červený posun

zväčšenie vlnových dĺžok čiar v spektre zdroja žiarenia (posun čiar smerom k červenej časti spektra) v porovnaní s čiarami referenčných spektier. Červený posun nastáva, keď sa vzdialenosť medzi zdrojom žiarenia a jeho prijímačom (pozorovateľom) zväčšuje (pozri Dopplerov jav) alebo keď je zdroj v silnom gravitačnom poli (gravitačný červený posun). V astronómii je najväčší červený posun pozorovaný v spektrách vzdialených extragalaktických objektov (galaxií a kvazarov) a je považovaný za dôsledok kozmologickej expanzie vesmíru.

Červený posun

zníženie frekvencií elektromagnetického žiarenia, jeden z prejavov Dopplerovho javu. Meno "K. s." v dôsledku toho, že vo viditeľnej časti spektra sú v dôsledku tohto javu čiary posunuté na jeho červený koniec; K. s. pozorované pri žiarení akýchkoľvek iných frekvencií, napríklad v rádiovom dosahu. Opačný efekt spojený so zvyšujúcimi sa frekvenciami sa nazýva modrý (alebo fialový) posun. Najčastejšie sa výraz „K. s." sa používa na označenie dvoch javov — kozmologického kozmologického s. a gravitačné K. s.

Kozmologická (metagalaktická) K. s. nazývaný pokles frekvencií žiarenia pozorovaný pre všetky vzdialené zdroje (galaxie, kvazary), čo naznačuje vzdialenosť týchto zdrojov od seba a najmä od našej Galaxie, teda o nestacionárnosti (expanzii) Metagalaxie. K. s. pre galaxie objavil americký astronóm W. Slifer v rokoch 1912-14; v roku 1929 E. Hubble zistil, že K. s. pre vzdialené galaxie je väčšia ako pre blízke galaxie a zväčšuje sa približne úmerne vzdialenosti (K. s. zákon alebo Hubbleov zákon). Boli navrhnuté rôzne vysvetlenia pozorovaného posunu spektrálnych čiar. Takou je napríklad hypotéza o rozpade svetelných kvánt v priebehu miliónov a miliárd rokov, počas ktorých sa svetlo zo vzdialených zdrojov dostáva k pozemskému pozorovateľovi; podľa tejto hypotézy energia pri rozpade klesá, čo je aj dôvodom zmeny frekvencie žiarenia. Túto hypotézu však nepodporujú pozorovania. Najmä K. s. v rôznych častiach spektra toho istého zdroja by sa v rámci hypotézy mali líšiť. Medzitým všetky pozorovacie údaje naznačujú, že K. s. nezávisí od frekvencie, relatívna zmena frekvencie z = (n0≈ n)/n0 je úplne rovnaká pre všetky frekvencie žiarenia nielen v optickom, ale aj v rádiovom rozsahu daného zdroja (n0 ≈ frekvencia určitá čiara v zdrojovom spektre, n ≈ frekvencia tej istej čiary, zaregistrovaná prijímačom; n

V teórii relativity Doppler K. s. sa považuje za výsledok spomalenia toku času v pohyblivom referenčnom rámci (efekt špeciálnej teórie relativity). Ak je rýchlosť zdrojového systému vzhľadom na systém prijímača u (v prípade metagalaktickej kozmickej lode u ≈ toto je radiálna rýchlosť), potom

═(c ≈ rýchlosť svetla vo vákuu) a podľa pozorovaného K. s. je ľahké určiť radiálnu rýchlosť zdroja: . Z tejto rovnice vyplýva, že pri z ╝ ¥ sa rýchlosť v približuje rýchlosti svetla, pričom vždy zostáva menšia ako (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.

Až do 50-tych rokov. 20. storočie extragalaktické vzdialenosti (ktorých meranie je samozrejme spojené s veľkými ťažkosťami) boli značne podhodnotené, v súvislosti s čím sa hodnota H určená z týchto vzdialeností ukázala ako značne nadhodnotená. Začiatkom 70. rokov. 20. storočie pre Hubbleovu konštantu je akceptovaná hodnota H = 53 ╠ 5 (km/s)/Mgps, recipročná hodnota je T = 1/H = 18 miliárd rokov.

Fotografovanie spektier slabých (vzdialených) zdrojov na meranie kozmického žiarenia aj pri použití najväčších prístrojov a citlivých fotografických platní vyžaduje priaznivé pozorovacie podmienky a dlhé expozície. Pre galaxie sa s istotou merajú posuny z » 0,2, čo zodpovedá rýchlosti u » 60 000 km/s a vzdialenosti viac ako 1 miliarda ps. Pri takýchto rýchlostiach a vzdialenostiach platí Hubbleov zákon v najjednoduchšej forme (chyba je asi 10 %, t.j. rovnaká ako chyba pri určovaní H). Kvazary sú v priemere stokrát jasnejšie ako galaxie, a preto ich možno pozorovať na vzdialenosti desaťkrát väčšie (ak je priestor euklidovský). Pre kvazary sú v skutočnosti registrované z » 2 a viac. Pri posunoch z = 2 je rýchlosť u » 0,8×s = 240 000 km/s. Pri takýchto rýchlostiach už vstupujú do hry špecifické kozmologické efekty ≈ nestacionárnosť a zakrivenie priestoru ≈ čas; najmä koncept jedinej jednoznačnej vzdialenosti sa stáva nepoužiteľným (jedna zo vzdialeností ≈ vzdialenosť pozdĺž K. s. ≈ je tu samozrejme r = ulH = 4,5 miliardy ps). K. s. svedčí o rozpínavosti celej časti vesmíru prístupnej na pozorovania; tento jav sa bežne označuje ako rozpínanie (astronomického) vesmíru.

Gravitačný K. s. je dôsledkom spomalenia tempa času a je dôsledkom gravitačného poľa (efekt všeobecnej teórie relativity). Tento jav (nazývaný aj Einsteinov jav, zovšeobecnený Dopplerov jav) predpovedal A. Einstein v roku 1911 a od roku 1919 bol pozorovaný najskôr v žiarení Slnka a potom u niektorých ďalších hviezd. Gravitačný K. s. je zvykom charakterizovať podmienenú rýchlosť u, ktorá sa formálne vypočíta pomocou rovnakých vzorcov ako v prípadoch kozmologických kozmologických s. Podmienené hodnoty rýchlosti: pre Slnko u = 0,6 km/s, pre hustú hviezdu Sírius B u = 20 km/s. V roku 1959 bolo po prvýkrát možné zmerať gravitačnú silu spôsobenú gravitačným poľom Zeme, ktorá je veľmi malá: u = 7,5 × 10-5 cm/s (pozri Mössbauerov efekt). V niektorých prípadoch (napríklad počas gravitačného kolapsu) by sa mala pozorovať koexistencia. oba typy (vo forme celkového efektu).

Lit.: L. D. Landau, E. M. Lifshits, Teória poľa, 4. vydanie, M., 1962, ╖ 89, 107; Pozorovacie základy kozmológie, prel. z angličtiny, M., 1965.

G. I. Naan.

Wikipedia

Červený posun

Červený posun- posun spektrálnych čiar chemických prvkov na červenú stranu. Tento jav môže byť vyjadrením Dopplerovho javu alebo gravitačného červeného posunu, prípadne kombináciou oboch. Posun spektrálnych čiar na fialovú stranu sa nazýva modrý posun. Prvýkrát opísal posun spektrálnych čiar v spektre hviezd francúzsky fyzik Hippolyte Fizeau v roku 1848 a na vysvetlenie posunu navrhol Dopplerov jav spôsobený radiálnou rýchlosťou hviezdy.

Väčšina kvazarov vyžaruje intenzívne rádiové vlny. Keď astronómovia presne určili polohu týchto rádiových zdrojov na fotografiách viditeľného svetla, objavili objekty podobné hviezdam.

Ak chcete zistiť povahu zvláštnych nebeských telies, fotografujte ich spektrum. A videli sme niečo úplne nečakané! Tieto "hviezdy" mali spektrum, ktoré sa výrazne líšilo od všetkých ostatných hviezd. Spektrá boli úplne neznáme. Vo väčšine kvazarov neobsahovali nielen známe a pre bežné hviezdy charakteristické čiary vodíka, ale na prvý pohľad v nich nebolo možné odhaliť ani jednu čiaru čo i len iného chemického prvku. Mladý holandský astrofyzik M. Schmidt, ktorý pôsobil v USA, zistil, že čiary v spektrách podivných zdrojov sú na nerozoznanie len preto, že sú silne posunuté do červenej oblasti spektra, no v skutočnosti ide o čiary dobre- známe chemické prvky (predovšetkým vodík).

Dôvod posunu spektrálnych čiar kvazarov bol predmetom veľkých vedeckých diskusií, v dôsledku ktorých prevažná väčšina astrofyzikov dospela k záveru, že červený posun spektrálnych čiar súvisí so všeobecným rozpínaním Metagalaxie.

V spektre objektov 3C273 a 3C48 dosahuje červený posun nevídanú hodnotu. Posun čiar smerom k červenému koncu spektra môže byť znakom toho, že sa zdroj vzďaľuje od pozorovateľa. Čím rýchlejšie sa svetelný zdroj vzďaľuje, tým väčší je červený posun v jeho spektre.

Je charakteristické, že v spektre takmer všetkých galaxií (a toto pravidlo nemá výnimky pre vzdialené galaxie) sú čiary v spektre vždy posunuté k jeho červenému koncu. Zhruba povedané, červený posun je úmerný vzdialenosti od galaxie. Presne toto je vyjadrené ZÁKON ČERVENÉHO POSUNU, čo sa dnes vysvetľuje ako výsledok rýchleho rozpínania celej pozorovanej kolekcie galaxií.

Rýchlosť odstraňovania

Najvzdialenejšie doteraz známe galaxie majú veľmi vysoký červený posuv. Zodpovedajúce rýchlosti odstraňovania sa merajú v desiatkach tisíc kilometrov za sekundu. Ale červený posun objektu 3S48 prekonal všetky rekordy. Ukázalo sa, že je unášaný zo Zeme rýchlosťou len asi polovičnou rýchlosťou svetla! Ak predpokladáme, že tento objekt spĺňa všeobecný zákon o červenom posuve, je ľahké vypočítať, že vzdialenosť od Zeme k objektu 3C48 je 3,78 miliardy svetelných rokov! Napríklad za 8 1/3 minúty dosiahne lúč svetla Slnko, za 4 roky - k najbližšej hviezde. A tu je takmer 4 miliardy rokov nepretržitého superrýchleho letu doba porovnateľná s dĺžkou života našej planéty.

Pre objekt 3C196 sa vzdialenosť, tiež zistená z červeného posunu, ukázala ako 12 miliárd svetelných rokov, t.j. zachytili sme lúč svetla, ktorý k nám bol zoslaný aj vtedy, keď Zem ani Slnko neexistovali! Objekt 3S196 je veľmi rýchly - jeho rýchlosť odstraňovania pozdĺž zorného poľa dosahuje 200 tisíc kilometrov za sekundu.

Vek kvazarov

Podľa moderných odhadov sa vek kvazarov meria v miliardách rokov. Počas tejto doby každý kvazar vyžaruje obrovskú energiu. Nepoznáme procesy, ktoré by mohli spôsobiť takéto uvoľnenie energie. Ak predpokladáme, že máme superhviezdu, v ktorej „vyhorí“ vodík, jej hmotnosť by mala byť miliardkrát väčšia ako hmotnosť Slnka. Medzitým moderná teoretická astrofyzika dokazuje, že s hmotnosťou viac ako 100-krát väčšou ako Slnko hviezda nevyhnutne stráca stabilitu a rozpadá sa na množstvo fragmentov.

Zo v súčasnosti známych kvazarov, ktorých celkový počet je viac ako 10 000, je najbližší vzdialený 260 000 000 svetelných rokov, najvzdialenejší je 15 miliárd svetelných rokov. Kvazary sú možno najstarším z objektov, ktoré pozorujeme, pretože zo vzdialenosti miliárd svetelných rokov nie sú bežné galaxie viditeľné v žiadnom ďalekohľade. Táto „živá minulosť“ je však pre nás stále úplne nepochopiteľná. Povaha kvazarov ešte nie je úplne objasnená.

rev. od 12. 11. 2013 - ()

Teória veľkého tresku a expanzia vesmíru je skutočnosťou pre moderné vedecké myslenie, ale ak sa pozriete pravde do očí, nikdy sa nestala skutočnou teóriou. Táto hypotéza sa zrodila, keď v roku 1913 začal americký astronóm Vesto Melvin Slipher študovať spektrá svetla pochádzajúceho z tucta známych hmlovín a dospel k záveru, že sa vzďaľujú od Zeme rýchlosťou dosahujúcou milióny míľ za hodinu. Podobné myšlienky zdieľal v tom čase astronóm de Sitter. Svojho času vzbudila de Sitterova vedecká správa záujem medzi astronómami na celom svete.

Medzi týmito vedcami bol aj Edwin Powell Hubble (Edwin Habble). Zúčastnil sa tiež konferencie Americkej astronomickej spoločnosti v roku 1914, keď Slifer informoval o svojich objavoch súvisiacich s pohybom galaxií. Inšpirovaný touto myšlienkou sa Hubble pustil do práce v roku 1928 na slávnom observatóriu Mt. Wilson v snahe spojiť de ​​Sitterovu teóriu rozpínajúceho sa vesmíru so Sdyferovými pozorovaniami vzďaľujúcich sa galaxií.

Hubble uvažoval zhruba takto. V rozpínajúcom sa vesmíre by sme mali očakávať, že sa galaxie budú od seba vzďaľovať, pričom vzdialenejšie galaxie sa budú od seba vzďaľovať rýchlejšie. To znamená, že odkiaľkoľvek, vrátane Zeme, by mal pozorovateľ vidieť, že všetky ostatné galaxie sa od neho vzďaľujú a v priemere sa vzdialenejšie galaxie vzďaľujú rýchlejšie.

Hubble veril, že ak je to pravda a skutočne sa to deje, potom musí existovať proporcionálny vzťah medzi vzdialenosťou od galaxie a stupňom červeného posunu v spektre svetla prichádzajúceho z galaxií k nám na Zemi. Pozoroval, že v spektrách väčšiny galaxií k tomuto červenému posunu skutočne dochádza a galaxie nachádzajúce sa vo väčších vzdialenostiach od nás majú väčší červený posun.

Svojho času si Slifer všimol, že v spektrách galaxií, ktoré študoval, sú spektrálne čiary svetla určitých planét posunuté smerom k červenému koncu spektra. Tento zvláštny jav sa nazýva „červený posun“. Slifer smelo pripisoval červený posun Dopplerovmu efektu, ktorý bol v tom čase dobre známy. Na základe nárastu „červeného posunu“ môžeme usúdiť, že galaxie sa od nás vzďaľujú. Toto bol prvý veľký krok k myšlienke, že celý vesmír sa rozpína. Ak by sa čiary v spektre posunuli smerom k modrému koncu spektra, znamenalo by to, že galaxie sa pohybujú smerom k pozorovateľovi, teda že vesmír sa zužuje.

Vynára sa otázka, ako mohol Hubble zistiť, ako ďaleko je od nás každá z galaxií, ktoré skúmal, nezmeral k nim vzdialenosť pomocou páskového meradla? ale práve na údajoch o odľahlosti galaxií založil svoje pozorovania a závery. Toto bola skutočne veľmi ťažká otázka pre Hubbleovho teleskopu a stále zostáva ťažkou otázkou pre moderných astronómov. Koniec koncov, neexistuje žiadny merací prístroj, ktorý by dosiahol hviezdy.

Preto sa pri svojich meraniach držal nasledovnej logiky: pre začiatok sa dajú rôznymi metódami odhadnúť vzdialenosti k najbližším hviezdam; potom môžete krok za krokom zostaviť „rebrík kozmickej vzdialenosti“, ktorý vám umožní odhadnúť vzdialenosti niektorých galaxií.

Hubble pomocou svojej metódy aproximácie vzdialeností odvodil proporcionálny vzťah medzi veľkosťou červeného posunu a vzdialenosťou od galaxie. Teraz je tento vzťah známy ako Hubbleov zákon.

Veril, že najvzdialenejšie galaxie majú najvyššie hodnoty červeného posuvu, a preto sa od nás vzďaľujú rýchlejšie ako iné galaxie. On vzal to ako dostatočný dôkaz, že vesmír sa rozpína.

Postupom času sa táto myšlienka tak pevne udomácnila, že ju astronómovia začali uplatňovať presne opačným spôsobom: ak je vzdialenosť úmerná červenému posunu, potom možno z nameraného červeného posunu vypočítať vzdialenosť ku galaxiám. Ale ako sme už poznamenali, Hubble určoval vzdialenosti galaxií nie priamym meraním. Boli získané nepriamo, na základe meraní zdanlivej jasnosti galaxií. Súhlasíte, jeho predpoklad proporcionálneho vzťahu medzi vzdialenosťou od galaxie a červeným posunom nemožno overiť.

Model rozpínajúceho sa vesmíru má teda potenciálne dve chyby:

- Po prvé, môže jas nebeských objektov závisieť od mnohých faktorov, nielen od ich vzdialenosti. To znamená, že vzdialenosti vypočítané zo zdanlivej jasnosti galaxií nemusia byť platné.

- Po druhé, je dosť možné, že červený posun nemá nič spoločné s rýchlosťou pohybu galaxií.

Hubble pokračoval vo svojom výskume a dospel k určitému modelu rozpínajúceho sa vesmíru, ktorého výsledkom je Hubbleov zákon.

Aby sme to vysvetlili, najprv si pripomenieme, že podľa modelu veľkého tresku sa galaxia pohybuje rýchlejšie, čím ďalej je od epicentra explózie. Podľa Hubbleovho zákona sa rýchlosť, ktorou sa galaxie vzďaľujú, musí rovnať vzdialenosti od epicentra výbuchu vynásobenej číslom nazývaným Hubbleova konštanta. Pomocou tohto zákona astronómovia vypočítavajú vzdialenosť ku galaxiám na základe veľkosti červeného posunu, ktorého pôvod nie je nikým úplne pochopený,

Vo všeobecnosti sa rozhodli zmerať vesmír veľmi jednoducho; Nájdite červený posun a vydeľte ho Hubbleovou konštantou a získate vzdialenosť k akejkoľvek galaxii. Rovnakým spôsobom moderní astronómovia používajú Hubbleovu konštantu na výpočet veľkosti vesmíru. Prevrátená hodnota Hubbleovej konštanty má význam charakteristického času expanzie vesmíru v aktuálnom okamihu. Odtiaľ vyrastajú nohy doby existencie Vesmíru.

Na základe toho je Hubbleova konštanta mimoriadne dôležitým číslom pre modernú vedu. Napríklad, ak zdvojnásobíte konštantu, potom zdvojnásobíte aj odhadovanú veľkosť vesmíru. Faktom však je, že v rôznych rokoch rôzni vedci operovali s rôznymi hodnotami Hubbleovej konštanty.

Hubbleova konštanta je vyjadrená v kilometroch za sekundu na megaparsek (jednotka kozmických vzdialeností rovnajúca sa 3,3 miliónom svetelných rokov).

Napríklad v roku 1929 bola hodnota Hubbleovej konštanty 500. V roku 1931 to bolo 550. V roku 1936 to bolo 520 alebo 526. V roku 1950 to bolo 260, t.j. výrazne klesla. V roku 1956 klesla ešte ďalej, na 176 alebo 180. V roku 1958 klesla ďalej na 75 av roku 1968 vyskočila až na 98. V roku 1972 sa jej hodnota pohybovala od 50 až po 130. Dnes je Hubbleova konštanta sa všeobecne považuje za 55. Všetky tieto zmeny viedli jedného astronóma k vtipnému vyjadreniu, že Hubbleovu konštantu by bolo lepšie nazvať Hubbleova premenná, čo je súčasná konvencia. Inými slovami, predpokladá sa, že Hubbleova konštanta sa mení s časom, ale výraz „konštanta“ je odôvodnený skutočnosťou, že v každom danom okamihu vo všetkých bodoch vesmíru je Hubbleova konštanta rovnaká.

Samozrejme, všetky tieto zmeny v priebehu desaťročí možno vysvetliť tým, že vedci zlepšili svoje metódy a zlepšili kvalitu výpočtov.

Vynára sa však otázka: Aké výpočty? Ešte raz zopakujeme, že tieto výpočty nebude môcť nikto reálne overiť, keďže ešte nebol vynájdený zvinovací meter (dokonca ani laserový), ktorý by mohol dosiahnuť susednú galaxiu.

Navyše ani v pomere vzdialeností medzi galaxiami rozumní ľudia nerozumejú všetkému. Ak sa vesmír rozpína ​​podľa zákona proporcionality rovnomerne, prečo potom mnohí vedci dostávajú také rôzne hodnoty veličín na základe rovnakých pomerov rýchlostí tejto expanzie? Ukazuje sa, že tieto proporcie expanzie ako také tiež neexistujú.

Učený astronóm Viger zistil, že keď astronómovia vykonávajú merania v rôznych smeroch, dosahujú rôzne rýchlosti expanzie. Potom obrátil svoju pozornosť na niečo ešte podivnejšie: zistil to obloha môže byť rozdelená do dvoch skupín smerov. Prvým je súbor smerov, v ktorých mnohé galaxie ležia pred vzdialenejšími galaxiami. Druhým je súbor smerov, v ktorých sú vzdialené galaxie bez galaxií v popredí. Prvú skupinu vesmírnych smerov nazvime „oblasť A“, druhú skupinu – „oblasť B“.

Viger objavil úžasnú vec. Ak sa v našich štúdiách obmedzíme na vzdialené galaxie v oblasti A a až na základe týchto štúdií vypočítame Hubbleovu konštantu, získame jednu hodnotu konštanty. Ak robíte výskum v oblasti B, dostanete úplne inú hodnotu konštanty.

Ukazuje sa, že rýchlosť rozpínania galaxie sa podľa týchto štúdií mení v závislosti od toho, ako a za akých podmienok meriame ukazovatele prichádzajúce zo vzdialených galaxií. Ak ich zmeriame tam, kde sú galaxie v popredí, potom bude jeden výsledok, ak popredie nebude, výsledok bude iný.

Ak sa vesmír skutočne rozpína, čo by potom mohlo spôsobiť, že galaxie v popredí ovplyvnia rýchlosť iných galaxií takýmto spôsobom? Galaxie sú tak ďaleko od seba, že na seba nemôžu fúkať ako my na balón. Preto by bolo logické predpokladať, že problém spočíva v záhadách červeného posunu.

Presne toto tvrdila Viger. Naznačil, že namerané červené posuny vzdialených galaxií, na ktorých je založená celá veda, vôbec nesúvisia s expanziou vesmíru. Skôr sú spôsobené úplne iným účinkom. Naznačil, že tento predtým neznámy efekt je spojený s takzvaným mechanizmom starnutia svetla, ktoré sa k nám blíži z diaľky.

Podľa Wiegera spektrum svetla, ktoré prešlo obrovským priestorom, zažíva silný červený posun len preto, že svetlo prešlo príliš ďaleko. Wiger dokázal, že sa to deje v súlade s fyzikálnymi zákonmi a je prekvapivo podobné mnohým iným prírodným javom. V prírode vždy, ak sa niečo hýbe, tak vždy existuje niečo iné, čo tomuto pohybu bráni. Takéto brániace sily existujú aj vo vesmíre. Viger verí, že keď svetlo cestuje na obrovské vzdialenosti medzi galaxiami, začína sa prejavovať efekt červeného posunu. Tento efekt spájal s hypotézou starnutia (zníženia sily) svetla.

Ukazuje sa, že svetlo stráca svoju energiu, prechádza priestorom, v ktorom sú určité sily, ktoré bránia jeho pohybu. A čím viac svetlo starne, tým je červenšie. Preto je červený posun úmerný vzdialenosti, nie rýchlosti objektu. Takže čím ďalej sa svetlo pohybuje, tým viac starne. Wiger si to uvedomil a opísal vesmír ako neexpandujúcu štruktúru. Uvedomil si, že všetky galaxie sú viac-menej stacionárne. A červený posun nesúvisí s Dopplerovým javom, a preto nesúvisia vzdialenosti meraného objektu a jeho rýchlosť. Viger verí, že červený posun je určený vnútornou vlastnosťou svetla samotného; preto tvrdí, že svetlo po prejdení určitej vzdialenosti jednoducho starne. To nijako nedokazuje, že galaxia, ku ktorej sa meria vzdialenosť, sa od nás vzďaľuje.

Väčšina moderných astronómov (ale nie všetci) odmietajú myšlienku starnutia svetlom. Podľa Josepha Silka z Kalifornskej univerzity v Berkley, "starnúca svetelná kozmológia je neuspokojivá, pretože zavádza nový fyzikálny zákon."

Ale teória starnutia svetlom prezentovaná Wigerom nevyžaduje radikálne dodatky k existujúcim fyzikálnym zákonom. Navrhol, že v medzigalaktickom priestore existuje určitý druh častíc, ktoré pri interakcii so svetlom odoberajú časť energie svetla. Prevažná väčšina masívnych objektov obsahuje viac týchto častíc ako iné.

Pomocou tejto myšlienky Wiger vysvetlil rôzne červené posuny pre oblasti A a B takto: svetlo prechádzajúce galaxiami v popredí sa stretáva s väčším množstvom týchto častíc, a preto stráca viac energie ako svetlo, ktoré oblasťou galaxií v popredí neprechádza. Spektrum svetla prechádzajúceho cez prekážky (oblasti galaxií v popredí) teda zažije väčší červený posun, čo vedie k rôznym hodnotám Hubbleovej konštanty. Wiger sa tiež odvolal na ďalšie dôkazy pre svoje teórie, ktoré boli získané z experimentov na objektoch s pomalým červeným posunom.

Napríklad, ak zmeriate spektrum svetla prichádzajúceho z hviezdy umiestnenej blízko disku nášho Slnka, potom množstvo červeného posunu v nej bude väčšie ako v prípade hviezdy nachádzajúcej sa vo vzdialenej oblasti oblohy. Takéto merania je možné vykonať iba počas úplného zatmenia Slnka, keď sa hviezdy v blízkosti slnečného disku stanú viditeľnými v tme.

Stručne povedané, Wiger vysvetlil červené posuny v podmienkach neexpandujúceho vesmíru, v ktorom sa správanie svetla líši od predstavy, ktorú akceptuje väčšina vedcov. Wiger verí, že jeho model vesmíru poskytuje presnejšie, realistickejšie astronomické údaje ako tie, ktoré poskytuje štandardný model rozpínajúceho sa vesmíru. Tento starý model nedokáže vysvetliť veľký rozdiel v hodnotách získaných pri výpočte Hubbleovej konštanty. Podľa Vigera môžu byť pomalé červené posuny globálnou črtou vesmíru. Vesmír môže byť veľmi statický, a preto potreba teórie veľkého tresku jednoducho zmizne.

A všetko by bolo v poriadku: poďakovali by sme Wigerovi, pokarhali Hubbla, ale objavil sa nový problém, predtým neznámy. Tým problémom sú kvazary. Jednou z najvýraznejších čŕt kvazarov je, že ich červený posun je fantasticky vysoký v porovnaní s inými astronomickými objektmi. Zatiaľ čo červený posun nameraný pre normálnu galaxiu je približne 0,67, niektoré červené posuny kvazarov sa blížia k hodnote 4,00. V súčasnosti sa našli aj galaxie, ktorých koeficient červeného posunu je väčší ako 1,00.

Ak pripustíme, ako to robí väčšina astronómov, že ide o obyčajné červené posuny, potom kvazary musia byť zďaleka najvzdialenejšie objekty, aké boli kedy objavené vo vesmíre a vyžarujú miliónkrát viac energie ako obrovská guľová galaxia, čo je tiež beznádejné.

Ak vezmeme Hubbleov zákon, tak galaxie (s červeným posunom väčším ako 1,00) by sa od nás mali vzďaľovať rýchlosťou väčšou ako je rýchlosť svetla a kvazary rýchlosťou rovnajúcou sa 4-násobku rýchlosti svetla.

Ukazuje sa, že teraz je potrebné nadávať Albertovi Einsteinovi? Alebo sú počiatočné podmienky problému stále nesprávne a červený posun je matematickým ekvivalentom procesov, o ktorých nemáme ani poňatia? Matematika nie je nesprávna, ale neposkytuje skutočné pochopenie procesov, ktoré prebiehajú. Napríklad matematici už dávno dokázali existenciu dodatočných rozmerov priestoru, zatiaľ čo moderná veda ich nevie nijako nájsť.

Obe alternatívy dostupné v rámci konvenčnej astronomickej teórie teda narážajú na vážne ťažkosti. Ak sa červený posun berie ako normálny Dopplerov jav, v dôsledku priestorovej absorpcie sú uvedené vzdialenosti také obrovské, že ostatné vlastnosti kvazarov, najmä emisia energie, sú nevysvetliteľné. Na druhej strane, ak červený posun nesúvisí alebo úplne nesúvisí s rýchlosťou pohybu, nemáme žiadnu spoľahlivú hypotézu o mechanizme, ktorým sa to vytvára.

Presvedčivé dôkazy založené na tomto probléme je ťažké získať. Argumenty na jednej strane alebo otázky na strane druhej sú založené predovšetkým na zjavnej asociácii medzi kvazarmi a inými objektmi. Zjavné asociácie s takýmito červenými posunmi sa ponúkajú ako dôkaz na podporu jednoduchého Dopplerovho posunu alebo ako „kozmologické“ hypotézy. Oponenti tvrdia, že asociácie medzi objektmi, ktorých červený posun sa líši, naznačujú, že fungujú dva rôzne procesy. Každá skupina stigmatizuje asociácie oponentov ako falošné.

V každom prípade pre túto situáciu musíme súhlasiť s tým, že druhá zložka (rýchlosť) červeného posunu je identifikovaná ako ďalšia Dopplerova zmena produkovaná rovnakým spôsobom ako normálny červený posun absorpcie a musí byť pridaná k normálnemu posunu, aby sa získal matematický prebiehajúce procesy reprezentácie.

A skutočné pochopenie prebiehajúcich procesov možno nájsť napríklad v dielach Deweyho Larsona v tejto pasáži.

Červené posuny kvazarov

Hoci niektoré z objektov, ktoré sú dnes známe ako kvazary, už boli vďaka svojim špeciálnym spektrom rozpoznané ako objekty patriace do novej a samostatnej triedy javov, skutočný objav kvazarov možno vystopovať až do roku 1963, keď Martin Schmidt identifikoval spektrum rádiového zdroja. 3C 273 posunutá o 16 % smerom k červenej. Väčšina ostatných definujúcich charakteristík pôvodne pripisovaných kvazarom sa musela určiť, keď sa nazhromaždilo viac údajov. Napríklad jeden skorý popis ich definoval ako „hviezdne objekty, ktoré sa zhodujú s rádiovými zdrojmi“. Moderné pozorovania však ukazujú, že vo väčšine prípadov majú kvazary zložité štruktúry, ktoré rozhodne nie sú ako hviezdy, a existuje veľká trieda kvazarov, z ktorých rádiové vyžarovanie nebolo zistené. Vysoký červený posun bol naďalej charakteristickým znakom kvazaru a za jeho rozlišovaciu charakteristiku sa považoval pozorovaný rozsah magnitúd rozširujúcich sa nahor. Sekundárny červený posun nameraný pre 3C48 bol 0,369, čo je výrazne nad primárnym meraním 0,158. Začiatkom roku 1967, keď bolo k dispozícii 100 červených posunov, bola najvyššia hodnota 2,223 a v čase uverejnenia stúpla na 3,78.

Rozšírenie rozsahu červeného posunu nad 1,00 vyvolalo otázky týkajúce sa interpretácie. Na základe predchádzajúceho chápania pôvodu Dopplerovho posunu by recesia červeného posunu nad 1,00 naznačovala, že relatívna rýchlosť je väčšia ako rýchlosť svetla. Všeobecné akceptovanie Einsteinovho názoru, že rýchlosť svetla je absolútnou hranicou, spôsobilo, že takýto výklad bol pre astronómov neprijateľný a na vyriešenie problému sa uchýlila matematika relativity. Naša analýza vo zväzku I ukazuje, že ide o nesprávne použitie matematických vzťahov v situáciách, v ktorých možno tieto vzťahy použiť. Existujú rozpory medzi hodnotami získanými ako výsledok pozorovania a získanými nepriamymi prostriedkami. Napríklad meraním rýchlosti vydelením súradnicovej vzdialenosti hodinovým časom. V takýchto príkladoch sa matematika relativity (Lorentzove rovnice) aplikuje na nepriame merania, aby sa zosúladili s priamymi meraniami, ktoré sa považujú za správne. Dopplerove posuny sú priame merania rýchlostí, ktoré nevyžadujú korekciu. Červený posun 2,00 označuje relatívny pohyb smerom von so skalárnou hodnotou dvojnásobkom rýchlosti svetla.

Hoci problém vysokého červeného posuvu bol v tradičnom astronomickom myslení obídený trikom matematiky relativity, sprievodný problém vzdialenosti a energie sa ukázal ako neriešiteľný a odolal všetkým pokusom o rozuzlenie alebo úskoky.

Ak sú kvazary vo vzdialenostiach udávaných kozmológiou, teda vo vzdialenostiach zodpovedajúcich červeným posunom, podľa skutočnosti, že ide o obyčajné recesívne červené posuny, potom množstvo energie, ktorú vyžarujú, je oveľa väčšie, než sa dá vysvetliť známym procesom výroby energie. alebo dokonca akýmkoľvek pravdepodobným špekulatívnym procesom. Na druhej strane, ak sa energie znížia na vierohodnú úroveň za predpokladu, že kvazary sú oveľa bližšie, potom konvenčná veda nemá žiadne vysvetlenie pre veľké červené posuny.

Očividne treba niečo urobiť. Jeden alebo druhý obmedzujúci predpoklad by sa mal opustiť. Buď existujú predtým neobjavené procesy, ktoré produkujú oveľa viac energie ako už známe procesy, alebo existujú neznáme faktory, ktoré posúvajú červený posun kvazaru za zvyčajné hodnoty recesie. Z nejakého dôvodu, ktorého odôvodnenie je ťažké pochopiť, väčšina astronómov verí, že alternatíva červeného posunu je jediná vec, ktorá potrebuje revíziu alebo rozšírenie existujúcej fyzikálnej teórie. Najčastejším argumentom proti námietkam tých, ktorí sa prikláňajú k nekozmologickému vysvetleniu červených posunov, je, že hypotéza, ktorú je potrebné merať vo fyzikálnej teórii, by mala byť akceptovaná len ako posledná možnosť. Tu je to, čo títo jednotlivci nevidia: posledná možnosť je jediná vec, ktorá zostáva. Ak vylúčime modifikáciu existujúcej teórie na vysvetlenie červených posunov, potom by sa existujúca teória mala upraviť tak, aby vysvetlila veľkosť generovanej energie.

Navyše, energetická alternatíva je oveľa radikálnejšia v tom, že si vyžaduje nielen úplne neznáme nové procesy, ale zahŕňa aj obrovské zvýšenie rozsahu výroby nad súčasnú známu úroveň. Na druhej strane všetko, čo je potrebné v situácii červeného posunu, aj keď nie je možné získať riešenie založené na známych procesoch, je nový proces. Nepredstiera, že vysvetľuje niečo viac, ako sa teraz uznáva ako výsada známeho procesu recesie; jednoducho sa používa na generovanie červených posunov na menej vzdialených priestorových miestach. Aj bez nových informácií z vývoja teórie vesmíru pohybu by malo byť zrejmé, že alternatíva červeného posuvu je oveľa lepším spôsobom, ako prelomiť súčasnú slepú uličku medzi energiou kvazaru a teóriami červeného posuvu. Preto je vysvetlenie vyplývajúce z aplikácie teórie reverzného systému na vyriešenie problému také významné.

Takéto uvažovanie je do istej miery akademické, pretože akceptujeme svet taký, aký je, či sa nám to páči alebo nie, čo nájdeme. Treba však poznamenať, že tu, opäť, ako v mnohých príkladoch na predchádzajúcich stranách, odpoveď, ktorá sa objaví ako výsledok nového teoretického vývoja, má najjednoduchšiu a najlogickejšiu formu. Samozrejme, odpoveď na problém kvazaru nezahŕňa prerušenie väčšiny základov, ako by očakávali astronómovia, ktorí sa prikláňajú k nekozmologickému vysvetleniu červených posunov. Pri pohľade na situáciu by sa mal začleniť nejaký nový fyzikálny proces alebo princíp, aby sa k recesii kvazarového červeného posunu pridala „zložka bez rýchlosti“. Zistili sme, že nie je potrebný žiadny nový proces ani princíp. Extra červený posun je jednoducho výsledkom pridanej rýchlosti, rýchlosti, ktorá unikla povedomiu kvôli neschopnosti byť reprezentovaný v tradičnom priestorovom referenčnom rámci.

Ako je uvedené vyššie, hraničná hodnota rýchlosti výbuchu a červeného posuvu sú dve výsledné jednotky v jednom rozmere. Ak je rýchlosť výbuchu rovnomerne rozdelená medzi dve aktívne dimenzie v strednej oblasti, kvazar sa môže premeniť na pohyb v čase, ak zložka červeného posunu výbuchu v pôvodnej dimenzii je 2,00 a celkový červený posun kvazaru je 2,326. V čase, keď boli kvazary a pulzary publikované, bol publikovaný iba jeden červený posun kvazarov, ktorý o významné množstvo presahoval 2,326. Ako bolo zdôraznené v tejto práci, červený posun 2,326 nie je absolútnym maximom, ale úrovňou, na ktorej dochádza k prechodu pohybu kvazaru do nového stavu, ku ktorému môže dôjsť, ako je v každom prípade povolené. Veľmi vysoká hodnota 2,877 priradená kvazaru 4C 05 34 teda naznačovala buď existenciu nejakého procesu, v dôsledku ktorého došlo k oneskoreniu transformácie, ktorá by teoreticky mohla nastať pri 2,326, alebo chybu merania. Vzhľadom na nedostatok iných dostupných údajov sa výber medzi týmito dvoma alternatívami v tom čase zdal nežiaduci. V nasledujúcich rokoch sa našlo mnoho ďalších červených posunov nad 2,326; a ukázalo sa, že expanzia červených posunov kvazaru do vyšších úrovní je častým javom. Preto bola revidovaná teoretická situácia a bola objasnená povaha procesu fungujúceho pri vyšších červených posunoch.

Ako je opísané vo zväzku 3, faktor červeného posunu 3,5, ktorý prevláda pod úrovňou 2,326, je výsledkom rovnomerného rozdelenia siedmich jednotiek ekvivalentného priestoru medzi dimenziou rovnobežnou s dimenziou pohybu v priestore a dimenziou na ňu kolmú. . Takéto rovnomerné rozdelenie je výsledkom pôsobenia pravdepodobnosti pri absencii vplyvov v prospech jedného rozdelenia oproti druhému a iné rozdelenia sú úplne vylúčené. Existuje však malá, ale významná pravdepodobnosť nerovnomerného rozdelenia. Namiesto zvyčajného rozdelenia 3½ - 3½ zo siedmich rýchlostných jednotiek by sa rozdelenie mohlo zmeniť na 4 - 3, 4½ - 2½ atď. Celkový počet kvazarov s červenými posunmi nad úrovňou zodpovedajúcou distribúcii 3½ - 3½ je relatívne malý. A neočakávalo sa, že akákoľvek náhodná skupina strednej veľkosti, povedzme 100 kvazarov, bude obsahovať viac ako jeden takýto kvazar (ak nejaký existuje).

Šikmé rozloženie v dimenzii nemá žiadne významné pozorovateľné účinky na nižšie úrovne rýchlosti (hoci by to prinieslo anomálne výsledky v štúdii, akou je Arpova združovacia analýza, ak by bola bežnejšia). Ale to sa stáva zjavným na vyšších úrovniach, pretože vedie k červeným posunom, ktoré presahujú zvyčajnú hranicu 2,326. V dôsledku druhého stupňa (štvorcového) charakteru medziregionálneho spojenia sa z 8 jednotiek podieľajúcich sa na rýchlosti výbuchu, z ktorých 7 nachádza v strednej oblasti, stáva 64 jednotiek, z ktorých 56 sídli v tejto oblasti. Preto sa možné faktory červeného posunu nad 3,5 zvyšujú v krokoch po 0,125. Teoretické maximum zodpovedajúce rozdeleniu iba v jednej dimenzii by bolo 7,0, ale pravdepodobnosť sa na nižšej úrovni, pravdepodobne niekde okolo 6,0, stáva bezvýznamnou. Zodpovedajúce hodnoty červeného posunu dosahujú maximum okolo 4,0.

Zvýšenie faktora červeného posunu v dôsledku zmeny rozloženia v dimenzii nezahŕňa žiadne zvýšenie vzdialenosti v priestore. Preto sú všetky kvazary s červeným posunom 2,326 a viac vo vesmíre približne v rovnakej vzdialenosti. Toto je vysvetlenie pre zjavnú nezrovnalosť súvisiacu s pozorovanou skutočnosťou, že jasnosť kvazarov s extrémne vysokými červenými posunmi je porovnateľná s jasnosťou kvazarov s rozsahom červeného posunu približne 2,00.

Explózie hviezd, ktoré spúšťajú reťazec udalostí vedúcich k emisii kvazaru z galaxie pôvodu, redukujú veľkú časť hmoty explodujúcich hviezd na kinetickú a radiálnu energiu. Zvyšok hviezdnej hmoty sa rozpadne na plynné a prachové častice. Časť rozptýleného materiálu preniká do sektorov galaxie obklopujúcich oblasť výbuchu, a keď je jeden takýto sektor vyvrhnutý ako kvazar, obsahuje rýchlo sa pohybujúci plyn a prach. Pretože maximálne rýchlosti častíc sú vyššie ako rýchlosti potrebné na to, aby unikli gravitačnej príťažlivosti jednotlivých hviezd, tento materiál sa postupne dostáva von a nakoniec nadobudne podobu oblaku prachu a plynu okolo kvazaru - atmosféry, ako ju môžeme nazvať to. Žiarenie z hviezd, ktoré tvoria kvazar, prechádza atmosférou a zvyšuje absorpciu čiar v spektre. Rozptýlený materiál obklopujúci relatívne mladý kvazar sa pohybuje s hlavným telom a absorpcia červeného posunu sa približne rovná množstvu žiarenia.

Ako sa kvazar pohybuje smerom von, jeho hviezdy starnú a v záverečných fázach existencie niektoré z nich dosahujú prijateľné hranice. Potom takéto hviezdy explodujú v už popísaných supernovách typu II. Ako sme videli, výbuchy vymrštia jeden oblak produktov smerom von do vesmíru a druhý podobný oblak von v čase (ekvivalent vyvrhnutia dovnútra do vesmíru). Keď sa rýchlosť produktov výbuchu vyvrhnutých v čase prekryje s rýchlosťou kvazaru, ktorý je už blízko hranice sektora, produkty prejdú do vesmírneho sektora a zmiznú.

Pohyb produktov výbuchu vrhnutých do priestoru smerom von je ekvivalentný pohybu smerom dovnútra v čase. Preto je opakom pohybu kvazaru smerom von v čase. Ak by bolo možné pozorovať vnútorný pohyb nezávisle, vytvorilo by to modrý posun, pretože by smerovalo k nám, nie preč od nás. Ale keďže k takémuto pohybu dochádza iba v kombinácii s vonkajším pohybom kvazaru, jeho účinkom je zníženie výslednej vonkajšej rýchlosti a veľkosti červeného posunu. Pomaly sa pohybujúce produkty sekundárnych explózií sa teda pohybujú smerom von rovnakým spôsobom ako samotný kvazar a zložky inverznej rýchlosti jednoducho oneskorujú ich príchod do bodu, kde dochádza k transformácii na pohyb v čase.

Preto je kvazar v jednom z posledných štádií svojej existencie obklopený nielen atmosférou, ktorá sa pohybuje so samotným kvazarom, ale aj jedným alebo viacerými časticovými oblakmi, ktoré sa od kvazaru v čase vzďaľujú (ekvivalentný priestor). Každý oblak častíc prispieva k absorpcii červeného posunu, ktorý sa líši od množstva emisie množstvom vnútornej rýchlosti, ktorú časticiam udelia vnútorné explózie. Ako bolo zdôraznené v diskusii o povahe skalárneho pohybu, akýkoľvek objekt pohybujúci sa týmto spôsobom môže získať aj vektorový pohyb. Vektorové rýchlosti komponentov kvazaru sú malé v porovnaní s ich skalárnymi rýchlosťami, ale môžu byť dostatočne veľké na to, aby vytvorili určité merateľné odchýlky od skalárov. V niektorých prípadoch to vedie k absorpcii červeného posunu nad úrovňou emisií. V dôsledku vonkajších rýchlostí vyplývajúcich zo sekundárnych výbuchov sú všetky ostatné absorpcie červeného posunu iné ako hodnoty emisií pod červenými posunmi emisií.

Rýchlosti pridelené emitovaným časticiam nemajú významný vplyv na recesiu z, rovnako ako zvýšenie efektívnej rýchlosti nad úroveň 2,326; preto zmena prebieha v koeficiente červeného posunu a je obmedzená na kroky 0,125, čo je minimálna zmena tohto koeficientu. Preto možná absorpcia červených posunov nastáva prostredníctvom pravidelných veličín, ktoré sa navzájom líšia o 0,125z ½. Keďže z-hodnota kvazarov dosahuje maximum pri 0,326 a všetka variabilita červeného posunu nad 2,326 vzniká v dôsledku zmien koeficientu červeného posunu, teoretické hodnoty možnej absorpcie červeného posunu sú identické pre všetky kvazary a zhodujú sa s možnými červenými posunmi emisie. .

Keďže väčšina pozorovaných kvazarov s vysokým červeným posunom je relatívne stará, ich zložky sú v stave extrémnej aktivity. Tento vektorový pohyb vnáša určitú neistotu do meraní emisného červeného posunu a znemožňuje demonštrovať presnú koreláciu medzi teóriou a pozorovaním. V prípade absorpcie červeného posunu je situácia priaznivejšia, keďže namerané hodnoty extinkcie pre každý z aktívnejších kvazarov tvoria sériu a vzťah medzi sériou možno preukázať aj vtedy, keď majú jednotlivé hodnoty významnú mieru. neistoty.

V dôsledku explózie je červený posun súčinom faktora červeného posunu az ½ , pričom každý kvazar s mierou recesie z menšou ako 0,326 má svoj vlastný súbor možných absorpcií červeného posunu a následné členy každej série sa líšia o 0,125z 2. Jeden z najväčších doteraz preskúmaných systémov v tomto rozsahu je kvazar 0237-233.

Dovedenie značného počtu kvazarových hviezd do vekovej hranice, ktorá spúšťa výbušnú aktivitu, zvyčajne trvá dlho. V súlade s tým sa absorpcia červeného posunu, ktorá sa líši od hodnôt emisií, neobjaví, kým kvazar nedosiahne rozsah červeného posunu nad 1,75. Z povahy procesu je však zrejmé, že z tohto všeobecného pravidla existujú výnimky. Vonkajšie, novo narastené časti pôvodnej galaxie sú väčšinou zložené z mladších hviezd, ale špeciálne podmienky počas rastu galaxie, ako je relatívne nedávna konjunkcia s inou veľkou populáciou, môžu vniesť koncentráciu starších hviezd do časti štruktúry galaxie. galaxia vymrštená výbuchom... Staršie hviezdy potom dosiahnu vekové hranice a iniciujú reťazec udalostí, ktoré spôsobujú absorpciu červeného posunu v štádiu života kvazaru skôr ako zvyčajne. Nezdá sa však, že by počet starých hviezd zahrnutých v akomkoľvek novovyžiarenom kvazare bol dostatočne veľký na to, aby vyvolal vnútornú aktivitu vedúcu k systému intenzívnej absorpcie červeného posunu.

Vo vyššom rozsahu červeného posunu vstupuje do hry nový faktor; urýchľuje trend k väčšej absorpcii červených posunov. Aby sa do prašných a plynných zložiek kvazaru zaviedli prírastky rýchlosti potrebné na spustenie absorpčného systému, je zvyčajne potrebná značná intenzita výbušnej aktivity. Okrem dvoch jednotiek rýchlosti výbuchu však takéto obmedzenie neexistuje. Tu sú difúzne zložky vystavené podmienkam kozmického sektora, ktoré majú tendenciu znižovať inverznú rýchlosť (ekvivalentnú zvýšeniu rýchlosti), čím sa vytvára dodatočná absorpcia červeného posunu počas normálneho vývoja kvazaru bez potreby ďalšej výroby energie v kvazare. Preto nad touto úrovňou „všetky kvasary vykazujú silné absorpčné línie“. Stritmatter a Williams, z ktorých komunikácie je prevzaté vyššie uvedené vyhlásenie, ďalej hovoria:

"Vyzerá to, že existuje prah pre prítomnosť absorbovaného materiálu pri emisii červeného posunu okolo 2,2."

Tento empirický záver je v súlade s naším teoretickým objavom, že existuje určitá hranica sektora pri červenom posune 2,326.

Okrem absorpcie červeného posuvu v optických spektrách, ktorej sa týka vyššie uvedená diskusia, sa absorpcia červeného posuvu nachádza aj na rádiových frekvenciách. Prvý takýto objav v emisii z kvazaru 3C 286 vzbudil značný záujem kvôli pomerne bežnému dojmu, že na vysvetlenie absorpcie rádiových frekvencií je potrebné vysvetlenie, odlišné od absorpcie optických frekvencií. Prví výskumníci dospeli k záveru, že k červenému posunu rádiových frekvencií dochádza v dôsledku absorpcie neutrálneho vodíka v niektorých galaxiách nachádzajúcich sa medzi nami a kvazarom. Keďže v tomto prípade je absorpcia červeného posunu asi 80 %, považovali pozorovania za dôkaz v prospech hypotézy kozmologického červeného posunu. Na základe teórie vesmíru pohybu neprináša rádiový dohľad ničím novým. Absorpčný proces fungujúci v kvazaroch je použiteľný pre žiarenie všetkých frekvencií. A prítomnosť absorpcie červeného posuvu na rádiovej frekvencii má rovnaký význam ako prítomnosť absorpcie červeného posuvu na optickej frekvencii. Namerané červené posuny rádiových frekvencií pre 3C286 počas emisie a absorpcie sú rádovo 0,85 a 0,69. Pri faktore červeného posunu 2,75 je teoretická absorpcia červeného posunu zodpovedajúca hodnote emisie 0,85 0,68.

Svetlo vyžarované hviezdou pri globálnom pohľade je elektromagnetická oscilácia. Pri lokálnom pohľade sa toto žiarenie skladá zo svetelných kvánt – fotónov, ktoré sú nosičmi energie v priestore. Teraz vieme, že kvantum emitovaného svetla excituje najbližšiu elementárnu časticu priestoru, ktorá prenesie excitáciu na susednú časticu. Na základe zákona zachovania energie treba v tomto prípade obmedziť rýchlosť svetla. To ukazuje rozdiel medzi šírením svetla a informácií, ktoré (informácie) boli uvažované v časti 3.4. Takáto predstava o svetle, priestore a povahe interakcií viedla k zmene myšlienky vesmíru. Preto by sa mal prehodnotiť koncept červeného posunu ako nárast vlnových dĺžok v spektre zdroja (posun čiar smerom k červenej časti spektra) v porovnaní s čiarami referenčného spektra a charakter výskytu tohto efektu (pozri Úvod, odsek 7 a ).

Červený posun má dva dôvody. Po prvé, je známe, že červený posun v dôsledku Dopplerovho javu nastáva, keď pohyb svetelného zdroja vzhľadom na pozorovateľa vedie k zväčšeniu vzdialenosti medzi nimi.

Po druhé, z pohľadu fraktálnej fyziky nastáva červený posun, keď je žiarič umiestnený v oblasti veľkého elektrického poľa hviezdy. Potom v novej interpretácii tohto efektu svetelné kvantá - fotóny - vygenerujú niekoľko

odlišná frekvencia kmitov v porovnaní s pozemským štandardom, v ktorom je elektrické pole zanedbateľné. Tento vplyv elektrického poľa hviezdy na žiarenie vedie jednak k zníženiu energie vznikajúceho kvanta, jednak k zníženiu frekvencie charakterizujúcej kvantum; podľa toho vlnová dĺžka žiarenia = C / (C je rýchlosť svetla, približne rovná 3 10 8 m / s). Keďže elektrické pole hviezdy určuje aj gravitáciu hviezdy, budeme efekt zvyšovania vlnovej dĺžky žiarenia nazývať starým termínom „gravitačný červený posun“.

Príkladom gravitačného červeného posunu je pozorovaný posun čiar v spektrách Slnka a bielych trpaslíkov. Je to efekt červeného gravitačného posunu, ktorý je teraz spoľahlivo preukázaný pre bielych trpaslíkov a pre Slnko. Gravitačný červený posun, ekvivalentný rýchlosti, pre bielych trpaslíkov je 30 km/s a pre Slnko - asi 250 m/s. Rozdiel medzi červenými posunmi Slnka a bielymi trpaslíkmi o dva rády je spôsobený rozdielnymi elektrickými poľami týchto fyzikálnych objektov. Pozrime sa na túto otázku podrobnejšie.

Ako bolo uvedené vyššie, fotón emitovaný v elektrickom poli hviezdy bude mať zmenenú frekvenciu oscilácií. Na odvodenie vzorca červeného posuvu použijeme vzťah (3.7) pre hmotnosť fotónu: m ν = h /C 2 = Е/С 2, kde Е je energia fotónu úmerná jeho frekvencii ν. Vidíme teda, že relatívne zmeny hmotnosti a frekvencie fotónu sú rovnaké, preto ich znázorníme v tomto tvare: m ν /m ν = / = Е/С 2 .

Zmena energie AE rodiaceho sa fotónu je spôsobená elektrickým potenciálom hviezdy. Elektrický potenciál Zeme vzhľadom na jej malosť sa v tomto prípade neberie do úvahy. Potom je relatívny červený posuv fotónu emitovaného hviezdou s elektrickým potenciálom φ a polomerom R rovnaký v sústave SI.

RED SHIFT, zväčšenie vlnových dĺžok (zníženie frekvencií) elektromagnetického žiarenia zdroja, prejavujúce sa posunom spektrálnych čiar alebo iných detailov spektra smerom k červenému (dlhovlnnému) koncu spektra. Červený posun sa zvyčajne odhaduje meraním posunu polohy čiar v spektre pozorovaného objektu voči spektrálnym čiaram referenčného zdroja so známymi vlnovými dĺžkami. Kvantitatívne sa červený posun meria veľkosťou relatívneho nárastu vlnových dĺžok:

Z \u003d (λ v -λ exp) / λ exp,

kde λ prin a λ isp - dĺžka prijatej vlny a vlny vyžarovanej zdrojom.

Existujú dve možné príčiny červeného posunu. Môže za to Dopplerov jav, kedy sa odstráni pozorovaný zdroj žiarenia. Ak je v tomto prípade z « 1, potom rýchlosť odstraňovania je ν = cz, kde c je rýchlosť svetla. Ak sa vzdialenosť od zdroja zmenšuje, pozoruje sa posun opačného znamienka (tzv. fialový posun). Pre objekty v našej Galaxii nepresahujú červený ani fialový posun z=10-3. V prípade vysokých rýchlostí porovnateľných s rýchlosťou svetla dochádza v dôsledku relativistických efektov k červenému posunu, aj keď je rýchlosť zdroja nasmerovaná cez zornú líniu (priečny Dopplerov efekt).

Špeciálnym prípadom Dopplerovho červeného posunu je kozmologický červený posun pozorovaný v spektrách galaxií. Kozmologický červený posuv prvýkrát objavil V. Slifer v rokoch 1912-14. Vzniká ako dôsledok zväčšovania vzdialeností medzi galaxiami v dôsledku rozpínania Vesmíru a rastie v priemere lineárne s rastúcimi vzdialenosťami ku galaxii (Hubbleov zákon). Pre nie príliš veľké červené posuny (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. Pri takýchto hodnotách z je žiarenie emitované zdrojom vo viditeľnej oblasti spektra prijímané v IR oblasti. Vďaka konečnosti rýchlosti svetla sú objekty s veľkými kozmologickými červenými posunmi pozorované tak, ako pred miliardami rokov, v ére ich mladosti.

Gravitačný červený posun nastáva, keď je prijímač svetla v oblasti s nižším gravitačným potenciálom φ ako zdroj. V klasickej interpretácii tohto efektu fotóny strácajú časť svojej energie, aby prekonali gravitačné sily. V dôsledku toho sa frekvencia charakterizujúca energiu fotónu znižuje a vlnová dĺžka sa primerane zvyšuje. Pre slabé gravitačné polia je hodnota gravitačného červeného posuvu rovná z g = Δφ/с 2, kde Δφ je rozdiel medzi gravitačnými potenciálmi zdroja a prijímača. Z toho vyplýva, že pre sféricky symetrické telesá z g = GM/Rc 2, kde M a R sú hmotnosť a polomer vyžarujúceho telesa, je G gravitačná konštanta. Presnejší (relativistický) vzorec pre nerotujúce guľové telesá je:

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

Gravitačný červený posun je pozorovaný v spektrách hustých hviezd (bielych trpaslíkov); pre ne z g ≤10-3. Gravitačný červený posun bol objavený v spektre bieleho trpaslíka Siriusa B v roku 1925 (W. Adams, USA). Žiarenie z vnútorných oblastí akrečných diskov okolo čiernych dier by malo mať najsilnejší gravitačný červený posun.

Dôležitou vlastnosťou akéhokoľvek typu červeného posunu (dopplerovský, kozmologický, gravitačný) je absencia závislosti z od vlnovej dĺžky. Tento záver je potvrdený experimentálne: pre ten istý zdroj žiarenia majú spektrálne čiary v optickom, rádiovom a röntgenovom rozsahu rovnaký červený posun.

Lit.: Zasov A. V., Postnov K. A. Všeobecná astrofyzika. Fryazino, 2006.