Барри Паркер - Мечта Эйнштейна. В поисках единой теории строения

Сотрудник Чикагского университета Дэвид Шрамм и некоторые другие учёные применили ряд методов определения возраста Галактики, а затем обработали результаты для получения наиболее вероятного значения. Таким образом они получили оценку 15-16 миллиардов лет. Но и это убедило отнюдь не всех. Гарри Шипмен из университета Делавэра недавно провёл исследование эволюции белых карликов и определил их число в нашей Галактике; теперь он утверждает, что Млечному Пути не более 11 миллиардов лет. С его выводами согласны Кен Джейнс из Бостонского университета и Пьер де Марк из Йеля. Они внимательно изучили методику определения возраста глобулярных скоплений на основе графиков зависимости светимость – температура и пришли к выводу, что учёт погрешностей в наблюдениях звёзд, а также некоторых теоретических допущений позволяет снизить оценку их возраста до 12 миллиардов лет.

Вот так обстоит дело. Пока с уверенностью можно утверждать лишь то, что возраст Вселенной составляет от 10 до 20 миллиардов лет.

Может показаться, что раз мы не в состоянии определить возраст Вселенной точнее, чем с разбросом 10 миллиардов лет, дело плохо. Ещё печальней, что ряд астрономов теперь подвергает сомнению наблюдения, на основе которых построена теория Большого взрыва, а именно доплеровский сдвиг спектральных линий, свидетельствующий о расширении Вселенной. Согласно принятой интерпретации, сдвиг спектральных линий в сторону красного участка свидетельствует об удалении объекта от нас, и чем больше сдвиг, тем выше скорость удаления. Предполагая, что зависимость Хаббла верна, можно, измерив красное смещение, определить расстояние до объекта.

А как быть, если в одном и том же скоплении обнаружатся два объекта с разными красными смещениями? Или два несомненно взаимодействующих объекта имеют разные красные смещения? Такие результаты действительно были получены в последние годы, из-за чего некоторые астрономы засомневались в доплеровской интерпретации. Основным «неверующим» я бы назвал сотрудника обсерватории Хейл Холтона Арна.

Система Маркаряна 205-NGC-4319. Арн полагает, что объекты в ней взаимосвязаны

После защиты диссертации Арн приступил к работе на 200-дюймовом рефлекторе Паломарской обсерватории. Вскоре его заинтересовали необычные галактики – системы, состоящие из одной или более галактик с особенностями. В одних случаях это две или более взаимодействующих галактик, в других – галактики с искажёнными или неправильной формы рукавами. Арн составил атлас фотографий таких объектов и опубликовал его.

Квазар в созвездии Дракона (Маркарян 205)

Однажды его внимание привлекла странная галактика, рядом с которой находилось несколько компактных радиоисточников. Он решил посмотреть и на другие такие необычные галактики и обнаружил, что вокруг них также есть компактные радиоисточники (многие из них – квазары). Исходя из этого Арн выдвинул гипотезу о том, что эти компактные объекты выбрасываются из необычных галактик. Однако большинство астрономов не приняли эту гипотезу всерьёз.

Арн продолжал свои наблюдения и обнаружил ещё более странные объекты. В одном из наиболее интенсивных радиообъектов NGC-520 (номер по новому сводному каталогу) оказалась цепочка из четырёх квазаров. Неужели это просто совпадение? Арн был убеждён, что нет. После этого он изучил систему, которая вызвала затем больше всего споров. В этой системе, состоящей из галактики NGC-4319 и квазара Маркаряна 205, похоже, есть мостик, соединяющий квазар с галактикой. Несмотря на то что объекты кажутся взаимосвязанными, судя по величине красного смещения, их разделяют миллионы световых лет – галактика удаляется со скоростью 0,6% скорости света, а квазар – со скоростью 7% световой.

Неужели это возможно? Большинство астрономов было уверено, что мостик – лишь иллюзия, связанная с наложением двух объектов на снимке. Они полагали, что на самом деле квазар находится гораздо дальше галактики. Однако Арн сфотографировал систему на частоте линии излучения водорода, и на снимке мостик по-прежнему остался на месте. Более того, у него оказалась весьма чётко очерченная граница, чего не было бы в случае иллюзии. Если бы квазар находился далеко за галактикой, наблюдалось бы явное сужение к центру, чего на самом деле нет.

Первые фотокарты с изофотами (линиями одинаковой яркости) были получены в 1974 году астрономами Ликской обсерватории. Они пытались обнаружить возмущение в направлении мостика, но ничего не нашли. Однако изучали они только дальние, слабые объекты, что не удовлетворило Арна. Он вместе с двумя коллегами занялся изучением более ярких внутренних изофот и обнаружил там возмущение. Возмущение не было направлено точно к квазару, но, по мнению Арна, это связано с поворотом галактики уже после выброса квазара.

Есть и другие подобные примеры. Галактика NGC-7603 имеет длинный светящийся рукав, заканчивающийся на соседней галактике, т.е. между ними как будто есть связь. В то же время у соседки красное смещение вдвое больше, чем у NGC-7603. Противоречивые результаты дают и наблюдения некоторых скоплений. Так, долгое время считалось, что Пегас – тесно связанная группа из пяти галактик, но измерения показали, что у одной из галактик красное смещение гораздо меньше, чем у других, т.е. она должна быть гораздо ближе к нам, чем остальные. Однако выходящая из неё длинная светящаяся струя вещества по-видимому взаимодействует с другой галактикой.

Недавно Арн занялся наблюдениями в Южном полушарии и опубликовал «Каталог необычных галактик и скоплений южного неба». И здесь оказалось много аномалий. Одним из наиболее интересных объектов является спираль с тремя рукавами (у большинства спиралей два рукава), в одном из которых имеется утолщение. Арн измерил его красное смещение из чистого любопытства и с изумлением обнаружил, что оно в четыре раза больше, чем у самой галактики.

Пегас

Скрывается ли что-нибудь за этими фактами или все они – лишь случайные совпадения? По мнению Арна, нужно учитывать, что сейчас известны уже 38 объектов с несогласующимися красными смещениями в 24 различных галактиках. Как он уверяет, их число так велико, что просто отмахнуться от этой проблемы невозможно. Арн убеждён, что по крайней мере в некоторых случаях космологическая интерпретация красного смещения (т.е. толкование его как меры скорости разбегания объектов после Большого взрыва) неверна.