punasiirtymä

säteilylähteen spektrin viivojen aallonpituuksien kasvu (linjojen siirtyminen kohti spektrin punaista osaa) verrattuna vertailuspektrien juoviin. Punasiirtymä tapahtuu, kun säteilylähteen ja sen vastaanottimen (tarkkailija) välinen etäisyys kasvaa (katso Doppler-ilmiö) tai kun lähde on voimakkaassa gravitaatiokentässä (painovoiman punasiirtymä). Tähtitiedessä suurin punasiirtymä havaitaan kaukaisten ekstragalaktisten kohteiden (galaksien ja kvasaarien) spektrissä, ja sen katsotaan olevan seurausta universumin kosmologisesta laajenemisesta.

Punasiirtymä

sähkömagneettisen säteilyn taajuuksien alentaminen, yksi Doppler-ilmiön ilmenemismuodoista. Nimi "K. Kanssa." johtuen siitä, että spektrin näkyvässä osassa tämän ilmiön seurauksena viivat siirtyvät sen punaiseen päähän; K. s. havaitaan minkä tahansa muun taajuuden säteilyssä, esimerkiksi radioalueella. Päinvastaista taajuuksien lisääntymiseen liittyvää vaikutusta kutsutaan siniseksi (tai violetiksi) siirtymäksi. Useimmiten termi "K. Kanssa." käytetään kuvaamaan kahta ilmiötä - kosmologista kosmologista s. ja gravitaatio K. s.

Kosmologinen (metagalaktinen) K. s. jota kutsutaan kaikkien etäisten lähteiden (galaksien, kvasaarien) havaittujen säteilytaajuuksien laskuksi, mikä osoittaa näiden lähteiden etäisyyden toisistaan ​​ja erityisesti galaksistamme, eli metagalaksin epästationaarisuudesta (laajenemisesta). K. s. galaksien osalta löysi amerikkalainen tähtitieteilijä W. Slifer vuosina 1912–1914; vuonna 1929 E. Hubble havaitsi, että K. s. kaukaisilla galakseilla se on suurempi kuin lähellä olevilla ja kasvaa suunnilleen suhteessa etäisyyteen (K.s.-laki tai Hubblen laki). Havaitulle spektrilinjojen siirtymälle on ehdotettu erilaisia ​​selityksiä. Tällainen on esimerkiksi hypoteesi valokvanttien hajoamisesta miljoonien ja miljardien vuosien aikana, jonka aikana kaukaisista lähteistä tuleva valo saavuttaa maallisen tarkkailijan; tämän hypoteesin mukaan energia vähenee hajoamisen aikana, mikä on myös syynä säteilytaajuuden muutokseen. Tätä hypoteesia ei kuitenkaan tue havainnot. Erityisesti K. s. Saman lähteen spektrin eri osissa hypoteesin puitteissa tulisi olla erilainen. Samaan aikaan kaikki havaintotiedot osoittavat, että K. s. ei riipu taajuudesta, suhteellinen taajuuden muutos z = (n0≈ n)/n0 on täsmälleen sama kaikille säteilytaajuuksille ei vain optisella, vaan myös tietyn lähteen radioalueella (n0 ≈ tietty juova lähdespektrissä, n ≈ vastaanottimen rekisteröimä saman juovan taajuus; n

Suhteellisuusteoriassa Doppler K. s. katsotaan seurauksena ajan kulumisen hidastumisesta liikkuvassa vertailukehyksessä (erityissuhteellisuusteorian vaikutus). Jos lähdejärjestelmän nopeus suhteessa vastaanotinjärjestelmään on u (metagalaktisen avaruusaluksen tapauksessa u ≈ tämä on radiaalinen nopeus), niin

═(c ≈ valon nopeus tyhjiössä) ja havaitun K. s. lähteen säteittäinen nopeus on helppo määrittää: . Tästä yhtälöstä seuraa, että kohdassa z ╝ ¥ nopeus v lähestyy valon nopeutta jääden aina sitä pienemmäksi (v< с). При скорости v, намного меньшей скорости света (u << с), формула упрощается: u » cz. Закон Хаббла в этом случае записывается в форме u = cz = Hr (r ≈ расстояние, Н ≈ постоянная Хаббла). Для определения расстояний до внегалактических объектов по этой формуле нужно знать численное значение постоянной Хаббла Н. Знание этой постоянной очень важно и для космологии: с ней связан т. н. возраст Вселенной.

50-luvulle asti. 20. vuosisata ekstragalaktiset etäisyydet (jonka mittaamiseen liittyy tietysti suuria vaikeuksia) aliarvioitiin suuresti, minkä yhteydessä näistä etäisyyksistä määritetty H:n arvo osoittautui suuresti yliarvioituksi. 70-luvun alussa. 20. vuosisata Hubblen vakiolle arvo H = 53 ╠ 5 (km/s)/Mgps hyväksytään, käänteisarvo on T = 1/H = 18 miljardia vuotta.

Heikkojen (etäisten) lähteiden spektrien kuvaaminen kosmisten säteiden mittaamiseen, jopa suurimpia instrumentteja ja herkkiä valokuvalevyjä käytettäessä, vaatii suotuisat havainto-olosuhteet ja pitkiä valotuksia. Galaksien siirtymät z » 0,2 mitataan luotettavasti, mikä vastaa nopeutta u » 60 000 km/s ja yli 1 miljardin ps:n etäisyyttä. Tällaisilla nopeuksilla ja etäisyyksillä Hubblen lakia voidaan soveltaa yksinkertaisimmassa muodossaan (virhe on noin 10 %, eli sama kuin virhe H:n määrittämisessä). Kvasaarit ovat keskimäärin sata kertaa kirkkaampia kuin galaksit, ja siksi niitä voidaan havaita kymmenen kertaa suuremmilta etäisyyksiltä (jos avaruus on euklidinen). Kvasaarien kohdalla z » 2 ja enemmän tallennetaan. Siirtymillä z = 2 nopeus on u » 0,8×s = 240 000 km/s. Tällaisilla nopeuksilla tietyt kosmologiset vaikutukset tulevat jo voimaan ≈ epästationaarisuus ja avaruuden kaarevuus ≈ aika; erityisesti yksittäisen yksiselitteisen etäisyyden käsite tulee käyttökelvottomaksi (yksi etäisyyksistä ≈ etäisyys pitkin K. s. ≈ on tässä ilmeisesti r = ulH = 4,5 miljardia ps). K. s. todistaa koko universumin havaintojen ulottuvan osan laajenemisesta; tätä ilmiötä kutsutaan yleisesti (astronomisen) maailmankaikkeuden laajenemiseksi.

Gravitaatio K. kanssa. on seurausta ajan vauhdin hidastumisesta ja johtuu gravitaatiokentästä (yleisen suhteellisuusteorian vaikutus). Tämän ilmiön (kutsutaan myös Einstein-ilmiöksi, yleistetyksi Doppler-ilmiöksi) ennusti A. Einstein vuonna 1911, ja se havaittiin vuodesta 1919 alkaen ensin Auringon säteilyssä ja sitten joissakin muissa tähdissä. Gravitaatio K. kanssa. on tapana karakterisoida ehdollinen nopeus u, joka lasketaan muodollisesti samoilla kaavoilla kuin kosmologisten kosmologisten s tapauksissa. Ehdolliset nopeusarvot: Auringolle u = 0,6 km/s, tiheälle tähdelle Sirius B u = 20 km/s. Vuonna 1959 pystyttiin ensimmäistä kertaa mittaamaan Maan painovoimakentän aiheuttama kosminen voima, joka on hyvin pieni: u = 7,5 × 10-5 cm/s (ks. Mössbauer-ilmiö). Joissakin tapauksissa (esimerkiksi painovoiman romahtamisen aikana) rinnakkaiseloa tulisi tarkkailla. molemmat tyypit (kokonaisvaikutuksen muodossa).

Lit.: L. D. Landau, E. M. Lifshits, Field Theory, 4. painos, M., 1962, ╖ 89, 107; Kosmologian havainnointiperusteet, käänn. Englannista, M., 1965.

G. I. Naan.

Wikipedia

Punasiirtymä

Punasiirtymä- kemiallisten alkuaineiden spektrilinjojen siirtyminen punaiselle puolelle. Tämä ilmiö voi olla ilmaus Doppler-ilmiöstä tai gravitaatiosta punasiirtymästä tai näiden yhdistelmästä. Spektriviivojen siirtymää violetille puolelle kutsutaan siniseksi siirroksi. Ranskalainen fyysikko Hippolyte Fizeau kuvasi ensimmäistä kertaa spektrilinjojen siirtymisen tähtien spektrissä vuonna 1848, ja hän ehdotti tähden säteittäisen nopeuden aiheuttamaa Doppler-ilmiötä selittämään muutosta.

Useimmat kvasaarit säteilevät voimakkaasti radioaallot. Kun tähtitieteilijät osoittivat näiden radiolähteiden sijainnin näkyvän valon valokuvissa, he löysivät tähtien kaltaisia ​​esineitä.

Omien taivaankappaleiden luonteen selvittämiseksi kuvattiin niiden spektri. Ja näimme jotain täysin odottamatonta! Näillä "tähdillä" oli spektri, joka erosi jyrkästi kaikista muista tähdistä. Spektrit olivat täysin tuntemattomia. Useimmissa kvasaareissa ne eivät sisältäneet vain tavallisille tähdille tunnettuja ja tunnusomaisia ​​vetylinjoja, mutta ensi silmäyksellä oli mahdotonta havaita niistä yhtäkään riviä edes mistään muusta kemiallisesta alkuaineesta. Nuori hollantilainen astrofyysikko M. Schmidt, joka työskenteli Yhdysvalloissa, havaitsi, että outojen lähteiden spektrien viivat ovat tunnistamattomia vain siksi, että ne ovat siirtyneet voimakkaasti spektrin punaiselle alueelle, mutta itse asiassa nämä ovat hyvin tunnetut kemialliset alkuaineet (pääasiassa vety).

Syy kvasaarien spektriviivojen siirtymiseen oli suurten tieteellisten keskustelujen aiheena, jonka seurauksena valtaosa astrofyysikoista tuli siihen tulokseen, että spektrilinjojen punasiirtymä liittyy metagalaksin yleiseen laajentumiseen.

Objektien 3C273 ja 3C48 spektrissä punasiirtymä saavuttaa ennennäkemättömän arvon. Viivojen siirtyminen kohti spektrin punaista päätä voi olla merkki lähteen siirtymisestä pois havaitsijasta. Mitä nopeammin valonlähde siirtyy pois, sitä suurempi on sen spektrin punasiirtymä.

On ominaista, että lähes kaikkien galaksien spektrissä (eikä tästä säännöstä ole poikkeuksia kaukaisille galakseille) spektrin viivat ovat aina siirtyneet sen punaista päätä kohti. Karkeasti sanottuna punasiirtymä on verrannollinen etäisyyteen galaksiin. Juuri tämä on ilmaistu PUNAINEN VAIHDON LAKI, jonka nyt selitetään koko havaitun galaksikokoelman nopean laajentumisen seurauksena.

Poistonopeus

Kaikkein kaukaisimmilla tähän mennessä tunnetuilla galakseilla on erittäin suuri punasiirtymä. Vastaavat poistonopeudet mitataan kymmenissä tuhansissa kilometreissä sekunnissa. Mutta 3S48-objektin punasiirtymä ylitti kaikki ennätykset. Kävi ilmi, että se kulkeutuu pois maasta nopeudella, joka on vain noin puolet valon nopeudesta! Jos oletetaan, että tämä objekti noudattaa yleistä punasiirtymälakia, on helppo laskea, että etäisyys Maasta 3C48-objektiin on 3,78 miljardia valovuotta! Esimerkiksi 8 1/3 minuutissa valonsäde saavuttaa Auringon, 4 vuodessa - lähimpään tähteen. Ja täällä lähes 4 miljardia vuotta jatkuvaa supernopeaa lentoa on aika, joka on verrattavissa planeettamme elinikään.

Objektille 3C196 myös punasiirtymästä löydetty etäisyys osoittautui 12 miljardiksi valovuodeksi, ts. saimme valonsäteen, joka lähetettiin meille silloinkin, kun maata tai aurinkoa ei ollut olemassa! Objekti 3S196 on erittäin nopea - sen poistonopeus näkölinjaa pitkin saavuttaa 200 tuhatta kilometriä sekunnissa.

Kvasaarien ikä

Nykyaikaisten arvioiden mukaan kvasaarien iät mitataan miljardeissa vuosissa. Tänä aikana jokainen kvasaari säteilee valtavasti energiaa. Emme tiedä prosesseja, jotka voivat aiheuttaa tällaisen energian vapautumisen. Jos oletetaan, että meillä on supertähti, jossa vety "palaa pois", sen massan pitäisi olla miljardi kertaa suurempi kuin Auringon massa. Samaan aikaan moderni teoreettinen astrofysiikka osoittaa, että yli 100 kertaa aurinkoa suuremman massan tähden tähti väistämättä menettää vakauden ja hajoaa useiksi fragmenteiksi.

Tällä hetkellä tunnetuista kvasaareista, joita on yhteensä yli 10 000, lähin on 260 000 000 valovuoden päässä, kaukaisin on 15 miljardin valovuoden päässä. Kvasaarit ovat ehkä vanhimmat havaitsemistamme kohteista, koska miljardien valovuosien etäisyydeltä tavallisia galakseja ei näy missään kaukoputkessa. Tämä "elävä menneisyys" on kuitenkin meille edelleen täysin käsittämätön. Kvasaarien luonnetta ei ole vielä täysin selvitetty.

rev. 12.11.2013 alkaen - ()

Alkuräjähdysteoria ja maailmankaikkeuden laajeneminen ovat tosiasia nykyaikaiselle tieteelliselle ajattelulle, mutta jos kohdataan totuus, siitä ei koskaan tullut todellinen teoria. Tämä hypoteesi syntyi, kun amerikkalainen tähtitieteilijä Vesto Melvin Slipher vuonna 1913 alkoi tutkia tusinoista tunnetuista sumuista tulevan valon spektrejä ja päätteli, että ne olivat siirtymässä pois maasta miljoonien mailien tunnissa. Samanlaisia ​​ajatuksia jakoi tuolloin tähtitieteilijä de Sitter. Kerran de Sitterin tieteellinen raportti herätti kiinnostusta tähtitieteilijöiden keskuudessa ympäri maailmaa.

Näiden tiedemiesten joukossa oli myös Edwin Powell Hubble (Edwin Habble). Hän osallistui myös American Astronomical Societyn konferenssiin vuonna 1914, jolloin Slifer raportoi löydöistään galaksien liikkeistä. Tämän idean innoittamana Hubble aloitti työnsä vuonna 1928 kuuluisassa Mt. Wilsonin observatoriossa yrittääkseen yhdistää de Sitterin teorian laajenevasta maailmankaikkeudesta Sdyferin havaintoihin taantuvista galakseista.

Hubble päätteli suunnilleen seuraavasti. Laajenevassa maailmankaikkeudessa meidän pitäisi odottaa galaksien etääntyvän toisistaan ​​ja kauempana olevien galaksien etääntyvän toisistaan ​​nopeammin. Tämä tarkoittaa, että tarkkailijan pitäisi nähdä mistä tahansa, myös Maasta, että kaikki muut galaksit ovat siirtymässä hänestä poispäin, ja keskimäärin kauempana olevat galaksit poistuvat nopeammin.

Hubble uskoi, että jos tämä on totta ja todella tapahtuu, galaksin etäisyyden ja galakseista meille maan päälle tulevan valon spektrin punasiirtymäasteen välillä täytyy olla suhteellinen suhde. Hän havaitsi, että useimpien galaksien spektrissä tämä punasiirtymä todella tapahtuu, ja kauempana meistä sijaitsevilla galakseilla on suurempi punasiirtymä.

Kerran Slifer huomasi, että hänen tutkimissaan galaksispektreissä tiettyjen planeettojen valon spektriviivat ovat siirtyneet spektrin punaista päätä kohti. Tätä omituista ilmiötä on kutsuttu "punasiirtymäksi". Slifer syytti punasiirtymän rohkeasti Doppler-ilmiöstä, joka oli tuolloin hyvin tunnettu. "Punasiirtymän" lisääntymisen perusteella voimme päätellä, että galaksit ovat siirtymässä pois meistä. Tämä oli ensimmäinen iso askel kohti ajatusta, että koko maailmankaikkeus laajenee. Jos spektrin viivat siirtyisivät kohti spektrin sinistä päätä, tämä merkitsisi sitä, että galaksit liikkuvat kohti tarkkailijaa, eli maailmankaikkeus kapenee.

Herää kysymys, kuinka Hubble saattoi selvittää, kuinka kaukana jokainen hänen tutkimansa galaksi on meistä, hän ei mitannut etäisyyttä niihin mittanauhalla? Mutta hän perusti havaintonsa ja johtopäätöksensä galaksien syrjäisyyttä koskeviin tietoihin. Tämä oli todellakin erittäin vaikea kysymys Hubblelle, ja se on edelleen vaikea kysymys nykyajan tähtitieteilijöille. Loppujen lopuksi ei ole olemassa mittauslaitetta, joka saavuttaisi tähdet.

Siksi hän noudatti mittauksissaan seuraavaa logiikkaa: aluksi voidaan arvioida etäisyydet lähimpiin tähtiin eri menetelmillä; sitten askel askeleelta voit rakentaa "kosmisen etäisyyden tikkaat", joiden avulla voit arvioida etäisyydet joihinkin galaksiin.

Hubble, käyttämällä etäisyyksien approksimaatiomenetelmää, johti suhteellisen suhteen punasiirtymän suuruuden ja galaksin etäisyyden välillä. Nyt tämä suhde tunnetaan Hubblen laina.

Hän uskoi, että kaukaisimmilla galakseilla on korkeimmat punasiirtymäarvot ja siksi ne siirtyvät meistä nopeammin kuin muut galaksit. Hän piti tätä riittävänä todisteena maailmankaikkeuden laajenemisesta.

Ajan myötä tämä ajatus vakiintui niin lujasti, että tähtitieteilijät alkoivat soveltaa sitä täsmälleen päinvastaisella tavalla: jos etäisyys on verrannollinen punasiirtymään, mitattua punasiirtymää voidaan käyttää laskemaan etäisyys galaksiin. Mutta kuten olemme jo todenneet, Hubble määritti galaksien etäisyydet ei suorilla mittauksilla. Ne saatiin epäsuorasti galaksien näennäisen kirkkauden mittausten perusteella. Samaa mieltä, hänen oletuksensa suhteellisesta suhteesta galaksin etäisyyden ja punasiirtymän välillä ei voida vahvistaa.

Näin ollen laajenevalla universumimallilla on mahdollisesti kaksi puutetta:

- ensinnäkin, taivaankappaleiden kirkkaus voi riippua monista tekijöistä, ei vain niiden etäisyydestä. Toisin sanoen galaksien näennäiskirkkaudesta lasketut etäisyydet eivät välttämättä ole kelvollisia.

- Toiseksi, on täysin mahdollista, että punasiirtymällä ei ole mitään tekemistä galaksien liikkeen nopeuden kanssa.

Hubble jatkoi tutkimustaan ​​ja päätyi tiettyyn laajenevan universumin malliin, mikä johti Hubblen lakiin.

Sen selittämiseksi muistetaan ensin, että alkuräjähdyksen mallin mukaan mitä kauempana galaksi on räjähdyksen keskipisteestä, sitä nopeammin se liikkuu. Hubblen lain mukaan galaksien väistymisnopeuden on oltava yhtä suuri kuin etäisyys räjähdyksen keskipisteestä kerrottuna luvulla, jota kutsutaan Hubblen vakioksi. Tämän lain avulla tähtitieteilijät laskevat etäisyyden galaksiin punasiirtymän suuruuden perusteella, jonka alkuperää kukaan ei täysin ymmärrä,

Yleensä he päättivät mitata maailmankaikkeuden hyvin yksinkertaisesti; Etsi punasiirtymä ja jaa se Hubble-vakiolla, niin saat etäisyyden mihin tahansa galaksiin. Samalla tavalla nykyajan tähtitieteilijät käyttävät Hubblen vakiota maailmankaikkeuden koon laskemiseen. Hubble-vakion käänteisluku tarkoittaa Universumin laajenemisaikaa nykyhetkellä. Tästä kasvavat maailmankaikkeuden olemassaolon ajan jalat.

Tämän perusteella Hubble-vakio on erittäin tärkeä luku nykyaikaiselle tieteelle. Esimerkiksi, jos kaksinkertaistat vakion, tuplaat myös universumin arvioidun koon. Mutta tosiasia on, että eri vuosina eri tutkijat toimivat eri Hubble-vakion arvoilla.

Hubblen vakio ilmaistaan ​​kilometreinä sekunnissa per megaparsekki (kosmisen etäisyyden yksikkö, joka vastaa 3,3 miljoonaa valovuotta).

Esimerkiksi vuonna 1929 Hubble-vakion arvo oli 500. Vuonna 1931 se oli 550. Vuonna 1936 se oli 520 tai 526. Vuonna 1950 se oli 260, ts. laski merkittävästi. Vuonna 1956 se putosi entisestään, 176:een tai 180:een. Vuonna 1958 se putosi edelleen 75:een ja vuonna 1968 se nousi 98:aan. Vuonna 1972 sen arvo vaihteli 50:stä aina 130:een. Nykyään Hubble-vakio Kaikki nämä muutokset saivat erään tähtitieteilijän humoristisesti sanomaan, että Hubble-vakio olisi parempi kutsua Hubble-muuttujaksi, mikä on nykyinen sopimus. Toisin sanoen uskotaan, että Hubble-vakio muuttuu ajan myötä, mutta termi "vakio" on perusteltua sillä, että milloin tahansa ajanhetkellä kaikissa universumin pisteissä Hubble-vakio on sama.

Tietysti kaikki nämä vuosikymmenten aikana tapahtuneet muutokset selittyvät sillä, että tutkijat ovat parantaneet menetelmiään ja parantaneet laskelmien laatua.

Mutta herää kysymys: mitkä laskelmat? Toistamme vielä kerran, että kukaan ei pysty todella varmistamaan näitä laskelmia, koska mittanauhaa (edes laserin), joka voisi saavuttaa naapurigalaksin, ei ole vielä keksitty.

Lisäksi edes galaksien välisten etäisyyksien suhteen järkevät ihmiset eivät ymmärrä kaikkea. Jos maailmankaikkeus laajenee suhteellisuuslain mukaan tasaisesti, miksi sitten monet tiedemiehet saavat niin erilaisia ​​määrien arvoja, jotka perustuvat samoihin tämän laajenemisnopeuksien suhteisiin? Osoittautuu, että näitä laajenemisosuuksia sinänsä ei myöskään ole olemassa.

Koulutettu tähtitieteilijä Viger havaitsi, että Kun tähtitieteilijät tekevät mittauksia eri suuntiin, he saavat erilaiset laajenemisnopeudet. Sitten hän käänsi huomionsa johonkin vielä oudompaan: hän huomasi sen taivas voidaan jakaa kahteen suuntaan. Ensimmäinen on joukko suuntia, joissa monet galaksit sijaitsevat kauempana olevien galaksien edessä. Toinen on joukko suuntia, joissa kaukaiset galaksit ovat ilman etualan galakseja. Kutsutaan ensimmäistä avaruussuuntien ryhmää "alueeksi A", toista ryhmää "alueeksi B".

Viger löysi hämmästyttävän asian. Jos tutkimuksissamme rajoitamme alueen A kaukaisiin galakseihin ja vain näiden tutkimusten perusteella laskemme Hubble-vakion, saadaan vakion yksi arvo. Jos teet tutkimusta alueella B, saat vakion täysin erilaisen arvon.

Osoittautuu, että galaksin laajenemisnopeus näiden tutkimusten mukaan vaihtelee sen mukaan, kuinka ja millaisissa olosuhteissa mittaamme kaukaisista galakseista tulevia indikaattoreita. Jos mittaamme ne siellä, missä on etualalla olevia galakseja, tulos on yksi, jos etualalla ei ole, tulos on erilainen.

Jos maailmankaikkeus todella laajenee, mikä voisi saada etualan galaksit vaikuttamaan muiden galaksien nopeuteen tällä tavalla? Galaksit ovat niin kaukana toisistaan, etteivät ne voi puhaltaa toistensa päälle niin kuin me puhallamme ilmapalloon. Siksi olisi loogista olettaa, että ongelma piilee punasiirtymän mysteereissä.

Juuri tätä Viger väitti. Hän ehdotti, että kaukaisten galaksien mitatut punasiirtymät, joihin kaikki tiede perustuu, eivät liity lainkaan maailmankaikkeuden laajenemiseen. Pikemminkin ne johtuvat täysin erilaisesta vaikutuksesta. Hän ehdotti, että tämä aiemmin tuntematon vaikutus liittyy niin kutsuttuun valon ikääntymismekanismiin, joka lähestyy meitä kaukaa.

Wiegerin mukaan valtavan avaruuden läpi kulkenut valospektri kokee voimakkaan punasiirtymän vain siksi, että valo on kulkenut liian pitkälle. Wiger osoitti, että tämä tapahtuu fysikaalisten lakien mukaisesti ja on yllättävän samanlainen kuin monet muut luonnonilmiöt. Luonnossa aina, jos jokin liikkuu, niin aina jokin muu estää tämän liikkeen. Tällaisia ​​estäviä voimia on myös ulkoavaruudessa. Viger uskoo, että kun valo kulkee valtavia matkoja galaksien välillä, punasiirtymävaikutus alkaa näkyä. Hän liitti tämän vaikutuksen hypoteesiin valon ikääntymisestä (voiman heikkenemisestä).

Osoittautuu, että valo menettää energiansa ylittäessään tilan, jossa on tiettyjä voimia, jotka häiritsevät sen liikettä. Ja mitä enemmän valo vanhenee, sitä punaisemmaksi se muuttuu. Siksi punasiirtymä on verrannollinen etäisyyteen, ei kohteen nopeuteen. Joten mitä kauemmas valo kulkee, sitä enemmän se vanhenee. Ymmärtäessään tämän Wiger kuvaili maailmankaikkeutta ei-laajenevaksi rakenteeksi. Hän tajusi, että kaikki galaksit ovat enemmän tai vähemmän paikallaan. Ja punasiirtymä ei liity Doppler-ilmiöön, joten etäisyydet mitattuun kohteeseen ja sen nopeuteen eivät liity toisiinsa. Viger uskoo, että punasiirtymän määrää itse valon sisäinen ominaisuus; Siten hän väittää, että valo yksinkertaisesti vanhenee tietyn matkan kuljettuaan. Tämä ei millään tavalla todista, että galaksi, johon etäisyys mitataan, on siirtymässä pois meistä.

Useimmat nykyajan tähtitieteilijät (mutta eivät kaikki) hylkäävät ajatuksen valon ikääntymisestä. Joseph Silkin mukaan Berkleyn Kalifornian yliopistosta, "ikääntyvä valokosmologia on epätyydyttävä, koska se esittelee uuden fysiikan lain."

Mutta Wigerin esittämä valon ikääntymisen teoria ei vaadi radikaaleja lisäyksiä olemassa oleviin fysikaalisiin lakeihin. Hän ehdotti, että intergalaktisessa avaruudessa on tietynlaisia ​​hiukkasia, jotka vuorovaikutuksessa valon kanssa ottavat pois osan valon energiasta. Suurin osa massiivisista esineistä sisältää enemmän näitä hiukkasia kuin muut.

Wiger selitti alueiden A ja B eri punasiirtymät seuraavasti: etualalla olevien galaksien läpi kulkeva valo kohtaa enemmän näitä hiukkasia ja menettää siksi enemmän energiaa kuin valo, joka ei kulje etualan galaksien alueen läpi. Siten esteiden ylittävien valon spektri (etualalla olevien galaksien alueet) kokee suuremman punasiirtymän, ja tämä johtaa erilaisiin Hubble-vakion arvoihin. Wiger viittasi myös teorioidensa lisätodisteisiin, jotka saatiin kokeista esineillä, joilla on hitaita punasiirtymiä.

Jos esimerkiksi mittaat Auringon kiekon lähellä sijaitsevasta tähdestä tulevan valon spektrin, punasiirtymän määrä siinä on suurempi kuin taivaan kaukaisella alueella sijaitsevan tähden tapauksessa. Tällaisia ​​mittauksia voidaan tehdä vain täydellisen auringonpimennyksen aikana, kun aurinkokiekon lähellä olevat tähdet näkyvät pimeässä.

Lyhyesti sanottuna Wiger selitti punasiirtymiä ei-laajenevalla universumilla, jossa valon käyttäytyminen poikkeaa useimpien tiedemiesten hyväksymästä ideasta. Wiger uskoo, että hänen maailmankaikkeusmallinsa antaa tarkempaa, realistisempaa tähtitieteellistä tietoa kuin laajenevan universumin vakiomalli. Tämä vanha malli ei voi selittää suurta eroa Hubble-vakion laskennassa saatujen arvojen välillä. Wigerin mukaan hitaat punasiirtymät voivat olla maailmankaikkeuden globaali ominaisuus. Universumi voi hyvinkin olla staattinen, ja siksi alkuräjähdysteorian tarve yksinkertaisesti katoaa.

Ja kaikki olisi ollut hyvin: olisimme kiittäneet Wigeriä, moittineet Hubblea, mutta uusi ongelma ilmaantui, aiemmin tuntematon. Se ongelma on kvasaarit. Yksi kvasaarien silmiinpistävimmistä piirteistä on, että niiden punasiirtymät ovat fantastisen suuret verrattuna muihin tähtitieteellisiin kohteisiin. Vaikka normaalin galaksin mitattu punasiirtymä on noin 0,67, osa kvasaarien punasiirtymistä on lähellä arvoa 4,00. Tällä hetkellä on myös löydetty galakseja, joiden punasiirtymäkerroin on suurempi kuin 1,00.

Jos hyväksymme, kuten useimmat tähtitieteilijät, että ne ovat tavallisia punasiirtymiä, niin kvasaarien on oltava ylivoimaisesti kaukaisimpia koskaan universumista löydettyjä esineitä ja ne säteilevät miljoona kertaa enemmän energiaa kuin jättimäinen pallomainen galaksi, joka on myös toivoton.

Jos otamme Hubblen lain, galaksien (joiden punasiirtymä on suurempi kuin 1,00) pitäisi siirtyä pois meistä valonnopeutta suuremmalla nopeudella ja kvasaarien nopeudella, joka on 4 kertaa valon nopeus.

Kävi ilmi, että nyt on tarpeen moittia Albert Einsteinia? Vai ovatko ongelman alkuehdot edelleen vääriä ja punasiirtymä on matemaattinen vastine prosesseille, joista meillä on vähän käsitystä? Matematiikka ei ole väärin, mutta se ei anna todellista ymmärrystä tapahtuvista prosesseista. Esimerkiksi matemaatikot ovat pitkään todistaneet avaruuden lisäulottuvuuksien olemassaolon, kun taas moderni tiede ei löydä niitä millään tavalla.

Siten molemmat perinteisessä tähtitieteellisessä teoriassa saatavilla olevat vaihtoehdot kohtaavat vakavia vaikeuksia. Jos punasiirtymä otetaan normaaliksi Doppler-ilmiöksi, spatiaalisesta absorptiosta johtuvat etäisyydet ovat niin suuria, että kvasaarien muut ominaisuudet, erityisesti energiaemissio, ovat selittämättömiä. Toisaalta, jos punasiirtymä ei liity tai ei täysin liity liikenopeuteen, meillä ei ole luotettavaa hypoteesia mekanismista, jolla se syntyy.

Tähän ongelmaan perustuvaa vakuuttavaa näyttöä on vaikea saada. Argumentit toisella puolella tai kysymykset toisella perustuvat ensisijaisesti kvasaarien ja muiden esineiden väliseen näennäiseen assosiaatioon. Ilmeisiä assosiaatioita tällaisiin punasiirtymiin tarjotaan todisteina yksinkertaisen Doppler-siirtymän tueksi tai "kosmologisina" hypoteeseina. Vastustajat väittävät, että assosiaatiot objektien välillä, joiden punasiirtymät eroavat toisistaan, osoittavat, että kaksi erilaista prosessia toimii. Jokainen ryhmä leimaa vastustajien yhdistykset väärennöksiksi.

Joka tapauksessa tässä tilanteessa meidän on sovittava, että punasiirtymän toinen komponentti (nopeus) tunnistetaan toiseksi Doppler-muutokseksi, joka on tuotettu samalla tavalla kuin absorption normaali punasiirtymä, ja se on lisättävä normaalisiirtoon, jotta saadaan matemaattinen edustus käynnissä oleviin prosesseihin.

Ja varsinainen ymmärrys käynnissä olevista prosesseista löytyy esimerkiksi Dewey Larsonin teoksista tästä kohdasta.

Kvasaarien punasiirtymät

Vaikka jotkin nykyään kvasaarina tunnetuista esineistä tunnistettiin jo ennestään uuteen ja erilliseen ilmiöluokkaan niiden erityisten spektrien vuoksi, varsinainen kvasaarien löytö voidaan jäljittää vuoteen 1963, jolloin Martin Schmidt tunnisti radiolähteen spektrin. 3C 273 siirtyneenä 16 % kohti punaista. Suurin osa muista kvasaarien alun perin määritellyistä ominaisuuksista oli määritettävä, kun tietoja kerättiin lisää. Esimerkiksi eräässä varhaisessa kuvauksessa ne määriteltiin "tähtimäisiksi esineiksi, jotka osuvat yhteen radiolähteiden kanssa". Mutta nykyaikaiset havainnot osoittavat, että useimmissa tapauksissa kvasaareilla on monimutkaisia ​​rakenteita, jotka eivät todellakaan ole kuin tähdet, ja on olemassa suuri luokka kvasaareja, joista ei ole havaittu radiosäteilyä. Suuri punasiirtymä oli edelleen kvasaarin tunnusmerkki, ja sen erottavana ominaisuutena pidettiin havaittua ylöspäin laajenevaa suuruusaluetta. Toissijainen punasiirtymä, joka mitattiin 3C 48:lle, oli 0,369, selvästi yli primäärimittauksen 0,158. Vuoden 1967 alkuun mennessä, jolloin saatavilla oli 100 punasiirtymää, suurin arvo oli 2,223, ja julkaisuhetkellä se oli noussut 3,78:aan.

Punasiirtymäalueen laajentaminen arvon 1,00 yläpuolelle herätti tulkintakysymyksiä. Doppler-siirtymän alkuperän aiemman ymmärryksen perusteella taantuman punasiirtymä yli 1,00 osoittaisi, että suhteellinen nopeus on suurempi kuin valon nopeus. Yleinen hyväksyntä Einsteinin näkemykselle, jonka mukaan valon nopeus on ehdoton raja, teki tällaisesta tulkinnasta astronomeille mahdotonta hyväksyä, ja ongelman ratkaisemiseksi turvauduttiin suhteellisuusteorian matematiikkaan. Analyysimme osassa I osoittaa, että tämä on matemaattisten suhteiden väärinkäyttö tilanteissa, joissa näitä suhteita voidaan käyttää. Havainnon tuloksena saatujen ja epäsuorien keinojen avulla saatujen arvojen välillä on ristiriitoja. Esimerkiksi mittaamalla nopeutta jakamalla koordinaattietäisyys tuntiajalla. Tällaisissa esimerkeissä suhteellisuusmatematiikkaa (Lorentzin yhtälöitä) sovelletaan epäsuoriin mittauksiin, jotta ne saadaan yhteneväisiksi oikeiksi otettujen suorien mittausten kanssa. Doppler-siirtymät ovat suoria nopeuksien mittauksia, jotka eivät vaadi korjausta. Punasiirtymä 2,00 osoittaa suhteellista ulospäin suuntautuvaa liikettä, jonka skalaariarvo on kaksi kertaa valon nopeus.

Vaikka suuren punasiirtymän ongelma kierrettiin perinteisessä tähtitieteellisessä ajattelussa suhteellisuusmatematiikan temppulla, siihen liittyvä etäisyys-energia-ongelma osoittautui vaikeammaksi ratkaista ja vastusti kaikkia ratkaisu- tai keinotekoisia yrityksiä.

Jos kvasaarit ovat kosmologian osoittamilla etäisyyksillä eli punasiirtymiä vastaavilla etäisyyksillä sen mukaan, että ne ovat tavallisia laman punasiirtymiä, niin niiden lähettämä energiamäärä on paljon suurempi kuin mitä voidaan selittää tunnetulla energiantuotantoprosessilla. tai jopa millä tahansa uskottavalla spekulatiivisella prosessilla. Toisaalta, jos energiat vähennetään uskottavalle tasolle olettaen, että kvasaarit ovat paljon lähempänä, niin tavanomaisella tieteellä ei ole selitystä suurille punasiirtymille.

Ilmeisesti jotain on tehtävä. Yhdestä tai toisesta rajoittavasta olettamuksesta tulisi luopua. Joko on olemassa aiemmin tuntemattomia prosesseja, jotka tuottavat paljon enemmän energiaa kuin jo tunnetut prosessit, tai on tuntemattomia tekijöitä, jotka työntävät kvasaarin punasiirtymät tavanomaisten taantuman arvojen ulkopuolelle. Jostain syystä, jonka rationaalisuutta on vaikea ymmärtää, useimmat tähtitieteilijät uskovat, että vaihtoehto punasiirtymälle on ainoa asia, joka vaatii tarkistamista tai laajentamista olemassa olevaan fyysiseen teoriaan. Useimmiten esitetty argumentti punasiirtymien ei-kosmologisen selityksen kannattajien vastalauseita vastaan ​​on se, että fysikaalisessa teoriassa mitattava hypoteesi tulisi hyväksyä vain viimeisenä keinona. Tässä on se, mitä nämä henkilöt eivät näe: viimeinen keino on ainoa jäljellä oleva asia. Jos jätämme pois olemassa olevan teorian muuttamisen selittämään punasiirtymiä, niin olemassa olevaa teoriaa tulisi modifioida selittämään energiantuotannon suuruus.

Lisäksi energiavaihtoehto on paljon radikaalimpi siinä mielessä, että se ei edellytä pelkästään täysin tuntemattomia uusia prosesseja, vaan se sisältää myös valtavan tuotannon mittakaavan lisäyksen nykyisen tunnetun tason yli. Toisaalta kaikki mitä punasiirtymätilanteessa vaaditaan, vaikka tunnettuihin prosesseihin perustuvaa ratkaisua ei saadakaan, on uusi prosessi. Hän ei teeskentele selittävänsä mitään enempää, kuin mitä nykyään tunnustetaan tunnetun taantuman prosessin etuoikeudeksi; sitä käytetään yksinkertaisesti luomaan punasiirtymiä vähemmän kaukaisissa spatiaalisissa paikoissa. Jopa ilman uutta tietoa universumin liiketeorian kehityksestä, pitäisi olla selvää, että punasiirtymävaihtoehto on paljon parempi tapa murtaa nykyinen umpikuja kvasaarienergian ja punasiirtymäteorioiden välillä. Tästä syystä käänteisen järjestelmän teorian soveltamisesta ongelman ratkaisemiseen johtuva selitys on niin merkittävä.

Tällainen päättely on jokseenkin akateemista, koska hyväksymme maailman sellaisena kuin se on, halusimmepa siitä tai emme, mitä löydämme. On kuitenkin huomattava, että tässäkin, kuten monissa esimerkeissä edellisillä sivuilla, uuden teoreettisen kehityksen tuloksena ilmaantuva vastaus saa yksinkertaisimman ja loogisimman muodon. Vastaus kvasaariongelmaan ei tietenkään sisällä eroa useimpien perusasioiden kanssa, kuten tähtitieteilijät, jotka tukeutuvat punasiirtymien ei-kosmologiseen selittämiseen, odottavat. Heidän näkemyksensä tilanteesta pitäisi ottaa mukaan jokin uusi fyysinen prosessi tai periaate lisäämään "ei-nopeuskomponentti" kvasaarin punasiirtymän taantumaan. Mielestämme uutta prosessia tai periaatetta ei tarvita. Ylimääräinen punasiirtymä on yksinkertaisesti seurausta lisääntyneestä nopeudesta, nopeudesta, joka pakeni tietoisuudesta, koska sitä ei voida esittää perinteisessä spatiaalisessa viitekehyksessä.

Kuten edellä todettiin, räjähdysnopeuden ja punasiirtymän raja-arvo ovat kaksi tuloksena olevaa yksikköä yhdessä ulottuvuudessa. Jos räjähdyksen nopeus jaetaan tasan kahden aktiivisen ulottuvuuden kesken välialueella, kvasaari voidaan muuntaa liikkeeksi ajassa, jos räjähdyksen punasiirtymäkomponentti alkuperäisessä ulottuvuudessa on 2,00 ja kvasaarin kokonaispunasiirtymä on 2,326. Kvasaarien ja pulsarien julkaisemiseen mennessä oli julkaistu vain yksi kvasaaripunasiirtymä, joka ylitti arvon 2,326 millään merkittävällä määrällä. Kuten tuossa työssä todettiin, punasiirtymä 2,326 ei ole absoluuttinen maksimi, vaan taso, jolla kvasaariliikkeen siirtyminen uuteen tilaan tapahtuu, mikä, kuten on joka tapauksessa sallittu, voi tapahtua. Siten kvasaarille 4C 05 34 annettu erittäin korkea arvo 2,877 osoitti joko jonkin prosessin olemassaolon, jonka seurauksena muunnos, joka teoriassa voisi tapahtua 2,326:ssa, viivästyi tai mittausvirhettä. Koska muita saatavilla olevia tietoja ei ollut saatavilla, valinta näiden kahden vaihtoehdon välillä vaikutti tuolloin ei-toivotulta. Monia ylimääräisiä punasiirtymiä arvon 2,326 yläpuolella on löydetty seuraavina vuosina; ja kävi ilmeiseksi, että kvasaarien punasiirtymien laajeneminen korkeammalle tasolle on yleinen ilmiö. Siksi teoreettista tilannetta tarkistettiin ja suuremmilla punasiirtymillä toimivan prosessin luonnetta selvitettiin.

Kuten osassa 3 on kuvattu, punasiirtymäkerroin 3,5, joka vallitsee tason 2,326 alapuolella, on seurausta seitsemän ekvivalenttiavaruuden yksikön yhtäläisestä jakautumisesta avaruudessa tapahtuvan liikkeen ulottuvuuden kanssa yhdensuuntaisen ulottuvuuden ja sitä vastaan ​​kohtisuoran ulottuvuuden välillä. . Tällainen tasa-arvoinen jakautuminen on seurausta todennäköisyysvaikutuksista, jotka suosivat yhtä jakaumaa toiseen nähden, ja muut jakaumat ovat täysin poissuljettuja. Epätasaisen jakautumisen todennäköisyys on kuitenkin pieni, mutta merkittävä. Seitsemän nopeusyksikön tavanomaisen jakauman 3½ - 3½ sijasta jako voisi olla 4 - 3, 4½ - 2½ ja niin edelleen. Niiden kvasaarien kokonaismäärä, joiden punasiirtymä ylittää 3½ - 3½ -jakaumaa vastaavan tason, on suhteellisen pieni. Eikä odotettu, että mikään satunnainen kohtalaisen kokoinen ryhmä, esimerkiksi 100 kvasaaria, sisältäisi useampaa kuin yhtä tällaista kvasaria (jos sellainen on).

Väärällä jakaumalla ulottuvuudessa ei ole merkittäviä havaittavia vaikutuksia alhaisemmille nopeustasoille (vaikka se tuottaisi poikkeavia tuloksia tutkimuksessa, kuten Arp-poolausanalyysissä, jos se olisi yleisempi). Mutta se tulee ilmeiseksi korkeammilla tasoilla, koska se johtaa punasiirtymiin, jotka ylittävät tavanomaisen rajan 2,326. Alueiden välisen yhteyden toisen asteen (neliö) luonteen vuoksi 8 räjähdysnopeuteen osallistuvista yksiköistä, joista 7 sijaitsee välialueella, tulee 64 yksikköä, joista 56 sijaitsee tällä alueella. Siksi mahdollisia punasiirtymäkertoimia, jotka ovat yli 3,5, lisätään 0,125:n askelin. Jakaumaa vain yhdessä ulottuvuudessa vastaava teoreettinen maksimi olisi 7,0, mutta todennäköisyys muuttuu merkityksettömäksi jollain alemmalla tasolla, oletettavasti jossain 6,0:n paikkeilla. Vastaavat punasiirtymäarvot ovat huipussaan noin 4,0.

Dimensiojakauman muutoksesta johtuva punasiirtymätekijän kasvu ei sisällä etäisyyden lisäystä avaruudessa. Siksi kaikki kvasaarit, joiden punasiirtymä on 2,326 tai enemmän, ovat suunnilleen samalla etäisyydellä avaruudessa. Tämä on selitys näennäiselle erolle, joka liittyy havaittuun tosiasiaan, että äärimmäisen suuret punasiirtymät omaavien kvasaarien kirkkaus on verrattavissa kvasaarien, joiden punasiirtymäalue on noin 2,00, kirkkaus.

Tähtien räjähdykset, jotka käynnistävät tapahtumaketjun, joka johtaa kvasaarin lähettämiseen alkuperägalaksista, vähentävät suuren osan räjähtävien tähtien aineesta kineettiseksi ja säteittäiseksi energiaksi. Loput tähtien massasta hajoaa kaasu- ja pölyhiukkasiksi. Osa hajallaan olevasta materiaalista tunkeutuu räjähdysaluetta ympäröiviin galaksin sektoreihin, ja kun yksi tällainen sektori sinkoutuu kvasaarina, se sisältää nopeasti liikkuvaa kaasua ja pölyä. Koska hiukkasten suurimmat nopeudet ovat suurempia kuin nopeudet, jotka vaaditaan paeta yksittäisten tähtien vetovoimasta, tämä materiaali väistyy vähitellen ulos ja muuttuu lopulta pöly- ja kaasupilven muodoksi kvasaarin ympärillä - ilmakehän, kuten voimme kutsua. se. Kvasaarin muodostavien tähtien säteily kulkee ilmakehän läpi ja lisää spektrin viivojen absorptiota. Suhteellisen nuorta kvasaaria ympäröivä sironnut materiaali liikkuu päärungon mukana, ja punasiirtymän absorptio on suunnilleen yhtä suuri kuin säteilyn määrä.

Kvasaarin liikkuessa ulospäin sen muodostavat tähdet vanhenevat, ja olemassaolon loppuvaiheessa osa niistä saavuttaa hyväksyttävät rajat. Sitten tällaiset tähdet räjähtävät jo kuvatuissa II-tyypin supernoveissa. Kuten olemme nähneet, räjähdykset sinkoavat yhden tuotepilven ulospäin avaruuteen ja toisen samanlaisen pilven ulospäin ajassa (vastaa sinkoamista sisäänpäin avaruuteen). Kun räjähdystuotteiden ajassa ulossyötyneiden räjähdystuotteiden nopeus on päällekkäin jo lähellä sektorirajaa olevan kvasaarin nopeutta, tuotteet siirtyvät avaruussektoriin ja katoavat.

Avaruuteen heitettyjen räjähdystuotteiden liike ulospäin on sama kuin ajassa sisäänpäin suuntautuva liike. Siksi se on päinvastainen kuin kvasaarin ulospäin suuntautuva liike ajassa. Jos sisäänpäin suuntautuva liike voitaisiin havaita itsenäisesti, se aiheuttaisi sinisiirron, koska se olisi suunnattu meitä kohti, ei poispäin meistä. Mutta koska tällainen liike tapahtuu vain yhdessä kvasaarin ulospäin suuntautuvan liikkeen kanssa, sen vaikutus on vähentää tuloksena olevaa ulospäin suuntautuvaa nopeutta ja punasiirtymän suuruutta. Siten toissijaisten räjähdysten hitaasti liikkuvat tuotteet liikkuvat ulospäin samalla tavalla kuin kvasaari itse, ja käänteisnopeuskomponentit yksinkertaisesti viivästyttävät saapumistaan ​​kohtaan, jossa liikkeeksi ajallinen muutos tapahtuu.

Siksi olemassaolonsa viimeisistä vaiheista olevaa kvasaria ei ympäröi vain itse kvasaarin mukana liikkuva ilmakehä, vaan myös yksi tai useampi hiukkaspilvi, joka liikkuu ajassa pois kvasaarista (ekvivalenttiavaruus). Jokainen hiukkaspilvi myötävaikuttaa punasiirtymän absorptioon, joka eroaa emission määrästä sisäisten räjähdysten hiukkasiin aiheuttaman sisäänpäin suuntautuvan nopeuden määrällä. Kuten skalaariliikkeen luonteesta puhuttaessa todettiin, mikä tahansa tällä tavalla liikkuva esine voi saada myös vektoriliikettä. Kvasaarikomponenttien vektorinopeudet ovat pieniä verrattuna niiden skalaarinopeuksiin, mutta ne voivat olla tarpeeksi suuria luomaan mitattavissa olevia poikkeamia skalaareista. Joissakin tapauksissa tämä johtaa punasiirtymän absorptioon päästötason yläpuolella. Toissijaisista räjähdyksistä johtuvista ulospäin suuntautuvista nopeuksista johtuen kaikki muut punasiirtymän absorptiot paitsi päästöarvot ovat päästöjen punasiirtymien alapuolella.

Emitoituneille hiukkasille annetuilla nopeuksilla ei ole merkittävää vaikutusta taantumaan z, samoin kuin tehollisen nopeuden kasvulla tason 2,326 yli; siksi muutos tapahtuu punasiirtymäkertoimessa ja rajoittuu 0,125:n portaan, joka on tämän kertoimen pienin muutos. Siksi mahdollinen punasiirtymien absorptio tapahtuu säännöllisillä suureilla, jotka eroavat toisistaan ​​0,125z ½. Koska kvasaarien z-arvo saavuttaa maksiminsa kohdassa 0,326 ja kaikki punasiirtymän vaihtelu yli 2,326 johtuu punasiirtymäkertoimen muutoksista, mahdollisen punasiirtymän absorption teoreettiset arvot ovat samat kaikille kvasaareille ja ovat yhtäpitäviä emission mahdollisten punasiirtymien kanssa. .

Koska useimmat havaitut korkean punasiirtymän kvasaarit ovat suhteellisen vanhoja, niiden ainesosat ovat äärimmäisen aktiivisessa tilassa. Tämä vektoriliike tuo epävarmuutta päästöjen punasiirtymän mittauksiin ja tekee mahdottomaksi osoittaa tarkkaa korrelaatiota teorian ja havainnon välillä. Punasiirtymän absorption tapauksessa tilanne on edullisempi, koska kunkin aktiivisemman kvasaarin mitatut ekstinktioarvot muodostavat sarjan ja sarjojen välinen suhde voidaan osoittaa myös silloin, kun yksittäisillä arvoilla on merkittävä aste. epävarmuudesta.

Räjähdyksen seurauksena punasiirtymä on punasiirtymätekijän ja z ½ tulo, jolloin jokaisella kvasaarilla, jonka taantuman suhde z on pienempi kuin 0,326, on oma joukko mahdollisia punasiirtymän absorptioita, ja kunkin sarjan peräkkäiset jäsenet eroavat 0,125z:llä 2. Yksi suurimmista tähän mennessä tutkituista järjestelmistä tällä alueella on kvasaari 0237-233.

Kestää yleensä pitkän ajan, ennen kuin huomattava määrä kvasaaritähtiä saatetaan räjähdysmäisen toiminnan laukaisevan ikärajan alle. Näin ollen päästöarvoista poikkeava punasiirtymän absorptio ei ilmesty ennen kuin kvasaari saavuttaa punasiirtymäalueen yli 1,75. Prosessin luonteesta on kuitenkin selvää, että tähän yleissääntöön on poikkeuksia. Alkuperägalaksin ulommat, äskettäin kertyneet osat koostuvat enimmäkseen nuoremmista tähdistä, mutta erityisolosuhteet galaksin kasvun aikana, kuten suhteellisen äskettäinen yhteys toisen suuren populaation kanssa, voivat tuoda vanhojen tähtien pitoisuuden rakenteen osaan. räjähdyksen sinkoama galaksi.. Vanhemmat tähdet saavuttavat sitten ikärajat ja käynnistävät tapahtumaketjun, joka saa aikaan punasiirtymän absorption kvasaarien elämänvaiheessa tavallista aikaisemmin. Kuitenkaan ei näytä siltä, ​​että mihinkään äskettäin säteilevään kvasaariin sisältyvien vanhojen tähtien määrä olisi tarpeeksi suuri synnyttämään sisäistä toimintaa, joka johtaa voimakkaan punasiirtymän absorptiojärjestelmään.

Korkeammalla punasiirtymän alueella uusi tekijä tulee peliin; se nopeuttaa suuntausta kohti suurempaa punasiirtymien absorptiota. Jotta kvasaarin pölyisissä ja kaasumaisissa komponenteissa saataisiin absorptiojärjestelmän laukaisemiseksi tarvittavat nopeuslisäykset, tarvitaan yleensä huomattava räjähdysaktiivisuuden voimakkuus. Kahden räjähdysnopeusyksikön lisäksi tällaista rajoitusta ei kuitenkaan ole. Tässä diffuusikomponentit ovat alttiina kosmisen sektorin olosuhteille, jotka pyrkivät vähentämään käänteistä nopeutta (vastaa nopeuden kasvua), mikä luo ylimääräistä punasiirtymän absorptiota normaalin kvasaarievoluution aikana ilman, että kvasaarissa tarvitaan lisää energiantuotantoa. Siksi tämän tason yläpuolella "kaikilla kvasaarilla on vahvat absorptioviivat". Stritmatter ja Williams, joiden tiedonannosta yllä oleva lausunto on otettu, jatkavat sanomalla:

"Näyttää siltä, ​​että punasiirtymäpäästössä imeytyneen materiaalin läsnäololle on kynnys noin 2,2."

Tämä empiirinen johtopäätös on yhdenmukainen teoreettisen havaintomme kanssa, että punasiirtymässä 2.326 on selvä sektoriraja.

Optisten spektrien punasiirtymän absorption lisäksi, jota yllä oleva keskustelu koskee, myös radiotaajuuksilla esiintyy punasiirtymän absorptiota. Ensimmäinen tällainen löytö kvasaari 3C 286:n emissiosta herätti huomattavaa kiinnostusta johtuen melko yleisestä vaikutelmasta, että radiotaajuuksien absorption selittämiseen vaadittiin selitys, joka eroaa optisten taajuuksien absorptiosta. Ensimmäiset tutkijat tulivat siihen tulokseen, että radiotaajuuksien punasiirtymä johtuu neutraalin vedyn absorptiosta joissakin galakseissa, jotka sijaitsevat meidän ja kvasaarin välillä. Koska tässä tapauksessa punasiirtymän absorptio on noin 80%, he pitivät havaintoja todisteena kosmologisen punasiirtymähypoteesin puolesta. Liikeuniversumin teorian perusteella radiovalvonta ei tuo mitään uutta. Kvasaareissa toimiva absorptioprosessi soveltuu kaikkien taajuuksien säteilyyn. Ja punasiirtymän absorptiolla radiotaajuudella on sama merkitys kuin punasiirtymän absorptiolla optisella taajuudella. 3C 286:n mitatut radiotaajuuksien punasiirtymät emission ja absorption aikana ovat luokkaa 0,85 ja 0,69, vastaavasti. Punasiirtymäkertoimella 2,75 teoreettinen punasiirtymän absorptio, joka vastaa päästöarvoa 0,85, on 0,68.

Tähtien lähettämä valo globaalisti katsottuna on sähkömagneettista värähtelyä. Paikallisesti katsottuna tämä säteily koostuu valokvanteista - fotoneista, jotka ovat energian kantajia avaruudessa. Tiedämme nyt, että säteilevä valokvantti virittää lähimmän avaruuden alkuainehiukkasen, joka siirtää virityksen naapurihiukkaseen. Energian säilymisen lain perusteella valon nopeutta on tässä tapauksessa rajoitettava. Tämä osoittaa eron valon etenemisen ja informaation välillä, jota (informaatiota) tarkasteltiin kohdassa 3.4. Tällainen käsitys valosta, avaruudesta ja vuorovaikutusten luonteesta on johtanut muutokseen universumin käsityksessä. Siksi punasiirtymän käsitettä lähteen spektrin aallonpituuksien lisäyksenä (linjojen siirtyminen kohti spektrin punaista osaa) vertailuspektrien viivoihin verrattuna olisi tarkasteltava uudelleen ja tämän vaikutuksen esiintymisen luonne tulisi tarkistaa. (ks. Johdanto, kohdat 7 ja ).

Punasiirtymä johtuu kahdesta syystä. Ensinnäkin tiedetään, että Doppler-ilmiöstä johtuva punasiirtymä tapahtuu, kun valonlähteen liike suhteessa tarkkailijaan johtaa niiden välisen etäisyyden kasvuun.

Toiseksi, fraktaalifysiikan näkökulmasta punasiirtymä tapahtuu, kun emitteri sijoitetaan tähden suuren sähkökentän alueelle. Sitten tämän vaikutuksen uudessa tulkinnassa valokvantit - fotonit - synnyttävät useita

erilainen värähtelytaajuus verrattuna maanpäälliseen standardiin, jossa sähkökenttä on mitätön. Tämä tähden sähkökentän vaikutus säteilyyn johtaa sekä syntyvän kvantin energian vähenemiseen että kvanttia kuvaavan taajuuden laskuun; vastaavasti säteilyn aallonpituus = C / (C on valon nopeus, suunnilleen 3 10 8 m / s). Koska tähden sähkökenttä määrää myös tähden painovoiman, kutsumme säteilyn aallonpituuden lisäämisen vaikutusta vanhalla termillä "gravitaation punasiirtymä".

Esimerkki painovoiman punasiirtymästä on havaittu linjasiirtymä Auringon ja valkoisten kääpiöiden spektrissä. Se on punaisen gravitaatiosiirtymän vaikutus, joka on nyt luotettavasti vahvistettu valkoisille kääpiöille ja Auringolle. Nopeutta vastaava painovoiman punasiirtymä valkoisilla kääpiöillä on 30 km/s ja Auringon noin 250 m/s. Kahden suuruusluokan ero auringon ja valkoisten kääpiöiden punasiirtymien välillä johtuu näiden fyysisten esineiden erilaisista sähkökentistä. Tarkastellaan tätä asiaa tarkemmin.

Kuten edellä mainittiin, tähden sähkökentässä emittoidulla fotonilla on muuttunut värähtelytaajuus. Punasiirtymäkaavan johtamiseksi fotonimassalle käytetään relaatiota (3.7): m ν = h /C 2 = Е/С 2 , missä Е on fotonin energia verrannollinen sen taajuuteen ν. Näin ollen näemme, että fotonin massan ja taajuuden suhteelliset muutokset ovat yhtä suuret, joten esitämme ne tässä muodossa: m ν /m ν = / = Е/С 2 .

Syntyvän fotonin energian AE muutos johtuu tähden sähköpotentiaalista. Maan sähköpotentiaalia ei sen pienuuden vuoksi oteta tässä tapauksessa huomioon. Tällöin sähköpotentiaalin φ ja säde R omaavan tähden emittoiman fotonin suhteellinen punasiirtymä on yhtä suuri SI-järjestelmässä.

RED SHIFT, lähteen sähkömagneettisen säteilyn aallonpituuksien kasvu (taajuuksien pieneneminen), joka ilmenee spektrilinjojen tai muiden spektrin yksityiskohtien siirtymisenä kohti spektrin punaista (pitkäaaltoista) päätä. Punasiirtymä arvioidaan yleensä mittaamalla viivojen sijainnin muutos havaitun kohteen spektrissä suhteessa referenssilähteen spektrilinjoihin, joiden aallonpituudet tunnetaan. Kvantitatiivisesti punasiirtymä mitataan aallonpituuksien suhteellisen kasvun suuruudella:

Z \u003d (λ in -λ exp) / λ exp,

missä λ prin ja λ isp - vastaavasti vastaanotetun aallon pituus ja lähteen lähettämän aallon pituus.

Punasiirtymälle on kaksi mahdollista syytä. Se voi johtua Doppler-ilmiöstä, kun havaittu säteilylähde poistetaan. Jos tässä tapauksessa z « 1, niin poistonopeus on ν = cz, missä c on valon nopeus. Jos etäisyys lähteeseen pienenee, havaitaan päinvastaisen merkin siirtymä (ns. violetti siirtymä). galaksissamme olevien kohteiden osalta sekä punaiset että violetit siirtymät eivät ylitä arvoa z= 10 -3 . Suurilla valonnopeuteen verrattavissa olevilla nopeuksilla tapahtuu punasiirtymää relativistisista vaikutuksista, vaikka lähteen nopeus olisi suunnattu näkölinjan yli (poikittainen Doppler-ilmiö).

Doppler-punasiirtymän erikoistapaus on galaksien spektrissä havaittu kosmologinen punasiirtymä. Kosmologisen punasiirtymän havaitsi ensimmäisenä V. Slifer vuosina 1912-1914. Se syntyy galaksien välisten etäisyyksien lisääntymisen seurauksena, mikä johtuu universumin laajenemisesta, ja kasvaa keskimäärin lineaarisesti etäisyyksien kasvaessa galaksiin (Hubblen laki). Ei liian suurille punasiirtymille (z< 1) закон Хаббла обычно используется для оценки расстояний до внегалактических объектов. Наиболее далёкие наблюдаемые объекты (галактики, квазары) имеют красные смещения, существенно превышающие z = 1. Известно несколько объектов с z >6. Tällaisilla z:n arvoilla lähteen lähettämä säteily spektrin näkyvällä alueella vastaanotetaan IR-alueella. Valonnopeuden äärellisyydestä johtuen esineitä, joilla on suuri kosmologinen punasiirtymä, havaitaan sellaisina kuin ne olivat miljardeja vuosia sitten, heidän nuoruutensa aikana.

Gravitaation punasiirtymä tapahtuu, kun valon vastaanotin on alueella, jolla on pienempi gravitaatiopotentiaali φ kuin lähteellä. Tämän vaikutuksen klassisessa tulkinnassa fotonit menettävät osan energiastaan ​​voittaakseen painovoimat. Tämän seurauksena fotonin energiaa kuvaava taajuus pienenee ja aallonpituus kasvaa vastaavasti. Heikoilla gravitaatiokentillä painovoiman punasiirtymän arvo on yhtä suuri kuin z g = Δφ/с 2, missä Δφ on lähteen ja vastaanottimen gravitaatiopotentiaalien erotus. Tästä seuraa, että pallosymmetrisille kappaleille z g = GM/Rc 2, missä M ja R ovat säteilevän kappaleen massa ja säde, G on gravitaatiovakio. Tarkempi (relativistinen) kaava ei-pyöriville pallomaisille kappaleille on:

z g \u003d (1 -2GM / Rc 2) -1/2 - 1.

Tiheiden tähtien (valkoisten kääpiöiden) spektrissä havaitaan painovoiman punasiirtymä; niille z g ≤10 -3 . Gravitaatiopunasiirtymä löydettiin valkoisen kääpiön Sirius B:n spektristä vuonna 1925 (W. Adams, USA). Mustien reikien ympärillä olevien akkretion kiekkojen sisäalueilta tulevalla säteilyllä pitäisi olla voimakkain painovoiman punasiirtymä.

Minkä tahansa punasiirtymän (Doppler, kosmologinen, gravitaatio) tärkeä ominaisuus on z:n riippuvuuden puuttuminen aallonpituudesta. Tämä johtopäätös vahvistetaan kokeellisesti: samalla säteilylähteellä spektriviivoilla optisella, radio- ja röntgenalueella on sama punasiirtymä.

Lit.: Zasov A. V., Postnov K. A. Yleinen astrofysiikka. Fryazino, 2006.