В.М. Антонов, Л.М. Топтунова

 

1.2       Идея некосмологической природы красного смещения галактик и квазаров.

 

Аннотация

В работе высказана идея некосмологической природы красных смещений, основанная на результате, полученном в § 1.1 и заключающемся в том, что при достаточно большой массе галактик М мощность излучения газа, аккрецирующего на галактику, превзойдет мощность излучения звезд галактики. Суть идеи о некосмологическом красном смещении состоит в следующем. Газ, аккрецирующий на ядро галактики и расположенный к наблюдателю ближе ядра, удаляется от наблюдателя со скоростью V, зависящей от массы галактики и расстояния R до её центра V=V(M,R). Фотон, излученный удаляющейся частицей, имеет красное допплеровское смещение zD=zD(V,R). Двигаясь к наблюдателю, этот фотон преодолевает тяготение галактики и приобретает дополнительное красное смещение гравитационной природы zG=  zG(M,R). Суммарное красное смещение фотона окажется равным  z= zD+ zG +zD· zG.

Полученные в работе результаты могут быть использованы для объяснения красных смещений галактик и квазаров без привлечения гипотезы о расширении Вселенной.

 

- Оглавление -

 

            Существует немалое число наблюдательных данных, не укладывающихся в рамки гипотезы космологического происхождения красных смещений галактик и квазаров. Напомним их.

            Молес и Ноталле (1981) отмечают, что красное смещение галактик в скоплениях зависит от морфологического типа и наличия радиоизлучения. Гирауд (1881) и Силентик (1977) обнаруживают бόльшие красные смещения у спиральных галактик в скоплениях, чем у галактик других морфологических типов. Киил (1982) указывает на существование квазаров с различными красными смещениями, группирующихся вокруг ярких галактик. Арп (1982) наблюдает галактики со спутником, имеющие существенно различные красные смещения; он же (1982 б) отмечает наличие физической связи между галактиками и квазарами, обладающими различными по величине красными смещениями. Ходж (1974), Льюис (1975) указывают на систематические отличия между лучевыми скоростями галактик, определенными по оптическим и радионаблюдениям. Янг и др. обращают внимание на множественность красных смещений одного объекта, определенных по разным сериям абсорбционных линий. Киппер (1975) отмечает существование корреляции между яркостью галактик и их красным смещением.

            Перечисленные здесь, а также некоторые другие свидетельства, заставляют многих авторов подвергнуть сомнению правильность гипотезы о космологической природе красных смещений.

            Так, Киппер (1974) приходит к выводу, что только около 10% величины красных смещений может иметь доплеровский характер. Боросон и Окс (1982) на основании факта смещения в голубую часть спектра на 300-500 км/с эмиссии ядра 3С48 по сравнению с эмиссионными линиями галактики также высказывают сомнения относительно космологического характера красных смещений. Мельников и Попов (1975) утверждают, что красные смещения удаленных галактик содержат часть, не укладывающуюся в рамки космологической природы. Кароджи и др. (1975), высказывают сомнение в космологической природе красных смещений на основании наблюдательного факта приобретения дополнительного смещения излучением, проходящим через скопление галактик. Уисрамасингх и др. (1975) считают возможным объяснение происхождения 3-градусного фонового излучения без привлечения гипотезы о расширении Вселенной и высказывают соответствующую идею.

            Перейдем к рассмотрению идеи некосмологической природы красных смещений. Идея высказывается в расчете на интуитивное понимание читателями основных положений идеи, количественная реализация которой будет проведена в следующих разделах данной работы.

В §1.1 показано, что в спектрах массивных или далеких галактик доминирует излучение газа, аккрецирующего на ядро галактики.

Ближе к наблюдателю расположенный падающий газ удаляется от наблюдателя с некоторой скоростью, зависящей от массы галактики М и от расстояния частицы от центра галактики R,

V=V(M,R).

При излучении частицы, движущейся с этой скоростью, фотон приобретает красное смещение доплеровской природы

zD=zD(M,R),

хотя сама галактика может быть неподвижной относительно наблюдателя.

После излучения по направлению к наблюдателю фотон преодолевает тяготение галактики и приобретает дополнительное красное смещение гравитационной природы

zG=MG/Rc2,

 (G – гравитационная постоянная, c – скорость света).

Итоговое красное смещение z будет содержать оба компонента и определится по формуле (см. §2.2)

z= zG +zD+ zGּzD.

Поскольку оба компонента zG и zD полного красного смещения z растут с ростом массы М галактики и уменьшением расстояния R излучающей области до центра галактики, то можно считать, что полное красное смещение z является функцией массы М и расстояния R излучающей области до центра галактики

                                                       z= z(М, R).                                                       (1)

Как видим, в механизме возникновения красных смещений играют важную роль два явления: аккреция газа на ядро и гравитация.

Предлагается предварительно назвать механизм аккреционно-гравитационным или (ради краткости) AG – механизмом.

Равенство (1), выражающее в общем виде AG – механизм, говорит, что величина красных смещений зависит от массы галактик и их компактности. Действительно, существуют наблюдательные данные, подтверждающие существование таких зависимостей. Связь между компактностью галактик и их красными смещениями отмечают Льюис (1975) и Арп (1974).

Массы радиогалактик обычно на порядок и больше превосходят массы нормальных галактик. Из AG – механизма следует, что красные смещения радиогалактик должны втрое и более превосходить красные смещения нормальных галактик. Действительно, этот факт ярко демонстрируется на диаграмме «Блеск – красное смещение» [Ленг (1978)], на которой радиогалактики расположены выше прямой регрессии для нормальных галактик.

Красные смещения близких галактик определяются тремя способами:

1)      по звездному (абсорбционному) спектру;

2)      по спектру излучения ионизированных облаков водорода Н׀׀;

3)       по излучению на волне 21 см облаков нейтрального водорода.

При этом применяется либо метод длинной щели спектрографа, либо метод короткой щели для определения лучевых скоростей во многих точках видимого изображения галактики, по которым в итоге находят среднюю лучевую скорость галактики.

В последующих работах будет показано, что AG – механизм не работает в полную меру для близких галактик.

Во всех случаях определения лучевых скоростей близких галактик находятся их собственные (не космологические) скорости, которые обычно заключены, как отмечает Зонн (1978),  в пределах    -1000<V<1000 км/с.

 

Литература

1.      Арп (Arp H.), 1974,”Int. Astron.Union, Symp”, №58,199.

2.      Арп (Arp H.), 1982 а,” Astrophus J.”, 263, №1, 54.

3.      Арп (Arp H.), 1982  б,” Astrophus. J.”, 263, №1,9.

4.      Боросон,Окс (Boroson T.A., Oks J.B.), 1982, “Nature”, 296,  №5856, 397.

5.      Гирауд (Giraud E.), 1981, ”C.r.Acad.Sci.”, 293,  №4, 295.

6.      Зонн В., 1978, Галактики и квазары, М.

7.      Кароджи и др.(Karaji H., Nattale L., Vigier J.-P.), 1975, ”C. r. Acad. Sci.”, 281, №17, 409.

8.      Киил (Keel W.C.), 1982, ” Astrophus. J.”, 259,  №1, 1.

9.      Киппер (Kipper A.), 1975,”Tartu Astrofüüs. Observ. publikatsioonid”, 43, 3.

10.  Киппер А.Я., 1974, «Астрофизика», 10, №2, 283.

11.  Ленг К., 1978, Астрофизические формулы, ч.II, М.

12.   Льюис (Lewis B.M.), 1975, ”observatory”, 95,  №1008, 168.

13.  Мельников О.А., Попов В.С., 1975, Рук. Деп. в ВИНИТИ 14 окт.1975г.,  №2997-75 Деп.

14.  Молес, Ноталле (Moles M., Notalle L.), 1981, “Astron. And Astrophus.”,100, №2,258.

15.  Сулентик (Sulentic J.W.), 1977, ”Astrophus. J.”, 211, №1, 59.

16.  Уисрамасингх и др. (Wickramasinghe N.C., Edmands M.G., Chitre S.M., Narlikar J.V., Ramaduran S.), 1975, ” Astrophus. And Space Sci.”, 35,  №1, 9.

17.  Ходж (Hodge P.W.), 1974, ”Publs. Astron. Soc. Pasif.”, 86,  №513, 645.

18.  Янг и др. (Young P.J., Sargent W.L.W., Boksenberg A., Carswell P.F., Whelan J.A.), 1979, ” Astrophus. J.”, 229, №3, 861.