1tom - 0270.htm
341
времени Пп паз. постоянной Хаббла и, по совр. данным, находится4 в пределах Я0яг(50≈1UO) км/(с -Мак) и ю(1,0≈3,2) -10~18 с"1 (точность проверки закона Хаббла )'~Л значительно выше, чем точность определения коэф. пропорциональности У/я). Закон Хаббла относится к нерелятивнстскому продолу (;;<Сс), при v~c он видоизменяется таким образом, что скорость удаления но превышает скорости света (доплсровское красное смещение z остается конечным). Наиболее удал╦нные от нас видимые объекты ≈ калзары ≈ обладают значениями красного смещения до гд;4, что отвечает расстоянию более 5000 Мпк. Поверхность, соответствующая бесконечному z, паз. сопр. космологическим г о р и з о н т о м. Радиус горизонта совпадает с расстоянием, к-рое свет проходит за время расширения В. от сингулярности космологической', но порядку величины R~C!HH, точное значение Л зависит от конкретной космологической модели. Горизонт представляет собой границу наблюдаемой в настоящий момент части В, С течением времени космологич. горизонт расширяется. Постоянная Хаббла У/0 определяет также возраст В. (отсчитанный от космологии, сингулярности) tn~"}f0~l. Особую роль в космологии играет т. н. к р и т и ч е-
с к а я плотность pf≈3//о/8я<7 (от соотношения с iic.ii плотности р вещества В. зависит, в частности, судьба В. в будущем). При значениях /У(,≈50 км/(с -Мпк) и р≈рг=4,7-Ю"1*0 г/сма радиус горизонта #/(≈2с///0~ «12000 Мпк«4-10м см, а возраст В. f0--2/(3V/0)~ «13 млрд. лет.
2. Плотность вещества во В. резко падает при переходе от малых масштабов к большим: от громадных значений р~1014 г/сма в атомных ядрах (а также в нейтронных зв╦здах) до р~1 г/сма на планетах н зв╦здах главной последовательности, р--^10-24 г/см» в Галактике и p~fv в размере всей видимой части В. В космологии плотность вещества ьыра-зкают обычно в долях от рс: Н = р/рс. Оценки кол-ва «светящегося» вещества {внеад и газа в галактиках) дают £2 «0,01--0,02. В то же время нч результатов измерений «вырпалшон» массы групп и скоплений галактик (т.е. массы, нычисленпон по средней относительной скорости галактик с помощью (tupнала теоремы) следует, что £2 ≈ 0,1≈0,3. Различие между этими числами составляет суть проблемы скрытой массы (т. е. т╦много, несвстящегося вещестна) во В. Физ. природа скрытой массы еще не определена. Совр. данные но позволяют исключить существование к.-л. «ида материи во В., к-ptJii не концентрируется вокруг галактик н их скоплений и npoc'i рапстнонпоо распределение к-рого однородно на масштабах ^10 Мнк. Существуют довольно слабые ограничения сверху на величину полной плотности массы-энергии вещества во В., вытекающие из условия, что возраст В. должен быть больше возраста Земли или к.-л. др, объекта «о В. (напр., шарового звкаднмо скопления]. Ни один из этих предилои не противоречит значению Q ≈ 1, выделенному и модели раз-дупающейся В.
3. X н м и ч о с к и и <: о с т а в вещества во Б с е л е н и о и. Видимое вещество во В. состоит в осн. пз водорода (80≈70% по массе) и гелия 3Пи (20 ≈ 30% соответствии но). Остальных хим. элементов значительно меньше; их распростран╦нность согласуется с тсоретич. концепцией, согласно к-рой вещество но В. до образования зв╦зд представляло собой нодород и *11& в указанной пропорции с малой примесью гП, 3Но и Li, a все более тяж╦лые элементы образовались в зв╦здах (см. Нуклеосинтез, Распространен кость элементов)* Во В. но обнаружено аамотпого кол-на антивещества (за исключением малой доли антипротонов в космических лучах'* эти антипротоны, по-ьидимому, возникли в пашен Галактике). Т. о., В. является несимметричной по барпонному an ряду (вещество преобладает над антивеществом, см. Барпапная асимметрия Вселенной).
4. Реликтовое излучение (микроволновое фоновое излучение). В, заполнена эл.-маш. излучением с чернотолъпым спектром и теши-рой ?1 = 2,7 К (см. Планка закон излучения). Его плотность энергии в долях критической Qf ≈ ¥-ч/(ре -с2)^10~4 при Н^ = ≈ 50 км/(с-Мпк). Реликтовое излучение не могло быть произведено зв╦здами, оно осталось от ранних стадий эволюции В.≈ отсюда его название. Реликтовое излучение с большой точностью изотропно: его темп-ра не зависит от направления. Наблюдается анизотропия темп-ры реликтового излучения диполыюго типа с относит, амплитудой |Л77!Г1~1()~3. Ее можно полностью приписать движению Солнечной системы со скоростью i,-?^4Qfl км/с относительно космологически выделенной инерциалыюй системы отсч╦та, в к-рой реликтовое излучение в среднем покоится. Наблюдаются также сезонные вариации амплитуды диполыюй анизотропии, соответствующие изменению скорости ^30 км/с, к-рые вызваны вращением Земли ьокруг Солнца (это да╦т своеобразное и оное «космологическое» доказательство правильности гелиоцептрич. системы Коперника). После исключения диполыюго компонента анизотропия темп-ры реликтового излучения не обнаруживается па уровне |A7V7'S^H-lU~b, соответствующем чувствительности совр. измерений. Совр. теории образования галактик и крупномасштабной структуры Вселенной предсказывают, однако, что недипольная анизотропия должна существовать на более низком уровне {~1и~6).
5. Однородность, и з о т р о п и я и структурность В. Из изотропии реликтового излучения с точностью выше 10~4 вытекает, что В. однородна и изотропна с такой же точностью в
масштабе совр. горизонта ~ 104 -Ло"1 Мпк, где Й0 = = //└/[50 км/(с-Мпк)}. Ото подтверждается также малостью отклонений от закона Хаббла для объектов на больших расстояниях и изотропным распределением удал╦нных радиоисточникоя по пебу. В. оста╦тся однородной и изотропной на расстояниях (1C4≈300) -ft-1 Мпк,
но с меньшей точностью. В. обладает заметно выраженной ячеисто-сетчатой структурой в масштабах ^100/г"1 Mini. Эта структура состоит из групп и скоплений галактик, образующих вытянутые «нити» ≈ фила-менты, к-рыс пересекаются между собой и создают связную трсдморную сетку. В местах пересечения филашш-ток, как правило, располагаются богатые скопления галактик. Между филаментами находятся дыры ≈ области, в к-рых практически пет нормальных галактик.
Ср. размер дыр «SOA,,"1 Мпк, ср. толщина фидамонтов
^10А|Г Мпк. Существование ячеисто-сетчатой структуры уда╦тся объяснить (пока в качественном индо) в рамках фридмаповской модели В. с адиабатическими флук.-гпуа-циям-и плотности вещества,
Прошлое Вселенной. Динамика В. как целого определяется гравитац. взаимодействием тел (см. Тяготение) и описывается ур-ниями общий теории относительности (ОТО). Это вызвано тем, что гравитац. нцатюдействио является единственным, к-рои не экранируется я не насыщается (а наоборот, усиливается) с увеличением кол-ва вещества, в результате чего оно доминирует над др. взаимодействиями в достаточно больших масштабах. Ш однородности ц изотропии В. в больших масштабах следует, что в атих масштабах она хороню аппроксимируется моделью Фридмана с малыми возмущениями однородности (см. Космологические модели). Оценку степени однородности В. в меньших масштабах можно получить косвенным образом из факта отсутствия значит» кол-ва первичных черных дыр (если они вообще существуют во В., то ср. плотность их массы должна быть существенно меньше критической). Из этого вытекает, что в недавнем прошлом В. была однородной и изотропной в меньших масштабах. Осп. качественные выводы, следующие из анализа фридмаповской модели В.: а) В. нестационарна (она расширяется), плотности
х
ш
с;
ш U
347
")
}
