеличение пространственного масштаба, б) уменьшение энергии связи атомных ядер и увеличение их массы, в) уменьшение атомного числа максимально возможного для существования ядра, то при большом накоплении вещества, что сопровождается формированием все более плотных областей, по всей видимости, процесс должен пойти в обратном направлении. Тогда мы должны наблюдать возврат энергии сжатия в общее поле или к источнику «темной энергии» с соответствующим уменьшением пространственного масштаба и уменьшением средней массы нуклонов в атомных ядрах. Но если такая картина на самом деле соответствует действительности, то при накоплении большого количества вещества, которое при классической трактовке должно было перейти в фазу «черной дыры» вследствие самогравитации, при таком положении дел переходит в другую фазу существования, представляющей собой энергию. Понятно, что истинный механизм преобразования материи в энергию и наоборот благодаря этим процессам, пока еще неизвестен. Однако чисто качественные предсказания данного сценария могут быть проверены с помощью наблюдательных данных. Необходимые данные могут быть получены с помощью исследования объектов, принадлежащих различным иерархическим уровням мироздания, которые теми или иными способами сохранили отпечатки тех физических условий и свойств материи, о которых было упомянуто здесь. Такие отпечатки могут быть найдены, например, в кинематике и морфологическом составе галактик в скоплениях, а также в корреляции морфологии галактик с расстоянием от места ее рождения. Мы можем искать физически реальные отзвуки процессов формирования объектов также рассмотрением, например, химического состава космических объектов, которые отличаются друг от друга массой (степень задержки и вмороженность пространственного масштаба), возрастом (начало нового этапа расширения в качестве данного объекта), проявлениями различных видов активности (выбросы вещества, взрывы, которые могут быть результатом накопления «темной энергии» внутри объекта), а также много других данных, 243 которые либо не имеют физическое объяснение, либо интерпретируются с помощью искусственных, созданных специально для данного случая сценариев. С этой точки зрения очень важными оказываются наблюдательные данные о металличности космических объектов и систем, а также – в зависимости от места в данной системе, части которой сформированы в течение некоторого отрезка времени. В качестве таких фактов следует, в первую очередь, привести, например, следующие наблюдательные закономерности: А. Металличность галактик коррелирует с их массой – чем больше масса галактики, тем выше ее металличность; Б. Металличность квазаров коррелирует с их красным смещением – чем больше красное смещание, тем выше ее металличность; В. Отрицательный градиент металличности в галактиках – чем ближе к центру, тем выше металличность. Даже при поверхностном анализе этих данных можно убедиться, что именно такая картина должна быть вырисована при рассматриваемой нами механизме расширении пространства, которому следуют все объекты, состоящие из обычного вещества. В случае А мы имеем дело с предсказанием о том, что более массивные объекты сильнее противостоят расширению и меньший пространственный масштаб дольше остается вмороженным в вещество. Поэтому металличность в более массивных галактиках больше, чем в карликовых. В современной космологии чрезмерно широко распространено мнение о том, что карликовые галактики с предельно низким содержанием тяжелых элементов являются носителями первоначального химического состава Вселенной. Согласно той концепции, которую мы развиваем и защищаем здесь, карликовые галактики с предельно низкой металличностью, являются теми сгустками вещества, которые перенесли наиболее существенные изменения пространственного структурные масштаба. изменения Другими под словами, влиянием карликовые галактики наиболее адекватно реагируют на процесс расширения пространства. Поэтому, если из одного сгустка протогалактического вещества почти одновременно начинается формирование галактик различных масс, то следует ожидать, что эволюция материи, в смысле распространенности химических 244 элементов, быстрее произойдет в галактиках с меньшими массами. Более того, придерживаясь этой же концепции, мы можем также констатировать, что при остальных одинаковых условиях быстрее должны эволюционировать те объекты, которые располагают ощутимым моментом вращения. Вращательный момент создает квазисилу, которая работает против силы гравитации и, поэтому, облегчает работу «темной энергии». Случай Б наиболее прозрачно демонстрирует изменение металличности в ходе эволюции Вселенной. Тот факт, что квазары представляют собой наиболее ранние стадии эволюции галактик, независимо от их космологического или некосмологического происхождения, делает их прекрасным индикатором эволюции химического состава в зависимости от эволюции самих галактик. И поэтому, факт увеличения металличности квазаров, в зависимости от красного смещения, прямо указывает на уменьшение данного параметра в ходе эволюции. Хорошо исследованная закономерность В, на наш взгляд, неявным образом указывает на правомерность двух наших утверждений, а именно, на то, что звездное население галактик формируется рекуррентными выбросами из ядра и, что в ядре сохраняются физические условия для обеспечения высокой металличности. Если продуктом предыдущего распада является некоторый сгусток, который потенциально может служить в качестве протогалактики, то можно описать следующий сценарий исходя из общефизических соображений, а также привлекая для этой цели «темную энергию». Работа последней, как уже заметили выше, приводит к тому, что со временем нарушается энергeтический баланс внутри сгустка, вследствие чего из главного тела протогалактики посредством спонтанного распада отделяются некоторые порции вещества, которые носят с собой лишнюю энергию. Если протогалактика не обладает ощутимым моментом вращения, то процесс имеет более или менее изотропный характер. Если же объект обладает большим спином, то в экваториальной плоскости добавляется центробежный эффект, что во много раз увеличивает возможность отрыва частей основного тела. При этом либо происходит усиление диссипативного-распадного процесса отрыва вещества во всей экваториальной области, вследствие чего звездное вещество 245 равномерно испаряется в экваториальную плоскость галактики, либо в экваторе происходит струйное извержение внутреннего вещества основного тела. В силу закона сохранения момента инерции струя начинает отставать от твердотельного вращения, постепенно принимая форму спирального рукава. По всей вероятности, вследствие эффекта отдачи, аналогичная струя образуется также и в обратном направлении, что обеспечивает формирование общеизвестной спиральной структуры. Нетрудно убедиться, что такой механизм формирования галактик неизбежно приводит к формированию градиента металличности, так как чем позднее и/или чем глубже расположены слои в основном теле, из которых формируются звезды, тем, в среднем, последние ближе расположены к основному телу и тем выше должна быть их металличность. Таким образом, с одной стороны, выброшенный сгусток материи содержит огромное количество потенциальной энергии, которая в ходе расширения вещества должна освобождаться, с другой стороны, состав атомных ядер отличается от среднего состава, который уже установился для внешних слоев объектов данной области пространства, физические характеристики которых мы получаем с помощью наблюдений. А это означает, что вещество, которое в момент наблюдений локализовано в области выброса, должна быть характеризована высокой металличностью и большим энерговыделением. Такими являются объекты, принадлежащие плоскому составляющему дисковых галактик, или звездное население первого типа. Как известно, звездное население второго типа состоит из сравнительно более холодных звезд, которые, не отличаются интенсивным энерговыделением. К тому же, звездное население второго типа характеризутся очень низким содержанием тяжелых элементов. Здесь наблюдается сравнительно отрицательный градиент металличности, который может быть интерпретирован таким же образом как в случае звезд дискового составляющего. Разница лишь в том, что процесс распада и/или выброса вещества в данном случае происходит изотропно и более умеренно. Тем не менее, те звезды (или вещество, из которого формируются звезды), которые выброшены раньше, статистически должны быть дальше от центра галактики и сравнительно менее металличны. 246 В поддержку описанного механизма формирования звездного населения галактик можно привести множество других наблюдательных данных, но здесь мы ограничимся лишь следующими двумя. Заметим во первых, что диссипативнораспадной отрыв звездного вещества от основного тела, по всей видимости, происходит от внешних слоев, где масштаб расширения пространства больше, чем во внутренных слоях. Поэтому звезды, сформированные диссипативным процессом характеризуются меньшей металличностью, и ими же формируется население второго типа или сферическое составляющее. С другой стороны, то вещество, которое выбрасывается из глубоких слоев основного тела, где значение пространственного масштаба намного отстает от его значения вне основного тела, происходит интенсивное освобождение от внутренней энергии, а металличность вещества намного выше. Такими являются объекты звездного населения первого типа, в числе которых очень много также горячих гигантов. Большая энергетика выброшенного вещества является причиной также образования большого количества диффузной материи, которая сопутствует взрывы и распады, происходящие в плоской составляющей. Другой наблюдательный факт связан со структурными особенностями спиральных галактик, которые по форме рукавов разделяются на классические и фрагментарные типы. Если классические спиральные галактики отличаются хорошо сформированными ветвями, которые начинаются в областях ядра или в противоположных краях перемычки и без каких-либо разрывов продолжаются до самых окраин галактики, то фрагментарные спиральные галактики отличаются тем, что их ветви состоят из отдельных кусков или фрагментов, которые, находясь в плоскости галактики, тем не менее не составляют картину полноценной ветви. Если придерживаемся струйного формирования данных ветвей, то возникает такое впечатление, что при образовании фрагментарных ветвей несколько раз произошло прекращение истечения вещества в струе, вследствие чего оразованный фрагмент ветви успел отдалиться от источника струи – ядра, а затем снова начинается истечение и формирование следующего фрагмента. Возникает естественный вопос о том, когда же может возникнуть такая картина. Ответ также достаточно прост: фрагментарный узор возникает в том случае, когда накопление добавочной энергии 247 в ядре вследствие трансформации «темной энергии» в потенциальную энергию происходит медленнее, чем требует сохранение истечения вещества через струю. А согласно формуле (1.28), при остальных равных условиях накопление внутренней энергии зависит лишь от массы объекта: чем больше масса, тем больше также количество энергии, накопленной внутри объекта. И действительно, наблюдательные данные свидетельствуют о том, что масса фрагментарных спиральных галактик, в среднем, в 1.5 раза меньше массы галактик с классическим узором спиральных ветвей. С этой точки зрения, можно сказать, галактики с фрагментарными спиральными ветвями являются промежуточным звеном между классическими спиральными галактиками и неправильными галактиками. Таким образом, мы приходим к выводу, что при формировании галактик поздних типов, кроме основной роли ускоренного расширения под воздействием «темной энергии», очень большую роль играет также вращательный момент первичного сгустка вещества, из чего формируется галактика. Здесь в качестве поддерживающего факта следует привести также хорошо известную закономерность увеличения относительного количества газа и пыли при переходе к более поздним классам галактик, каковыми являются иррегулярные галактики с характеристиками HII областей. Тот факт, что вращательный момент галактик в формировании морфологии этих объектов играет очень большую роль с самого начала их существования, что ярко выражено сформированных врожденности в физических по данного характеристиках современным этих представлениям, физического явления. Мы объектов, поднимает не вполне проблему делаем никаких количественных сравнений с микромиром, но хотелось бы отметить, что не было большим потрясением для физики принятие квантового эффекта спина элементарных частиц как нечто прирожденное и неотделимое для них, так как иначе не имели бы ту физическую картину, которую мы наблюдаем. К чему же может привести возможность существования врожденного вращательного момента с самого начала формирования космических объектов? Выше мы обсудили вопрос о формировании морфологии отдельных галактик при различных значениях первичного вращательного момента отдельной галактики. Но сама галактика 248 формируется из какого-то сгустка вещества, который, в свою очередь, является продуктом распада (выброса) из сгустка более высокого иерархического уровня, которое условно назовем протоскоплением. Если вращательный момент является врожденным явлением, то выброшенная из протоскопления протогалактика должна характеризоваться некоторым (нулевым, малым или большим) вращательным моментом, который, по логике вещей, впоследствии каким-то образом трасформируется в его орбитальный и собственный момент вращения или спин. Если первоначальный момент мал, то как орбитальный, так и собственный моменты вращения данного объекта должны быть небольшими. Тогда должны формироваться галактики, которые не уходят далеко от места рождения и не обладают быстрым вращением. Как нетрудно видеть, таковыми являются эллиптические галактики, близко расположенные к центру скопления или к центральной галактике. При большом начальном моменте вращения, будущая галактика может приобрести как значительное собственное вращение, что необходимо для формирования галактики поздних классов, так и значительный орбитальный момент, который позволит будущей галактике удаляться от своего места формирования на большие расстояния. Именно этот механизм, на наш взгляд, обеспечивает сегрегацию галактик по морфологиям в скоплениях. Более того, данный физический механизм достаточно хорошо объясняет также абсолютное преобладание галактик поздних классов в общегалактическом поле вне скоплений галактик. Понятно, что если протогалактики формируются вследствие распада протоскопления, то, в соответствии с описанным выше механизмом, именно будущие галактики поздних классов имеют наилучшие шансы удаления от материнского объекта на такие расстояния, чтобы считаться объектами общего поля. В связи со сказанным выше хотелось бы остановиться еще на одном, на наш взгляд, заблуждении приверженцев классической космогонии галактик. Речь идет о якобы имеющемся место определяющей роли окружения на физические характеристики отдельных объектов. В научной литературе нередко обсуждается вопрос о том, как может формироваться морфология галактик в плотной или разреженной среде, а также возможность трансформации галактик поздних 249 морфологических классов в более ранние, если они попадают в более плотную, вириализированную среду. Правда, все чаще звучит вопрос «nature or nurture?» (смысл лучше всего дается выражением «прирожденность или приобретенность?»), что указывает на проблематичность широко распространенного мнения о принципиальности внешнего воздействия. Мы придерживаемся мнения, что морфология галактик определяется такими начальными физическими характеристиками протогалактики, какими являются масса и вращательный момент. Если формирование галактик действительно происходит согласно описанному сценарию, то следует учитывать, что выброшенный из протоскопления сгусток вещества, который по своим первоначальным физическим характеристикам (в первую очередь, массой или «адронным числом» и вращательным моментом) может трансформироваться в галактику, и может находиться в различных стадиях пространственного масштаба. Чем меньше масштаб в момент выброса, тем больше энергия связи атомных ядер вещества выброшенного сгустка, тем ближе по своим свойствам это вещество к материи космологического прошлого нашей Вселенной. С этой точки зрения (но не только) представляет огромный интерес выявление истинного пространственного распределения квазаров. То, что они представляют абсолютным наиболее ранние большинством стадии эволюции исследователей. Это галактик, принимается позволяет исследовать физические свойства вещества с целью построения эволюционной цепи. Тот факт, что они показывают высокую металличность, несомненно должен быть учтен при таких попытках. Не все астрономы пришли к единому мнению по поводу их местонахождения. Приводятся факты в пользу как их локального, так и космологического происхождения. В первом случае, естественно, красное смещение считается явно аномальным, во втором случае – явно космологическим, обусловленным хаббловским расширением Вселенной. Но истина здесь кажется половинчатой в обоих случаях. Нет сомнения, что очень далекие объекты, в силу закона Хаббла, обладают большими значениями красного смещения. Но выброшенные из ядер массивных галактик сгустки вещества, в которых вморожен пространственный масштаб, также могут 250 обладать аномальным красным смещением, пока их наблюдаемые области не достигли того масштабного фактора, который доминирует в свободном пространстве в данной области. Из-за несоответсвия значения данного фактора внутри и вне сгустка вещества, в рамках данной концепции о формировании космических объектов, мы наблюдаем три основные свойства квазаров – интенсивное энерговыделение, компактность объекта, большое красное смещение. Приведенные нами результаты анализа подсказывают, что некоторая часть квазаров может иметь локальное происхождение. Несмотря на то, что использована неполная выборка объектов, можно сделать некоторые, по крайней мере, предварительные выводы. Полученные результаты могут быть интерпретированы в контексте гипотезы о том, что мы наблюдаем квазары как космологического (квазары первого или предыдущего поколения, которые являются ровесниками локальных галактик), так и локального (квазары второго или нынешнего поколения) происхождения. Последние являются будущими галактиками, то есть существование локальных квазаров означает, что в настоящее время продолжается образование галактик, причем вновь рожденные галактики являются карликовыми. Такой вывод очень важен как с космогонической точки зрения, так и в мировоззренческом смысле. Этот вывод следует рассматривать совместно с данными о существовании давно уже сформированных галактиках с рекордными значениями красного смещения, что противоречит существующим теориям. Причем то, что до последнего времени астрономы ничего не знали о «взрослых» галактиках с большим значением красного смещения, имело лишь техногенную причину – не было подходящей методики для их выявления. Для открытия галактики с z~10 потребовалось 87 часов наблюдательного времени телескопа «Хаббл». Но это означает, что население «взрослых» галактик существовало уже через 500 миллионов лет после Большого взрыва. Парадокс может быть разрешен с привлечением рассматриваемого нами здесь механизма образования космических тел с учетом двух особенностей. Во-первых, мы считаем, что этот процесс всегда происходил и происходит с помощью распада материнских объектов, когда формирование новых объектов является результатом рекуррентных выбросов сгустков вещества с прирожденными физическими свойствами, в том числе, 251 полным количеством барионного вещества и моментом вращения. Во-вторых, этот процесс происходит благодаря работе «темной энергии» хаббловского расширения пространства, вследствие чего постепенно увеличивается масштабный фактор, а материя следует за этим расширением с определенной задержкой, что зависит от массы данного сгустка. Тогда следует ожидать существование как сформированных галактик с большими значениями красного смещения, так и квазаров в локальной Вселенной. Очевидно, что для более подробного рассмотрения данной задачи следовало бы пользоваться специально созданной теорией или моделью. К сожалению пока еще нет ни теории, ни модели, и мы попытаемся строить физическую картину, которая являясь в большей степени феноменологической, тем не менее должна быть самосогласованной и, по возможности, обладающей внутренними ресурсами, позволяющими сделать предсказания. В данном случае, на наш взгляд. приходится констатировать, что в наблюдаемой Вселенной в любой период времени мы можем найти галактики всех возрастов. То, что мы оперируем таким понятием, как вмороженность масштабного фактора в вешестве, является простым учетом того, что действуют две противоположные силы, и что любой объект сохраняет свою цельность, пока количество разрушающей внутренней энергии не перевалило за некоторое критическое значение. Но именно это понятие позволяет придти к выводу, что внутри массивных объектов вещество может сохранить такие свойства, которые были свойственны данному веществу в далеком космологическом прошлом. Ввод такого понятия позволяет объяснить как зависимость металличности от массы галактики и формирование градиента металличности в отдельных галактиках, так и возможность выброса из галактических ядер таких объектов, которые по своим физическим свойствам идентичны с космологическими квазарами. Следует отметить, что вывод о формировании новых галактик в локальной Вселенной подсказывает решение также и другой проблемы, которая известна как проблема избытка голубых слабых галактик. Она состоит в том, что при переходе к более слабым объектам количество голубых галактик растет гораздо быстрее, чем должно было быть согласно расчетам, если в качестве исходных данных берется 252 состав локальных галактик. Самое интригующее то, что в случае красных галактик расхождений с теоретическими оценками не наблюдается. Для разрешения этой проблемы было испробовано множество различных эволюционных сценариев. Однако, кроме поиска искусственных сценариев эволюции, было также отмечно, что наблюдаемая картина могла реализоваться и в том случае, если недооценено истинное количество голубых галактик в локальной Вселенной. Однако она полностью исчезает, если учитывается, что вновь рожденные галактики, которые в основном являются карликовыми, обладают аномальным красным смещением, которое постепенно исчезает, по ходу стремления масштабного фактора к значению, которое достигнуто свободным пространством в данном объеме Вселенной. И именно эти галактики, которые отличаются своим высокоэнергетическим спектром и должны были быть учтены в списке локальных голубых галактик, поскольку находятся в локальной Вселенной, и вследствие их аномального красного смещения считаются находящимися на космологических расстояниях и не учитываются при подсчете локальных голубых галактик (см. также формулы 4.17 – 4.19). Очевидно, что существующая концепция формирования космических объектов претерпевает огромные трудности, так как любое новое открытие ставит перед ней новые и почти непреодолимые задачи. Создается такое впечатление, что мы наблюдаем современную геоцентрическую систему Птоломея, которая по ходу времени требует введение все новых эпициклов, чтобы предсказания модели соответствовали результатам наблюдений. А это, как подсказывает история науки, является неотъемлимым признаком неправильно построенной концепции или, по крайней мере, существования в ее устоях принципиально неисправимых изъянов. Предложенная здесь концепция, по сути, является дальнейшим развитием бюраканской космогонической концепции, выдвинутой в свое время Амбарцумяном, с учетом возможности эффекта всемасштабного универсального ускоряющегося расширения пространства. Добавление именно этого эмпирического эффекта, который был открыт для крупномасштабной структуры Вселенной, а также на основе наблюдательных данных расширения в планетарном масштабе и дало возможность интерпретации многих явлений на всех 253 иерархических уровнях единым подходом. Некоторые выводы, которые являются естественным результатом применения наших знаний о существовании «темной энергии» для всех пространственных масштабов, приводят к принципиально новым идеям об эволюции физических свойств материи во Вселенной. Нет сомнений, что эти выводы должны быть проверены и перепроверены другими методами, однако само их появление, которые вводят в рассмотрение совершенно новые механизмы взаимного влияния и дополнения «темной энергии» и обычной барионной материи, открывает широкие перспективы исследования всех эволюционных процессов во Вселенной. Поскольку вышеупомянутые выводы касаются многих физических аспектов свойств вещества, то сами пути проверки также многочисленны. Мы не ставили себе целью искать побольше путей для доказательства построенных на основе этих выводов гипотез, так как для этого требуется очень большая и кропотливая работа, которая по содержанию и ценности, на наш взгляд, будет равна многим диссертационным работам. Тем не менее, на основе анализа различных физических свойств космических объектов и их систем, а также наблюдаемых астрофизических явлений, мы приходим к выводу, что данная физическая концепция не противоречит этим данным. Одним из перспективных направлений исследований могло бы стать целенаправленный поиск выявления аномального красного смещения у молодых объектов, что, несомненно, сопряжено с большими трудностями. Для этой цели может быть использован эффект Сюняева-Зельдовича, который позволяет более или менее независимым путем определить постоянную Хаббла. Но применение этого эффекта для указанной цели также требует большой предварительной работы. И одним из важнейших вопросов, который должен быть решен для практического применения данного эффекта, является уточнение математического формализма, который должен удовлетворять требованиям физической задачи. В данном случае должна быть рассмотрена задача теории переноса излучения с соответствующей функцией перераспределения излучения по частотам, которая определена в настоящей диссертационной работе. Однако задача, на самом деле, сложнее и зависит от многих параметров, без точного определения которых нельзя гарантировать необходимую точность окончательных 254 результатов. Не случайно, что в «эру монотонного уменьшения» хаббловской константы именно с применением эффекта Сюняева-Зельдовича были получены ее наименьшие значения – до 30-40км/сек в Мпк. То, что можно было получить такие низкие значения, могло быть как физическим эффектом разделения космологического и аномального красных смещений, так и результатом возможности манипулировать различными параметрами для получения желаемого значения. В любом случае задача нуждается в более детальном и адекватном исследовании как для вышеупомянутой цели, так и потому, что представляет самостоятельный интерес. Автор считает своим приятным долгом отметить имена тех людей, которые так или иначе были связаны с выполнением этой работы. В первую очередь хотелось бы отметить очень благосклонное отношение академика В.Амбарцумяна к первым статьям автора данного направления. Автор глубоко признателен всем А.Т.Каллогляну, своим М.Биернаке, соавторам П.Флину, – А.Г.Никогосяну, А.М.Микаеляну, за Е.Г.Никогосян, плодотворное сотрудничество и многократние дискуссии. Хочется также отметить не очень продолжительное но очень полезное сотрудничество с В.А.Джрбашяном. Следует особо отметить роль Э.С.Парсамян, которая постоянно интересовалась состоянием работы и часто критиковала автора за медлительность. Хочу поблагодарить В.Г.Арутюняна и Е.Г.Никогосян за помощь при подготовке рисунков работы. Автор признателен также всем участниам общего семинара Бюраканской обсерватории, на заседаниях которого общие положения данной работы были представлены и обсуждены многократно. 255 ËÈÒÅÐÀÒÓÐÀ Abell, G., Corwin, H., Olowin, R., 1989, “A catalogue of Rich Clusters of Galaxies”, Astrophys. J. Suppl., 70, 1-138. Afflerbach, A., Churchwell, E.,Werner,M.W., 1997, “Galactic Abundance Gradients from Infrared Fine-Structure Lines in Compact H II Regions”, Astrophys.J, 478, 190205. Aharonian, F.A., Atoyan, A.M., Compton scattering of relativistic electrons in compact X-ray sources, 1981, Astrophys. Sp. Sci., 79, 321-336. Albert, C.E., Morgan, W.W., White, R.A., 1977, “cD galaxies in poor clusters. II.‟, Astrophys. J., 211, 309-310. Andrievsky, S. M., Kovtyukh, V. V., Luck, R.E., Lépine, J. R. D., Bersier, D., Maciel, W.J., Barbuy, B., Klochkova, V. G., Panchuk, V. E., Karpischek, R. U., 2002, “Using Cepheids to determine the galactic abundance gradient. I. The solar neighbourhood”, Astron. Astrophys., 381, 32-50. Andrievsky, S. M., Kovtyukh, V. V., Luck, D.E., Lépine, J. R. D., Maciel, W. J., Beletsky,Yu. V., 2002, “Using Cepheids to determine the galactic abundance gradient. III. First results for the outer disc”, Astron. Astrophys., 392, 491-499. Andrievsky, S. M., Luck, R. E., Martin, P., Lépine, J. R. D., 2004, “The Galactic abundance gradient from Cepheids. V. Transition zone between 10 and 11 kpc”, Astron. Astrophys., 413, 159-172. Àìáàðöóìÿí, Â.À., 1947, Ýâîëþöèÿ çâåçä è àñòðîôèçèêà, Èçä.ÀÍ, Åðåâàí. Àìáàðöóìÿí, Â.À., 1956a, ÄÀÍ Àðì.ÑÑÐ, 23, 161. Àìáàðöóìÿí, Â.À., 1956b, Èçâ. ÀÍ ÀðìÑÑÐ, ñåð. ôèç.-ìàò. íàóê, 9, 23. Àíáàðôñí‡ì, Â.À., 1957, â ðá. “Íåðòàôèîìàðìøå çâåçäø”, Èçä. ÀÍ ÀðíÑÑÐ, Åðåâàì. Àìáàðöóìÿí, Â.À., 1958à, Èçâ. ÀÍ ÀðìÑÑÐ, ñåð. ôèç.-ìàò. íàóê, 11, 9. Àìáàðöóìÿí, Â.À., 1958b, ÄÀÍ Àðì.ÑÑÐ, 26, 73. Ambartsumian, V.A., 1958c, in “La Structure et l‟Evolution de „Univers, Institute International de Physique Solvay”, ed.R. Stoops, Bruxelles, 241. Ambartsumian, V.A., 1961, “Instability Phenomena in Systems of Galaxies”, Astron. J., 66, 536-540. 256 Ambartsumian, V.A., 1964, ”The Structure and Evolution of Galaxies”, Interscience Publishers, London-NY-Sydney, 1. Ambartsumian, V.A., 1965, “Structure and Evolution of Galaxies, Proc. Thirteenth Conf. Phys., Univ. Brussels, 1 (Wiley, Interscience,). Ambartsumian, V.A., 1968, IAU Symposium No 29 - Non- stable phenomena in galaxies, Publ House of Acad..Sci. Armenia, Yerevan, p. 11. Arimoto, N., Yoshii, Y., 1987, “Chemical and photometric properties of a galactic wind model for elliptical galaxies”, Astron. Astrophys., 173, 23-38. Arp, H.C., 1980, “Three New Cases of Galaxies with Large Discrepant Redshifts”, Astrophys. J., 239, 469-474. Arp, H.C., 1998, Seeing Red: Redshifts, Cosmology and Academic Science, Montreal, Apeiron, 312p. Arp, H.C., 1999, “A QSO 2.4 arcsec from a dwarf galaxy the rest of the story”, Astron. Astrophys, 341, L5-L8. Arp, H.C., 2001, “The Surroundings of Disturbed, Active Galaxies”, Astrophys.J., 549, 780-801. Arp, H.C., Russel, D., 2001, “A Possible Relationship Between Quasars and Clusters of Galaxies”, Astrophys. J., 549, 802-819. Àõèåçåð, Ë.È., Áåðåñòåöêèé, Â.Á., 1969, Êâàíòîâàÿ ýëåêòðîäèíàìèêà, Íàóêà, Ìîñêâà. Baade, W., 1952, Transactions IAU, v. VIII, 397. Baade, W., Minkowski, R., 1954a, “Identification of the Radio Sources in Cassiopeia, Cygnus A, and Puppis A”, Astrophys. J., 119, 206-214. Baade, W., Minkowski, R., 1954b, “On the Identification of Radio Sources”, Astrophys. J., 119, 215-231. Babuel-Peyrissac, J.P., Rouviellois, G., 1970, Radiative transfer in an LTE atmosphere: An integral kernel formulation of the compton scatter source term, JQSRT, 10, 12771290. Bagla, J.S., Padmanabhan, T., Narlikar, J.V., 1966, “Crisis in cosmology: Observational constraints on Omega and H”, Comments Astrophys., 18, 275-286 (также astroph/9511102). 257 Bahcall, N.А., 1977, “Clusters of Galaxies”, Ann. Rev. Astron. Astrophys., v15, 505-540. Barth, A. J., Ho, L. C., Filippenko, A. V., Gorjian, V., Malkan, M., and Sargent, W. L. W., “Hubble Space Telescope Images of Nuclear Rings in Barred Galaxies”, 1996, in “Barred Galaxies”, R. Buta, D. A. Crocker, and B. G. Elmegreen, eds., ASP Conf. Ser. 91, San Francisco, 94. Bautz, L.P., Morgan, W.W., 1970, ”On the Classification of the Forms of Clusters of Galaxies”, Astrophys. J. Lett., 162, L149-L153. Beers, T.C., Geller, M.J., 1983, “The Environment of D and cD Galaxirs”, Astrophys. J., 274, 491-501. Belinski, V. A., 2006, “On the existence of black hole evaporation yet again”, Phys. Lett. A, 354, 249-257. Bell, M.B., 2002a, “Further Evidence for Large Intrinsic Redshifts”, Astrophys. J., 566, 705-711. Bell, M.B., 2002b, “On Quasar Distances and Lifetimes in a Local Model”, Astrophys. J., 567, 801-810. Biernacka, M., Flin, P., Harutyunian, H.A., 2008, “An Attempt to test the Ambartsumian’s Idea of Galaxy Origin. I. Galaxy Clusters’ Shape”, Astrofizika, 51, 385-392. Biernacka, M., Flin, P., Harutyunian, H.A., 2010, “Testing the Possibility of Galaxy Ejection”, in Evolution of Cosmic Objects through their Physical Activity, eds. H.Harutyunian, A.Mickaelian, Y.Terzian, Yerevan, Gitutyun 180-187. Binggeli, B., Sandage, A., Tammann, G.A. , 1985, “Studies of the Virgo Cluster. II. A Catalog of 2096 Galaxies in the Virgo Cluster Area”, Astron. J., 90, 1681-1758. Blakeslee, J., Tonry, J.L., 1992, Astron. J., 103, 1457. Bliumenthal, G.R., Gould, R.J., 1970, “Bremsstahlung, Synchrotron Radiation, and Compton Scattering of High-Energy Electrons Traversing Dilute Gases”, Rev. Modern Phys., 42, 237-270. Bolderman, J.W., Hihes, M.G., 1985, “Prompt Neutron Emission Probabilities Following Spontaneous and Thermal Neutron Fission”, Nuclear Sci. Eng., 91, 114-116. 258 Birkinshaw, M., Hugues, J.P., Arnaud, K.A., 1991, “A measurement of the value of the Hubble constant from the X-ray properties and the Sunyaev-Zel'dovich effect of Abell 665”, Astrophys.J., 379, 466-481. Bogart, R.S., Wagoner, R.V., 1973, ”Clustering Effects among Clusters of Galaxies and Quasi-Stellar Sources”, Astrophys. J., 181, 609-618. Buote, D.A., Canizares, C.R., Claude, R., 1992, “X-ray constraints on the shape of the dark matter in five Abell clusters”, Astrophys. J., 400, 385-397. Burbidge, G., 1971, “Was there really a Big Bang?”, Nature, 233, 36-40. Burbidge, G., 1996, Burbidge, G. , 2004, ÷àðòìîå ðîîáùåìèå. Бэрбидж, Дж., Бэрбидж, М., 1969, Квазары, под ред. , Мир, Москва. Burbidge, E.M., Burbidge, G., Arp, H.C., Zibetti, S., 2003, “QSOs Associated with M82”, Astrophys. J., 591, 690-694. Burbidge, G., Hewitt, A., Narlikar, J.V., Gupta, P. Das, 1990, “Associations between quasi-stellar objects and galaxies”, Astrophys. J. Suppl. Ser., 74, 675-730. Buta, R., 1996, in “Barred Galaxies”, eds. R.Buta, D.A.Crocker, B.G.Elmegreen, ASP Conference Series, 91. Butcher, H., Oemler, A.Jr., 1978, “The evolution of galaxies in clusters. II. The galaxy content of nearby clusters”, Astrophys. J., 226, 559-565. Carter, D., Metcalfe, N., 1980, “The morphology of clusters of galaxies”, Mon. Not. R. Astr. Soc., 191, 325-337. Carter, D., Efstathiou, G., Ellis, R.S., Inglis, I., Godwin, J.G., 1981, “The dynamics of the giant dumbbell galaxy IC 2082”, Mon. Not. R. Astr. Soc., 195, 15-20. Chapelon, S., Contini, T., Davoust, E., 1999, “Starbursts in barred spiral galaxies. V. Morphological analysis of bars”, Astron. Astrophys., 345, 81-92. Chu, Y., Wei, J., Hu, J., Zhu, X., Arp, H., 1998, “Quasars around the Seyfert galaxy NGC 3516”, Astrophys. J., 500, 596-598. Cole, S., Aragñn-Salamanca, A., Frank, C.S., Navarro, J.F., Zepf, S.E., 1994, “A Recipe for Galaxy Formation”, Mon. Not. R. Astron. Soc., 271, 781-806. Combes, F. and Elmegreen, B. G., 1993, “Bars in Early Type and Late Type Galaxies”, Astron. Astrophys., 271, 391-401. 259 Cooper, G.E., 1974, “Compton Transport Cross Section For a Hot Plasma”, JQSRT, 14, 887-897. Croom, S.E., Smith, S.E., Boyl, B.E., Shanks, E., Loaring, N.E., Miller, L., & Lewis, I.E., 2001, Mon. Not. R. Astron. Soc. (letters), 322, L29. Daflon, S., Cunha, K., 2004, “Galactic Metal/////licity Gradients Derived from a Sample of OB Stars”, Astrophys.J., 617, 1115-1126. Deharveng, L., Peða, M., Caplan, J., Costero, R., 2000, “Oxygen and helium abundances in Galactic Hii regions - II. Abundance gradients”, Mon. Not. Royal Ast. Sosiety, 311, 329-345. Devine, D., Bally, J., Reipurth, B., Shepherd, D., Watson, A. 1999, “A Giant HerbigHaro Flow from a Massive Young Star in G192.16-3.82”, Astron.J., 117, 2919-2130. Devine, D., Reipurth, B., Bally, J., Balonek, T.J., 1999, “A Giant Herbig-Haro Flow from Haro 6-10”, Astron.J., 117, 2131. Äæðáàøÿí, Â.À., 1985à, ×àñòîòíîå, óãëîâîå ðàñïðåäåëåíèÿ è ïîëíîå ñå÷åíèå ðàññåÿíèÿ ôîòîíà ñâîáîäíûì ýëåêòðîíîì, ÄÀÍ ÑÑÑÐ, 283, 1170-1173. Äæðáàøÿí, Â.À., 1985á, Èíòåãðèðîâàíèå äèôôåðåíöèàëüíîãî ñå÷åíèÿ ðàññåÿíèÿ ôîòîíà íà ýëåêòðîíå ñ ïðîèçâîëüíûì èìïóëüñîì, Óñïåõè ìàò. Íàóê, 40, 161-162. Dicke, R.H., 1962, The Earth and Cosmology, Science, 138, 653-664. Dickey, J.O., 1995, “Earth Rotation Variations from Hours to Centuries”, Highlights of Astronomy, I.Appenzeller (ed.), v.10, 17-44. Dickey, J.O., Bender, P.L., Faller, J.E., Newhall, X.X., Ricklefs, R.L., et al, 1994, “Lunar Laser Ranging: A Continuing Legacy of the Apollo Program”, Science, 265, 482-490. Dirac, P.A.M., 1925, Mon. Not. R. Astr. Soc., 85, 825. D’Odorico, S., Peimbert, M., Sabbadin, F., 1976, “Pregalactic Helium Abundance and Abundance Gradients Across our Galaxy Derived from Planetary Nebulae”, Astron. Astrophys., 47, 341Дравских, А.Ф., Дравских, З.В., 1996, «Квазары, входящие в ассоциации с галактиками», Астрономический журнал, 73, 19-23. Dressler, A., 1979, “The dynamics and structure of the cD galaxy in Abell 2029”, Astrophys. J., 231, 659–670. 260 Dressler, A., 1980, ”Galaxy morphology in rich clusters: Implications for the formation and evolution of galaxies”, Astrophys. J., 236, 351-365. Dutan, I., Biermann, P.L., 2005, “The Efficiency of Using Accretion Power of Kerr Black Hole, Neutrinos and explosive events in the Universe”, NATO Science Series, v209, part II, 175-180. Edmunds, F.N., 1953, Astrophys.J., 117, 298. Efstathiou, G., Ellis, R.S., Carter, D., 1980, “Spectroscopic Observations of Three Elliptical Galaxies”, Mont. Not. R. Astr. Soc., 193, 931-946. Efstathiou, G., Moody, S., Peacock, J.A., Percival, W.J., Baugh, C., et al, 2002, “Evidence for a non-zero and a low matter density from a combined analysis of the 2dF Galaxy Redshift Survey and cosmic microwave background anisotropies”, MNRAS, 330, L29-L35. Egyed, L., 1956, “Determination of changes in the dimensions of the Earth from palaeogeographical data”, Nature, 178, 534-534. Egyed, L., 1963, “The expanding Earth?”, Nature, 197, 1059-1060. Ellis, R.S., 1997, « Faint Blue Galaxies », Ann. Rev. Astron. Astrophys., 35, 389-443. Elmegreen, D. M., Elmegreen, B. G., 1982, “Flocculent and grand design spiral structure in field, binary and group galaxies”, Mont. Not. Roy. Astron. Soc., 201, 1021-1034. Elmegreen, D. M. and Elmegreen, B. G., 1984, “Blue and near-infrared surface photometry of spiral structure in 34 nonbarred grand design and flocculent galaxies”, Astrophys. J. Suppl., 54, 127-149. Elmegreen, D. M. and Elmegreen, B. G., 1987, “Arm classifications for spiral galaxies”, Astrophys. J., 314, 3-9. Elmegreen, D. M. and Elmegreen, B. G., 1995, “Inner two-arm symmetry in spiral galaxies”, Astrophys.J., 445, 591-598. Elston, R., Thompson, K.L., Hill, G.J., 1994, “Detection of strong iron emission from quasars at redshift z > 3”, Nature, 367, 250-251. Faber, S.M., Jackson, R.E., 1976, “Velocity dispersions and mass-to-light ratios for elliptical galaxies”, Astrophys.J., 204, 668-683. Feenberg, F., Primakoff, H., “Interaction of Cosmic-Ray Primaries with Sunlight and Starlight”, 1948, Phys. Rev., 73, 449-469. 261 Ferguson, H.C., 1989, “Population studies in groups and clusters of galaxies. II - A catalog of galaxies in the central 3.5 deg of the Fornax Cluster”, Astron. J., 98, 367418. Forbes, D.A., Sánchez-Blázquez, P., Proctor, R., 2005, “The correlation of metallicity gradient with galaxy mass”, MNRAS, 361, L6-L9. Freedman, W.L., Kennicutt, R.C., Mould, J.R.. 2010, “Measuring the Hubble Constant with the Hubble Space Telescope”, Highlights of Astronomy as Presented at the XXVII General Assembly, 2009, ed. I.F.Corbett, Cambridge University Press, 1-16. Freedman, W.L., Madore, B.F., 2010, “The Hubble Constant”, Ann. Rev. Astron. Astrophys., 48 (preprint astro-ph 1004.1856). Freedman, W.L., Madore, B.F., Gibson, B.K., Ferrarese, L., Kelson, D.D., et al, 2001, “Final Results from the Hubble Space Telescope Key Project to Measure the Hubble Constant”, Astrophys. J., 553, 47-72. Friedman, A., 1922, "Über die Krümmung des Raumes", Zeitschrift für Physik, 10 (1), 377–386 (English translation: "On the Curvature of Space", General Relativity and Gravitation, 31 (12), 1991–2000, 1999). Frogel, J.A., Persson, S.E., Aaronson, M., Matthews, K., 1978, “Photometric studies of composite stellar systems. I - CO and JHK observations of E and S0 galaxies”, Astrophys. J., 220, 75-97. Gamow, G., 1946, “Expanding Universe and the Origin of the Elements”, Phys.Rev., 70, 572-573. Garijo, A., Athanassoula, E., Garcia-Gomez, C., 1997, “The Formation of cD Galaxies”, Astron. Astrophys., 327, 930-946. Ãèíçáóðã, Â.Ë., 1981, Òåîðåòè÷åñêñÿ ôèçèêà è àñòðîôèçèêà, Íàóêà, Ì. Greenstein, J.L., Schmidt, M., 1964, “The Quasi-Stellar Radio Sources 3C48 and 3C273”, Astrophys. J., 140, 1-34. Guilbert, P.W., “Compton Heating and Cooling in Thermal Electron Gases”, Mont. Not. R. Astr. Soc., 218, 171-175. Hamann, F., Ferland, G., 1993, “The Chemical Evolution of QSOs and the Implications for Cosmology and Galaxy Formation”, Astropjys. J, 418, 11-17. 262 Hamann, F., Ferland, G., 1999, “Elemental Abundances in Quasistellar Objects: Star Formation and Galactic Nuclear Evolution at High Redshifts”, Ann. Rev. Astron. Astrophys., 37, 487-531. Hamann, F., Shields, J.C., Cohen, R.D., Junkkarinen, V.T., Burbidge, E.M., 1997, “Metal Abundances and Ionization in QSO Broad Emission-Line Regions”, Emission Lines in Active Galaxies: New Methods and Techniques, eds. B.M.Peterson, F.-Z..Cheng, A.S.Wilson, ASP Conf. Series, 113, 96-103. Hamann, F., Warner, C., Dietrich, M., Ferland G., 2007, “Quasar Metal Abundances and Host Galaxy Evolution”, The Central Engine of Active Galactic Nuclei, ASP Conference Series, eds Luis C. Ho and Jian-Min Wang, 373, 653-662. Harada, T., 2006, “Is there a black hole minimum mass?”, Physical Review D 74, 084004, 2006 ( arXiv:gr-qc/0609055). Àðñòþìÿì, Ã.À., 1981, Êàíäèäàòñêàÿ äèññåðòàöèÿ, Åðåâàí. Àðóòþíÿí, Ã.À., 1984, “К вопросу об определении функции распределения частот звездных вспышек”, т.21, 163-173. Harutyunian, H.A., 1995, “Some similarities of expansion phenomena in the vicinity of the Earth and in the Universe as a whole”, Àñòðîôèçèêà, 38, 667. Àðóòþíÿí, Ã.À., 1998, Î ìåñòîíàõîæäåíèè êâàçàðîâ âî Âñåëåííîé, Àñòðîôèçèêà, ò.41, 217-226. Harutyunian, H.A., 1999, “Active Galactic Nuclei and Related Phenomena”, eds. Ye.Terzian, D.Weedman, E.Khachikian, IAU114, ASP Publ., 422. Àðóòþíÿí, Ã.À., 2003, “Ôðàãìåíòàöèÿ êîñìè÷åñêèõ îáúåêòîâ â õîäå èõ ýâîëþöèè è âîçìîæíàÿ ðîëü õàááëîâñêîãî ðàñøèðåíèÿ â ýòîì ïðîöåññå”, Àñòðîôèçèêà, ò.46, 103-118. Àðóòþíÿí, Ã.À., 2004, “Ïîäñ÷åòû ñëàáûõ ãîëóáûõ îáúåêòîâ è àíîìàëüíîå êðàñíîå ñìåùåíèå”, Àñòðîôèçèêà, ò.47, 635-646. Àðóòþíÿí, Ã.À., 2006, “Ðàððå‡ìèå èçëñ†åìè‡ ìà ðâîáîäìøõ ýëåêòðîìàõ. Ñððåäìåììà‡ ïî ñãëàí óñìêôè‡ ïåðåðàðïðåäåëåìè‡”, Àðòðîóèçèêà, 49, 475-485. Àðñòþì‡ì, Ã.À., 2008, “Î ïðèðîäå cD ãàëàêòèê”, Àðòðîóèçèêà, 51, 173-188. Àðóòþíÿí, Ã.À., 2009, “Амбарцумяновская парадигма об активности галактических ядер и эволюция галактик”, Астрофизика, 52, 333-351. 263 Арутюнян, Г.А., 2010, “Об одном возможном источнике энергии выбросов материи из космических объектов”, Астрофизика, 53, 343-352. Арутюнян, Г.А., 2011, “Хаббловское расширение Вселенной и структурные особенности атомных ядер”, Астрофизика, 54, 323-335. Harutyunyan, H.A., Biernacka, M., Flinn, P., 2010, “An Attempt to Test Ambartsumian’s Idea of Galaxy Origin. II. Location of Galaxies Within Clusters and Galaxy Position Angels”, Astrofizika, 53, 53-60. Àðóòþíÿí, Ã.À., Äæðáàøÿí, Â.À., 1985, “Вероятность рассеяния фотона на электронах. Случай хаотически движущихся моноэнергетических электронов”, Àñòðîôèçèêà, 22, 379-386. Àðóòþíÿí, Ã.À., Äæðáàøÿí, Â.À., Íèêîãîñÿí, À.Ã., 1988, Ýíåðãåòè÷åñêèå ïîòåðè ïðè ðàññåÿíèè ôîòîíîâ ñâîáîäíûìè ýëåêòðîíàìè, Àñòðîôèçèêà, 29, 119-131. Àðóòþíÿí, Ã.À., Êàëëîãëÿí, À.Ò., 2002, Ðàñïðåäåëåíèå ãàëàêòèê îòíîñèòåëüíî íàïðàâëåíèÿ ïåðåìû÷åê SB-ãàëàêòèê, Àñòðîôèçèêà, ò.45, 567-573. Harutyunian, H.A., Mickaelian A.M., 2010, “V.A.Ambartsumian and the Activity of Galactic Nuclei”, in Evolution of Cosmic Objects through their Physical Activity, eds. H.Harutyunian, A.Mickaelian, Y.Terzian, Yerevan, Gitutyun 134-151. Àðñòþì‡ì, Ã.À., Íèêîãîð‡ì, À.Ã., 1980, “Функция перераспределения для рассеяния на релятивистских электронах”, ÄÀÍ ÑÑÑÐ, ò.255, 86-89. Àðóòþíÿí, Ã.À., Íèêîãîñÿí, À.Ã., 1989, Ïðèíöèï èíâàðèàíòíîñòè è åãî ïðèëîæåíèÿ, ïîä ðåä. Ì.À.Ìíàöàêàíÿíà è Î.Â.Ïèêè÷ÿíà, Åðåâàí, ñò. 429-439. Àðóòþíÿí, Ã.À., Íèêîãîñÿí, Å.Ã., 2000, Êâàçàðû â îáëàñòÿõ áîãàòûõ ñêîïëåíèé ãàëàêòèê, Àñòðîôèçèêà, ò.43, 531-541. Harutyunian, H.A., Nikoghossian, E.H., & Tamazian, V.S., 2001, in “Highlights of Spanish Astrophysics II”, Proceedings of the 4-th Scientific Meeting of the Spanish Astronomical Society (SEA), held in Santiago de Compostela, Kluwer Academic Publishers, p.378-382. Harris, G.L.H., Harris, W.E., Poole, G.B., 1999, “The Metallicity Distribution in the Halo Stars of NGC 5128: Implications for Galaxy Formation”, Astron. J., 117, 855-867. Harris, H. C., 1981, “Photometric abundances of classical Cepheids and the gradient in the galactic disk”, Astron. J., 86, 707-718. 264 Harris, H. C., 1981, “Photometric abundances of Type II Cepheid variables”, Astron. J., 86, 719-729. Harris, H. C., Pilachowski, C.A., 1984, “Abundances of Distant Classical Cepheid Variables”, Astrophys. J., 282, 655-666. Hawking, S. W., 1975, “Particle Creation by Black Holes”, Comm. Math. Phys., 43, 199220. Helfer, A.D., 2003, “Do black holes radiate?” Rept. Prog. Phys., 66, 943-1008. Hoessel, J.G., Borne, K.D., Schneider, D.P., 1985, “The Dynamics of Four MultipleNuclei Brightest Cluster of Galaxies”, Astrophys. J., 293, 94-101. Hoessel, J.G., Schneider, D.P., 1985, “CCD Observations of Abell Clusters. IV. Surface Photometry of 175 Brightest Cluster Galaxies (BCG)”. Astron. J., 90, 1648-1664. Hoyle, F., Burbidge, G., Narlikar, J.V., 1993, “A quasi-steady state cosmological model with creation of matter”, Astrophys. J., 410, 437-457. Hubble, E. P., 1929, “A Relation between Distance and Radial Velocity Among Extragalactic Nebulae”, Proceedings of the National Academy of Sciences, 15, 168173. Hubble, E. P., Humason, M.L, 1931, “The Velocity-Distance Relation Among Extragalactic Nebulae”, Astrophys.J., 74, 43-80. (reprinted in Astrophys.J., 525, 214, 2000). Hubble, E. P., Humason, M.L, 1934, “The Velocity-Distance Relation for Isolated Extragalactic Nebulae”, Proceedings of the National Academy of Sciences, 20, 264-268. Humason, M.L., Mayall, N.U. & Sandage, A.R., 1956, “Redshifts and Magnitudes of Extragalactic Nebulae”, Astron.J., 61, 97-162. Inagashi, Y., Suginohara, T., Suto, Y., 1995, “Reliability of the Hubble Constant Measurement Based on the Sunyayev-Zel’dovich Effect”, Publ. Astron. Soc. Japan, 47, 411-423. Iwamuro, F., Motohara, K., Maihara, T., Kimura, M., Yoshii, Y., Doi, M., 2002, “Fe II/Mg II Emission-Line Ratios of QSOs within 0 < z < 5.3”, Astrophys.J., 565, 6377. Janes, K. A., 1979, “Evidence for an abundance gradient in the galactic disk”, Astrophys. J.Suppl, 39, 135-156. 265 Jarvis, J. F., Tyson, J. A., 1981., "FOCAS: Faint Object Classification and Analysis System", Astron. J, 86, 476-495. Jenkins, J.H., Fischbach, E., 2006, “Perturbation of Nuclear Decay Rates During the Solar Flare of 13 December 2006”, preprint astro-ph 0808.3156. Jenkins, J.H., Fischbach, E., Buncher, J.B., Gruenwald, J.T., Krause, D.E., Mattes, J.J., 2008, “Evidence for Correlations Between Nuclear Decay Rates and Earth-Sun Distance’, preprint astro-ph 0808.3283. Êàëëîãëÿí, À.Ò., Àðóòþíÿí, Ã.À., 1997, Ðàñïðåäåëåíèå ãàëàêòèê âîêðóã SB è S ñïèðàëåé â ñêîïëåíèÿõ Virgo è Fornax, Àñòðîôèçèêà, 40, 609-618. Караченцев, И.Д., Кашибадзе, О.Г., 2006, Оценки массы Местной группы и группы М81 по искажениям окрестного поля скоростей, Астрофизика, 49, 5-22. Karachentsev, I.D., Kashibadze, O.G., Makarov, D.I., Tully, R.B., 2009, “The Hubble Flow Around the Local Group”, Mont. Not. R. Astron. Soc., 393, 1265-1274. Караченцев, И.Д., Макаров, Д.И., 2001, “Местное поле скоростей галактик”, Астрофизика, 44, 5-14. Êàðà÷åíöåâ, È.Ä., Òåðåáèæ, Â.Þ. , 1969, “Процессы деления и нестационарность систем галактик”, Ñîîáùåíèÿ ÁÀÎ, 40, 99-130. Kenney, J.D., Lord, S.D., 1991, “Orbit crowding of molecular gas at a bar-spiral arm transition zone in M83”, Astrophys. J., 381, 118-129. Kennicutt, R.C.,Jr, Freedman, W.L., Mould, J.R., 1994,” Measuring the Hubble Constant with the Hubble Space Telescope”, Astron. J., 110, 1476-1491. Kennicutt, R. C., Keel, W. C., and Blaha, C. A., 1989, “A comparison of the physical conditions in nuclear, hotspot, and disk H II regions”, Astron. J., 97, 1022-1035. Kershaw, D.S., Prasad, M.K., Beason, J.D., “A Simple and Fast Method for Computing the Relativistic Compton Scattering Kernel for Radiative Transfer”, 1986, JQSRT, 36, 273-282. Компанеец, А.С., 1956, “Об установлении теплового равновесия между квантами и электронами”, ЖЭТФ, 31, 876-885. Koo, D.C., Kron, R.G., 1992, “Evidence for Evolution in Faint Field Galaxy Samples”, Ann. Rev. Astron. Astrophys., 30, 613-652. 266 Kormendy, J., 1982, “Rotation of the Bulge Components of Barred Galaxies”, Astroph. J., 257, 75-88. Kormendy, J. & Richstone, D., 1995, “Inward Bound: The Search for Supermassive Black Holes in Galactic Nuclei”, Ann. Rev. Astron. Astrophys., 33, 581-624. Lambeck, K., 1975, “Effects of Tidal Dissipation in the Oceans on the Moon’s Orbit and the Earth’s Rotation”, J. Geophys. Res., 80, 2917-2925. Larson, R.B., 1974, “Dynamical models for the formation and evolution of spherical galaxies”, MNRAS, 166, 585-616. LaViolette, P.A. , 1986, “Is the Universe Really Expanding”, Astrophys. J., 301, 544553. Lauer, T.R., 1988, “The morphology of multiple-nucleus brightest cluster galaxies”, Astrophys. J., 325, 49-73. Lauer, T.R., Faber, S.M., Richstone, D., Gebhardt, K., Tremaine, S.,et al, 2007, “The Masses of Nuclear Black Holes in Luminous Elliptical Galaxies and Implications for the Space Density of the Most Massive Black Holes”, Astrophys. J., 662, 808. Lauer, T.R, Tonry, J.L., Postman, M., Ajhar, E.A., Holtzman, J.A., 1998, “The Far-Field Hubble Constant”, Astrophys. J., 499, 577-588. Lee, H., Skillman, E. D., Cannon, J. M., Jackson, D. C., Gehrz, R. D., Polomski, E. F.,Woodward, C. E., 2006, “On Extending the Mass-Metallicity Relation of Galaxies by 2.5 Decades in Stellar Mass”, Astrophys.J, 647, 970-983. Leibundgut, B., 2001, “Cosmological Implications from Observations of Type Ia Supernovae”, Ann. Rev. Astron. Astophys., 39, 67-98. Lemaître, G., 1927, “Un Univers homogène de mass constante et de rayon croissant redant compte de la vitesse radiale des nébuleuses extra-galactiques”, Annales de la Sociéte Scientifique de Bruxelles, 47, 49-59. Lemaître, G., 1931, “The Beginning of the World from the Point of View of Quantum Theory”, Nature, 127, n. 3210, 706. Lemaître, G., 1931, “The Evolution of the Universe: Discussion”, Nature, 128, 699-701. Lemasle, B., Francois, P., Bono, G., Mottini, M., Primas, F., Romaniello,M., 2007, “Detailed chemical composition of Galactic Cepheids. A determination of the 267 Galactic abundance gradient in the 8-12 kpc region”, Astron. Astrophys., 467, 283294. Lemasle, B., Piersimoni, A., Pedicelli, S., Bono G., Francois, P., Primas, F., Romaniello, M., 2008, “Cepheids as Tracers of the Metallicity Gradient Across the Galactic Disc”, Mem. S.A.It., 79, 1. (preprint astro-ph 0711.3988). Lequeux, J., Peimbert, M., Ray J. F., Serrano, A., Torres-Peimbert, S., 1979, “Chemical composition and evolution of irregular and blue compact galaxies”, Astron. Astrophys., 80, 155-166. Liu, F.S., Xia, X.Y., Mao Shude, Wu Hong, Deng Z.G., 2008, “Photometric Properties and Scalling Relations of Early-Type Brightest Cluster Galaxies”, Mon. Not. R. Astron. Soc., 385, 23-39. Lopez-Corredoira, M., Gutierrez, C.M., 2004, “The field surrounding NGC 7603: cosmological or non-cosmological redshifts?”, preprint astro-ph/0401147. Luck, R. E., Gieren, W. P., Andrievsky, S.M., Kovtyukh, V. V., Fouqué, P., Pont, P., Kienzle, F., 2003, “The galactic abundance gradient from Cepheids - IV. New results for the outer disc”, Astron. Astrophys., 401, 939-949. Luck, R.E., Kovtyukh, V. V., Andrievsky, S. M., 2006, “The Distribution of the Elements in the Galactic Disk”, Astron. J., 132, 902-918. MacDougall, J., Butler, R., Kronberg, P., & Sandqvist, A., 1963, “A comparison of terrestrial and universal expansion”, Nature, 199, 1080. Maciel, W.J., Costa, R.D.D., 2009, “Metallicity gradients in the Milky Way”, Proceedings IAU Symposium No. 265, Chemical abundances in the Universe: Connecting the first Stars to Planets, eds. K. Cunha, M. Spite, & B. Barbuy. (preprint astro-ph 0911.3763). Madrid, J.P., 2009, “Hubble Space Telescope Observations of an Extraordinary Flare in the M87”, Astron. J., 137, 3864-3868. Malmuth, E.M., Kirshner, R.P., 1981, “Dynamics of Luminous Galaxies”, Astrophys. J., 251, 508-517. Ìàðîâ, Ì.ß., 1986, Ïëàíåòû Ñîëíå÷íîé ñèñòåìû, Íàóêà, Ìîñêâà. Matthews, T.A., Bolton, J.G., Greenstein, J.L., Munch, G., Sandage, A.R., 1960, American Astr. Soc.Meeting, New York; Sky and Telescope, 1961, 21, 148. 268 Matthews, T.A., Morgan, W.W., Schmidt, M., 1964, “A Discussion of Galaxies Identified With Radio Sources”, Astrophys. J., 140, 35-49. Matthews, T.A., Sandage, A.R., 1963, “Optical identification of 3C48, 3C196, and 3C286 with stellar objects”, Astrophys.J., 138, 30-56. McMillan, S.L.W., Kowalski, M.P., Ulmer, M.P., 1989, “X-ray Morphologies of Abell Clusters”, Astrophys. J. Suppl., 70, 723-730. Меликян, Н.Д., Карапетян, А.А., 2001, Астрофизика, 44, 265. Merrit, D., 1984, “The Nature of Multiple-Nucleus Cluster Galaxies”, Astrophys. J., 280, L5-L8. Merrit, D., 1985, “Relaxation and Tidal Stripping in Rich Clusters of Galaxies. III., Growth of a Massive Central Galaxy”, Astrophys. J., 289, 18-32. Meyer, M. J., Drinkwater, M. J., Phillipps, S., & Couch, W. J. 2001, MNRAS, 324, 343. Michell, J., 1784, "On the Means of Discovering the Distance, Magnitude of the Fixed Stars, in Consequence of the Diminution of the Velocity of Their Light, in Case Such a Diminution Should be Found to Take Place in any of Them, and Such Other Data Should be Procured from Observations, as Would be Farther Necessary for That Purpose".Philosophical Transactions of the Royal Society of London, 74, 35–57. Morgan, W.W., Kayser, S., White, R.A., 1975, “cD Galaxies in poor Clusters”, Astrophys. J., 199, 545-548. Morgan, W.W., Lesh, J., 1965, “The Supergiant Galaxies”, Astrophys. J., 142, 13641365. Morrison, L.V. & Stephenson, F.R., 2002, “Ancient Eclipses and the Earth’s Rotation”, in ''Highlights of Astronomy'', ed. H.Rickman, 12, 338-341. Нагирнер, Д.И. , Лоскутов, В.М., Грачев, С.И. , 1997, “Точные и численные решения уравнения Компанейца: эволюция спектра и средних частот”, Астрофизика, 40, вып. 3, 349–364. Nagirner, D.I., Poutanen, J.J. , 1994, “Single Compton scattering”, Astrophysics and Space Physics. 9, 1–65. Narlikar, J.V., Padmanabhan, T., 2001, “Standard Cosmology and Alternatives: A Critical Appraisal”, Ann. Rev. Astron. Astrophys., 39, 211-248. 269 Newhall, X.X., Williams, J.G., Dickey, J.O., 1988, "Earth Rotation (UT0R) from Lunar Laser Ranging", in The Earth's Rotation and Reference Frames for Geodesy and Geodynamics, eds. A.K.Babcock, J.A.Wilkins, Kluwer, Dordrecht, 159-164. Oegerle, W.R., Hoessel, J.G., 1991, “Fundamental parameters of brightest cluster galaxies”, Astrophys. J., 375, 15-24. Oemler, A., 1974, “The Systematic Properties of Clusters of Galaxies. I. Photometry of 15 Clusters”, Astrophys. J., 194, 1-19. Oemler, A., 1976, “The Structure of Elliptical and cD Galaxies”, Astrophys. J., 209, 693709. Ostriker, J.P., Hausman, M.A., 1977, “Cannibalism among the galaxies - Dynamically produced evolution of cluster luminosity functions”, Astrophys. J. Lett., 217, L125L129. Ostriker, J.P., Tremaine, S.D., 1975, “Another evolutionary correction to the luminosity of giant galaxies”, Astrophys. J. Lett., 202, L113-L117. Padmanabhan, T., 2002, “Why we do observe a small but nonzero cosmological constant?”, Classical and Quantum Gravity, v.19, L167-L173. Paraficz, D, Hjorth, J., 2010, “The Hubble constant inferred from 18 time-delay lenses”, preprint astro-ph 1002.2570v1. Peebles, P.J.E., 2003, “The cosmological constant and dark energy”, Reviews of Modern Physics, v.75, 559-606. Penzias, A.A.; Wilson, R. W., 1965, "A Measurement of Excess Antenna Temperature at 4080 Mc/s", Astrophys. J., 142, 419-421. Perlmutter, S., Aldering, G., Goldhaber, G., Knop, R.A., Nugent, P., et al, 1999, “Measurements of Ω and Λ from 42 High-Redshift Supernovae”, Astrophys.J, 517, 565-586. Phillipps, S., Parker, Q.A., Schwartzeberg, J.M., Jones, J.B., 1998, “Dwarf spheroidal galaxies in the Virgo Cluster”, Astrophys.J.Lett., 493, L59-L62. Pomraning, G.C., 1972, “Compton and Inverse Compton Scattering”, JQSRT, 12, 10471061. Poutanen, J., 1994, “Compton scattering matrix for relativistic Maxwellian electron distribution”, JQSRT, 51, 813-822. 270 Ïîçäíÿêîâ, Ë.À., Ñîáîëü, È.Ì., Ñþíÿåâ, Ð.À., 1982, Èòîãè íàóêè è òåõíèêè. Àñòðîíîìèÿ, òîì 21, ïîä ðåä. Ð.À.Ñþíÿåâà, ñò. 238, Ìîñêâà. Rees, M.J., Netzer, H., Ferland, G.J., 1989, “Small dense broad-line regions in active nuclei”, Astrophys. J., 347, 640-655. Reipurth, B., Bally, J., Devine, D., 1997, “Giant Herbig-Haro Flows”, Astron.J., 114, 2708-2735. Reports on Astronomy, 1995, Transactions of the IAU, Vol. XXIIA, Kluwer, Dordrecht, 183. Riess, A.G., Filippenko, A.V., Challis, P., Clocchiatti, A., Diercks, P., et al, 1998, “Observational Evidence from Supernovae for an Accelerating Universe and a cosmological Constant”, Astron.J, 116, 1009-1038. Roberts, D.H., O’Dell, S.L. , 1979, “The Two-point Angular Correlation Function Between Quasars and Rich Clusters of Galaxies”, Astron. Astrophys., 76, 254-256. Roberts, D.H., O’Dell, S.L., Burbidge, G.R. , 1977, Astrophys. J., 216, 227-236. Runcorn, S.K., 1964, “Changes in the Earth’s Moment of Inertia”, Nature, 204, 823-825. Rutherford, S.E., Chadwick, J., Ellis, C., 1930, Radiations from Radioactive Substances, Cambridge, University Press, p.167. Salzer, J. J., Lee, J. C., Melbourne, J., Hinz, J. L., Alonso-Herrero, A., Jangren, A., 2005, "Metal Abundances of KISS Galaxies. IV. Galaxian Luminosity-Metallicity Relations in the Optical and Near-Infrared", Astrophys.J, 624, 661-679. Sandage, A.R., 1972, “Absolute Magnitudes of E and S0 Galaxies in the Virgo and Coma Clusters as a Function of U-B Color”, Astrophys. J., 176, 21-30. Sandage, A., 1976, “The Absolute Magnitude of First-Ranked Cluster Galaxies as a Function of Cluster Richness”, Astrophys. J., 205, 6-12. Sandage, A., 1997, “Astronomical Problems for the Next Three Decades”, in “The Universe at large: Key Issues in Astronomy and Cosmology”, eds. G.Munch, A.Mampaso, F.Sanches, Cambridge University Press, pp 1-63. Sandage, A., 1999, “Bias Properties of Extragalactic Distance Indicators. VIII. Ho From Distance Limited Luminosity Class and Morphological Type-Specific Luminosity Functions for Sb, Sbc and Sc Galaxies Calibrated Using Cepheids”, Astrophys. J., 527, 479-487. 271 Sandage, A., 2000, PASP, “Bias Properties of Extragalactic Distance Indicators. IX. Absolute Luminocity and Line-Width Distributions for Galaxy Types along the Hubble Sequence…”, 112, 504-528. Sandage, A., 2002, “Bias Properties of Extragalactic Distance Indicators. X. The Teerikorpi Cluster Population Incompletness Bias…”, Astron.J., 123, 1179-1187. Sandage, A., Hardy, E., 1973, “The Redshift-Distance Relation. VII. Absolute Magnitudes of the First Three Ranked Cluster Galaxies As Functions of Cluster Richness and Bautz-Morgan Cluster Type: The Effect on q0”, Astrophys.J., 183, 743757. Sandage, A., Kristian, J., Westphal, J.A., 1976, “The extension of the Hubble diagram. I. New redshifts and BVR photometry of remote cluster galaxies, and an improved richness correction”, Astrophys. J., 205, 688-695. Sandage, A.R., Visvanathan, N., 1978a, The color-absolute magnitude relation for E and S0 galaxies. II - New colors, magnitudes, and types for 405 galaxies, Astrophys. J., 223, 707-729. Sandage, A.R., Visvanathan, N., 1978, “Color-absolute magnitude relation for E and S0 galaxies. III - Fully corrected photometry for 405 galaxies: Comparison of color distributions for E and S0 field and cluster galaxies”, 225, 742-750. Schmidt, M., 1963, “3C273 – A Star-Like Object with Large Red-Shift”, Nature, 197, 1040. Schmidt, M., Matthews, T.A., 1964, Redshifts of the quasi-stellar radio sources 3C47 and 3C147”, Astrophys.J., 139, 781-785. Schmidt, R.W., Allen, S.W., Fabian, A.C., 2004, An improved approach to measuring H0 using X-ray and SZ observations of galaxy clusters, MNRAS, 352, 1413-1420. Schneider, D.P., Gunn, J.E., Hoessel, J.G, 1983, “CCD Photometry of Abell Clusters. II. Surface Photometry of 249 Cluster Galaxies”, Astrophys.J., 268, 476-494. Schombert, J.M., 1986, The Structure of Brightest Cluster Members. I. Surface Photometry, Astrophys. J. Suppl, 60, 603-693. Schombert, J.M., 1987, “The Structure of Brightest Cluster Members. II. Mergers”, Astrophys. J. Suppl., 64, 643-666. 272 Schombert, J.M., 1988, The Structure of Brightest Cluster Members. III. cD Envelopes, Astrophys. J., 328, 475-478. Schombert, J.M., 1992, Brightest Cluster Members, “Morphological and Physical Classification of Galaxies”, eds. G.Longo et al, Kluwer, Dordrecht, 53-68. Schwarzschild, K., 1916a, "Über das Gravitationsfeld eines Massenpunktes nach der Einsteinschen Theorie". Sitzungsber. Preuss. Akad. D. Wiss.: 189–196. Schwarzschild, K., 1916b, "Über das Gravitationsfeld eines Kugel aus inkompressibler Flüssigkeit nach der Einsteinschen Theorie". Sitzungsber. Preuss. Akad. D. Wiss.: 424–434. Searle, L., 1971, “Evidence for Composition Gradients across the Disks of Spiral Galaxies”, Astrophys. J, 168, 327-341. Seigar, M.S., Graham, A.V., Jerjen, H., 2007, “Intracluster Light and the Extended Stellar Envelopes of cD Galaxies: An Analytical Description”, Mon. Not. R. Asron. Soc., 378, 1575-1588 (astro-ph/0612229v2) Sersic, J. L. and Pastoriza, M. G., 1967, “Properties of Galaxies with Peculiar Nuclei”, Publ. ASP, 79, 152-155. Øèðîêîâ, Þ.Ì., Þäèí, Í.Ï., 1980, ßäåðíàÿ ôèçèêà, Íàóêà, Ì. Øèôô, Ë., 1959, Êâàíòîâàÿ ìåõàíèêà, ÈË, Ìîñêâà. Silk, J., White, S.D.M., 1978, “The determination of q0 using X-ray and microwave observations of galaxy clusters”, Astrophys.J.Lett., 226, L103-L106. Skillman, E. D., Kennicutt, R. C., & Hodge, P. W., 1989, “Oxygen abundances in nearby dwarf irregular galaxies”, Astrophys.J, 347, 875-882. Slipher, V.M., 1917, “Nebulae”, Proc. Amer. Phil. Soc., 56, 403. Slipher, V.M., 1925, “Analysis of Radial Velocities of Globular Clusters and Nongalactic Nebulae”, Astrophys. J., 61, 353-362. Соболев, В.В., 1956, «Перенос лучистой энергиив атмосферах звезд и планет», Москва, Гостехиздат. Sodre, L., Capelato, H.V., Steiner, J.E., Mazure, A., 1989, On the Kinematical Behavior of Galaxies in Clusters, Astron. J, 97, 1279-1282. Spergel D.N., Bean R., Dore O., Nolta M.R., Bennet C.L., Hinshaw G., Jarosik, N., Komatsu E., et al, 2006, Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Three 273 Year Results: Implications for Cosmology, Astrophpys. J.Suppl., 170, 377-468 (preprint (astro-ph/0603449)). Spergel D.N., Verde L., Peiris H.V., Komatsu E., Nolta M.R., Bennet C.L., Halpern M., Hinshaw G., et al, 2003, “First Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Determination of Cosmological Parameters”, Astrophpys. J.Suppl., 148, 175-236. Spolaor, M., Proctor, R., Forbes, D.A., Couch, W.J., 2009, “The Mass-Metallicity Gradient Relation of Early-Type Galaxies”, Astrophys. J. Lett., 691, L138-L141. Stephenson, F.R., & Morrison, L.V., 1995, “Long-term fluctuations in the Earth’s rotation: 700BC – AD1990”, Phil. Trans. R. Soc. London, Ser.A, 351, 165-202. Strom, K. M., Strom, S. E., Wells, D. C., Romanishin, W., 1978, “An optical and infrared study of NGC 2768 and NGC 3115”, Astrophys. J., 220, 62-74. Strom, S. E., Strom, K. M., Goad, J.W., Vrba, F.J., Rice, W., 1976, “Color and metallicity gradients in E and S0 galaxies”, Astrophys. J., 204, 684-693. Struble, F. S., Rood, H. J., 1991, ”A compilation of redshifts and velocity dispersions for Abell clusters (epoch 1991.2)”, Astrophys. J. Suppl., 77, 363-377. Sulentic, J.W., 1977, “Redshifts in the Virgo Cluster”, Astrophys. J. Lett., 211, L59-L62. Sunyaev, R.A., Zel’dovich, Ya.B., 1972, ”The Observations of Relic Radiation as a Test of the Nature of X-Ray Radiation from the Clusters of Galaxies”, Comments Astrophys. Space Phys., 4, 173-178. Sunyaev, R.A., Zel’dovich, Ya.B., 1980, “Microwave Background Radiation as a Probe of Contemporary Structure and History of the Universe”, ARA&A, 18, 537-560. Tammann, G.A., 2005, “The Ups and Downs of the Hubble Constant”, 30p., preprint astro-ph/0512584. (Reviews of Modern Astronomy 19, 1-29. Edited by Siegfried Roser) Terlevich, R., Davies, R.L., Faber, S.M., Burstein, D., 1981, “The metallicities, velocity dispersions and true shapes of elliptical galaxies”, Mon. Not. R. Astr. Soc., 196, 381395. Thuan, T.X., Romanishin, W., 1981, “The structure of giant elliptical galaxies in poor clusters of galaxies”, Astrophys. J., 248, 439-459. 274 Thomas, P.A., Drinkwater, M.J. and Evstigneeva, E., 2008, “Formation of ultra-compact dwarf galaxies: tests of the galaxy threshing scenario in Fornax”, Mon. Not. R. Astron. Soc., 389, 102-112 (preprint astro-ph 0801.4840v1). Tonry, J.L., 1984, “Constraints on the Orbits of Multiple Nuclei in Brightest Cluster Galaxies”, Astrophys. J., 279, 13-18. Tonry, J.L., 1985, “Observations of a Complete Sample of Brightest Cluster Galaxies with Multiple Nuclei”, Astron. J., 90, 2431-2444. Tonry, J., Davis, M., 1981, “Velocity Dispersions of Elliptical and s0 Galaxies. II. Infall of the Local Group to Virgo”, Astrophys. J., 246, 680-695. Tremain, S., Richstone, D.O., 1977, “A test of a statistical model for the luminosities of bright cluster galaxies”, Astrophys. J., 212, 311-316. Trimble, V., 1997, “Extragalactic Distance Scales: H0 From Hubble (Edwin) to Hubble (Hubble Telescope)”, Space Science Reviews, 79, 793-834. Tsuboi, M., Miyazaki, A., Kasuga, T., Kuno, N., Sakamoto, A., Matsuo, H., 2004, “Sunyaev-Zel’dovich Effect toward Distant Galaxy Clusters at 43 GHz; Observation and Data”, Publ. Astron. Soc. Japan, 56, 711-721. Turnshek, D.A., 1997, “Column Densities; Ionization State; Element Abundances; and Continuum Source Coverage of QSO BALR Gas”, in Mass Ejection from Active Galactic Nuclei, ASP Conference Series, eds. N. Aravm, I. Shlosman, R. J. Weymann, 128, 193. Uzan, J.-P., 2003, “The fundamental constants and their variation: observational and theoretical status”, Rev. Mod. Phys., 75, 403-455. van den Bergh, S., 1994, “The Hubble Parameter Revised”, PASP, 106, 1113-1119. Vilchez, J. M., Esteban, C., 1996, “The chemical composition of HII regions in the outer Galaxy”, Mon. Not. Roy. Astron. Soc., 280, 720-734. Visvanathan, N., Sandage, A.R., 1977, “The color-absolute magnitude relation for E an S0 galaxies. I - Calibration and tests for universality using Virgo and eight other nearby clusters”, Astrophys. J., 216, 214-226. von der Linden, A., Best, P.N., Kauffmann, G., White, S.D.M., 2007, “How special are Brightest Group and Cluster Galaxies? Mon. Not. R. Astron. Soc., 379, 867-895. 275 Wesson, P.S., 1973, “The implication for geophysics of modern cosmologies in which G is variable”, Q. J. Roy. Astron. Soc., 14, 9-64. West, M.J., 1994, “Anisotropic mergers at high redshifts: the formation of cD galaxies and powerful radio sources”, Mon. Not. R. Astron. Soc., 268, 79-102. White, R.A., 1978, “Some morphological characteristics of clusters of galaxies”, Astrophys. J., 226, 591-602. White, R.A., Burns, J.O., 1980, “Radio emission in the directions of cD and related galaxies in poor clusters. I - Pencil beam observations at 6 CM”, Astron. J., 117-120. White, S.D.M., 1976, “Dynamical friction in spherical clusters”, Mont. Not. Roy. Astron. Soc., 174, 19-28. Williams, G.E., 1990, “Tidal rhythmites. Key to the history of the Earth’s rotation and the lunar orbit”, J. Phys. Earth, 38, 475-491. Wirth, A., 1981, “Color gradients in the spheroids of galaxies”, Astron. J., 86, 981-988. Wirth, A., Shaw, R., 1983, “Color gradients in galactic spheroids. II - Gradient as a function of luminosity and morphology”, 88, 171-176. Zaritsky, D., Kennicutt, R. C., Jr., Huchra, J. P., 1994, “H II regions and the abundance properties of spiral galaxies”, Astrophys.J, 420, 87-109. Zhu, X.-F., Chu, Y.-Q. , “The association between quasars and the galaxies of the Virgo cluster”, 1995, Astron. Astrophys., 297, 300-304. 276

1 национальная академия наук армении бюраканская

Похожие документы

Разделы

Поддержка

1 национальная академия наук армении бюраканская

Похожие документы

Добавить этот документ в коллекции

Добавить этот документ в сохраненные

Предложите, как улучшить StudyLib