Алексей Левин - Белые карлики. Будущее Вселенной

Температурные флуктуации фонового излучения демонстрируют и другие пики с более скромными амплитудами, которые наблюдаются на меньших угловых размерах. Причины их неодинаковы, и они тоже зависят от различных космологических параметров. Например, чем больше во Вселенной барионного вещества, тем выше амплитуда первого пика (и других пиков с нечетными номерами) и тем ниже она для второго, четвертого и прочих четных пиков. На совсем малых масштабах (менее пяти угловых секунд) первичные анизотропии сглаживаются благодаря эффекту Силка.

В нашем столетии львиную долю информации о спектрах реликтового излучения ученые получили с помощью космических обсерваторий WMAP и Planck. Обе станции несли на борту уникальную аппаратуру, которую смело можно назвать техническим чудом космического приборостроения. Кроме того, реликтовое излучение наблюдали с помощью специализированных наземных телескопов нового поколения и приборов, поднятых в стратосферу высотными аэростатами. Каждый из этих экспериментов заслуживает отдельной статьи, а некоторые — даже книги. В совокупности они неизмеримо расширили и уточнили полученные в прошлом веке сведения о реликтовом излучении. В обозримом будущем подобные наблюдения будут продолжаться.

Их главные результаты общеизвестны. Абсолютное большинство специалистов согласно, что космическое пространство на макромасштабах обладает нулевой или почти нулевой кривизной и потому очень точно описывается геометрией Евклида. Общая плотность энергии Вселенной приблизительно на 4,5 % обеспечена обычным (барионным) веществом, на 25 % — холодной (то есть движущейся с небольшими скоростями) темной материей и примерно на 70 % — темной энергией (чью плотность по традиции обозначают заглавной греческой буквой Λ). Очень малую дополнительную долю этой плотности составляют кванты реликтового излучения и звездного света, потоки нейтрино и гравитационные волны. Барионное вещество в основном сосредоточено не в звездах и планетах, а в плазменном наполнении внутригалактического и межгалактического пространства. Эти утверждения составляют основное содержание стандартной космологической модели.

Вселенная с момента своего возникновения расширяется, причем неодинаковыми темпами. Нынешняя скорость ее расширения определяется современным значением параметра Хаббла H 0, который, согласно последним данным с обсерватории Planck, равен 67,4 км/с на мегапарсек [61] Adam G. Riess et al. Large Magellanic Cloud Cepheid Standards Provide a 1 % Foundation for the Determination of the Hubble Constant and Stronger Evidence for Physics Beyond ΛCDM // Astrophysical Journal (7 May 2019), 876 (1). (с погрешностью менее чем 1 %). Благодаря доминирующей роли темной энергии скорость расширения Вселенной возрастает и будет возрастать в обозримом будущем. Нынешний возраст Вселенной округленно равен 13,8 млрд лет.

Эту стройную картину нарушают расхождения в определении численной величины H 0, возникшие после публикации результатов серии телескопических наблюдений переменных звезд из семейства цефеид и сверхновых типа Ia. Согласно недавним результатам группы под руководством Адама Рисса, H 0= (74,02 ± 1,42) км/с на мегапарсек. Причина столь заметной нестыковки служит предметом ожесточенных дискуссий, однако большинство астрофизиков считает оценку на основе анализа спектров реликтового излучения более надежной.

А дальше — посмотрим. В настоящее время различные научные коллаборации разрабатывают и испытывают новые методы оценки H 0, не связанные ни с анализом спектров микроволнового фонового излучения, ни с апелляцией к данным звездной астрономии. Эти методы еще недостаточно точны, однако имеют немалые перспективы. Вполне возможно, что уже в следующем десятилетии с их помощью астрономы и астрофизики наконец-то договорятся о точном значении параметра Хаббла.

Advanced Gravitational Wave Detectors, ed. by D. E. Blair et al, Cambridge University Press, Cambridge, 2012, p. 105.

Walter Adams, S. The Spectrum of the Companion of Sirius // Publications of the Astronomical Society of the Pacific (1915) , 27 (161): 236–237.

Hertzsprung, E. Zur Strahlung der Sterne. I // Zeitschrift für wissenschaftliche Photographie, Photophysik und Photochemie (1905).

Hertzsprung, E. Zur Strahlung der Sterne. II // Zeitschrift für wissenschaftliche Photographie, Photophysik und Photochemie (1907).

Hertzsprung, E. Über die Verwendung Photographischer Effektiver Wellenlaengen zur Bestimmung von Farbenaequivalenten, Publikationen des Astrophysikalischen Observatoriums zu Potsdam, 22. Bd., 1. Stuck = Nr. 63.

Proceedings of the American Philosophical Society (Oct. — Dec., 1912), 51 (207): 569–579.

Russell, H. N. «Giant» and «dwarf» stars // Observatory (1913), 36: 324.

Russell, H. N. Relations between the spectra and other characteristics of the stars // Nature (1914) , 93: 227–230; Relations between the spectra and other characteristics of the stars // Nature (1914), 93: 252–258.

Nature (1914), 93: 252–258.

Luyten, W. J. The White Dwarfs // Science, (January 26, 1945), 101 (2613): 79–82.

Edward M. Scion et al. A Proposed New White Dwarf Classification System // Astrophysical Journal (1913), 269: 253–257.

Arlo U. Landolt. A New Short-Period Blue Variable // Astrophysical Journal (July 1968), 153 (1): 151–164.

Winget D. E. et al. Photometric Observations of GD 358: DB White Dwarfs Do Pulsate // Astrophysical Journal Letters (1982) , 262, L11.

On the theoretical temperature of the Sun, under the hypothesis of a gaseous mass maintaining its volume by its internal heat, and depending on the laws of gases as known to terrestrial experiment // American Journal of Science ( July 1870), Series 2, 50: 57–74.

Arthur. The Internal Constitution of the Stars. Cambridge: University Press, 1926.

Эддингтон А. С. Звезды и атомы. — М.-Л.: Госиздат, 1928.

Fowler, R. H. On Dense Matter // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (1926), 87: 114–122.

Anderson, W. Gewöhnliche Materie und Strahlende Energie als Verschiedene ‘Phasen’ eines und Desselben Grundstoffes // Zeitschrift für Physik (1929), 54: 433–444; Stoner, E. C. The Limiting Density in White Dwarf Stars // Philosophical Magazine (1929) , 7: 63–70.

Chandrasekar, S. The Maximum Mass of Ideal White Dwarfs // Astrophysical Journal (1931), 74: 81–82.

Observatory (1935), 58: 37.

Chandrasekhar, S. An Introduction to the Study of Stellar Structure , University of Chicago, Chicago, 1939.

Френкель Я. И. Собрание избранных трудов. Т 2. — М.-Л: Изд-во АН СССР, 1958. С. 109.

White Dwarfs, edited by Luyten W. J., D. Reidel Publishing Company, Dordrecht — Holland, 1971.

Eddington, A. S. The Internal Constitution of the Stars, Cambridge University Press, 1926.

Burbidge, E. Margaret; Burbidge, G. R.; Fowler, William A.; Hoyle, F. Synthesis of the Elements in Stars (1957) // Reviews of Modern Physics, 29 (4): 547–650.

Hamada T. and Salpete E. E. Models for Zero-Temperature Stars // Astrophysical Journal (1961), 134: 683–698.

Van Horn H. M. Crystallization of White Dwarfs // Astrophysical Journal (January 1968), 151: 227–238.

Tremblay, P.-E. et al. Core crystallization and pile-up in the cooling sequence of evolving white dwarfs // Nature (2019), 565: 202–205.

Kevin, B. Burdge et al, General Relativistic Orbital Decay in a Seven-Minute-Orbital-Period Eclipsing Binary System // Nature ( 25 July 2019), 571: 528–531.

Christopher, J. Manser et al. A planetesimal orbiting within the debris disc around a white dwarf star // Science (5 April 2019), 364 (6435): 66–69.