книги из ГПНТБ / Шама Д.В. Современная космология

последующих главах этой книги, что заслуживают от­ дельного рассмотрения. Оставляя на время в стороне

факт лучше всего объясняется рассеянием на продолго­ ватых намагниченных частицах пыли, ориентированных

магнитном поле. Такой механизм требует наличия сво­ бодных электронов в магнитном поле где-то на луче зре­ ния. Найдено, что фарадеевское вращение сильно кор­

нашей Галактике должно быть магнитное поле, и яв­ ляется наиболее убедительным доказательством суще­ ствования этого поля. Начаты работы по детальному картографированию конфигурации магнитного поля. Эту

бах может иметь решающее значение. Плотность энер­ гии такого поля около 1 эВ/см 3 ; мы уже приводили это значение в связи с плотностью энергии космических

Рис. 23. Распределение по небу меры фарадеевского вращения RM внегалактических радио­ источников: по осям отложены галактическая долгота I11 и галактическая широта о"; белые

кружки — отрицательное направление вращения, черные кружки — положительное.

винтовой траектории радиуса Я/300 В см (ларморовский радиус), где В — напряженность поля в гауссах. Следо­ вательно, галактическое магнитное поле должно оказы­ вать заметное влияние на движение космических лучей, если их ларморовский радиус существенно меньше раз­ меров Галактики. Это условие нарушается, если энергия

Проблема происхождения галактического магнитного поля остается пока не решенной. Единственное, что мы понимаем, — это что из-за очень низкого электрического сопротивления межзвездного газа время затухания токов, создающих межзвездные магнитные поля, очень велико. Иначе говоря, очень значительна самоиндукция меж­ звездной среды, поэтому возникшее однажды магнитное поле затухнет лишь спустя очень длительное время, ко­ торое превышает возраст Галактики. Однако по той ж е причине трудно образовать поле за время жизни Галак ­ тики. Предполагается, что слабое первичное магнитное поле могло быть усилено турбулентными движениями в межзвездном газе; теорию такого процесса очень трудно разработать, и он остается пока не больше чем гипоте­ зой. Кроме того, пункты (в) — (д) показывают, что маг­ нитное поле Галактики имеет крупномасштабную струк­ туру, а это вряд ли согласуется с предположением о тур­ булентном происхождении.

Альтернативная гипотеза, которая представляет большой интерес с точки зрения космологии, состоит в том, что магнитное поле существовало у ж е в момент образо­ вания Галактики. Конечно, это только несколько видоиз­ меняет проблему, однако возможно, что на ранних ста­ диях Вселенная значительно отличалась от современной и условия в ней в тот период были благоприятны д л я возникновения магнитного поля. Этим умозрительным замечанием мы закончим эту главу в надежде, что это довольно хорошо изученное свойство Галактики получит исчерпывающее объяснение в космологии.

Г Л А В А 3

Д Р У Г И Е Г А Л А К Т И К И И Р А С Ш И Р Е Н И Е В С Е Л Е Н Н О Й

Введение

Сосредоточено ли в Млечном Пути все вещество Все­ ленной — таков основной вопрос, который стоит'теперь перед нами. Имеются теоретические предпосылки, свя­ занные с так называемым принципом Маха (гл. 8), для предположения, что за пределами Млечного Пути долж ­ но находиться огромное количество вещества. Первое предположение о том, что такое вещество действительно существует, по-видимому, выдвинул Кант, с замечания­ ми которого о сплюснутости Млечного Пути мы уже встречались. Он исходил из более эмпирических предпо­ сылок. Кант высказал мысль, что объекты, известные то­ гда астрономам под названием туманностей, потому что они выглядели неясными туманными пятнышками и не разрешались на звезды, являются на самом деле галак­

открыто, что туманности бывают нескольких типов: в ча­ стности, астрономы установили, что часть из них можно разрешить на звезды мощными телескопами, тогда как другие представляют собой просто светящийся газ. Сре­ ди разрешенных на звезды туманностей некоторые яв­ ляются шаровыми скоплениями, а другие сплюснуты и имеют спиральную структуру.

Разгорелась полемика о том, находятся ли спираль­ ные туманности внутри Млечного Пути или за его преде­ лами . Поскольку подобный спор разгорелся теперь во­ круг вопроса о местоположении так называемых кваза­ ров (гл. 5), интересно вспомнить некоторые из мнений, высказанных в ходе дискуссии. В 1905 г. А. Кларк, историк астрономии, писал следующее:

56 ГЛЛВЛ 3

Г а л а к т и к и . Альтернативная точка зрения состоит в том, что все туманности л е ж а т за пределами нашей системы, а те, которые оказались в низких галактических широ­ тах, закрыты большими областями поглощающей мате­ рии, подобными тем, которые образуют темные зоны в Млечном Пути.

Однако если мы считаем эти туманности внешними по отношению к нашей звездной системе и фактически оди­ наковыми с ней, то мы по крайней мере имеем гипотезу, которую можно разрабатывать и которая, возможно, прольет свет на стоящие перед нами проблемы. По этой причине теория «островной вселенной» как рабочая гипо­ теза наиболее предпочтительна. Следствия из нее ока­ зываются настолько плодотворными, что это определенно говорит о ее справедливости».

В 1917—1921 гг. спор продолжался между Шепли и Кертисом. В 1921 г. Шепли писал:

«Мне кажется, что все аргументы, за исключением подвергающихся всеобщей критике тестов, зависящих от размеров Галактики, противоречат той точке зрения,что спирали есть состоящие из звезд галактики, подобные нашей собственной. Фактически все еще не появилось никаких причин для изменения предварительной гипо­ тезы о .том, что спирали вообще не состоят из звезд, но являются в действительности туманными объектами».

В том же году Кертис писал:

«Я придерживаюсь поэтому мнения, что Галактика, вероятно, имеет не более 30 ООО световых лет в диаметре;

тики, указывают нам более обширный мир, в который мы можем проникать на расстояния от десяти до ста мил­ лионов световых лет».

58 ГЛАВА 3

туманности — звездные системы, находящиеся за преде­ лами нашей собственной системы, впредь мы будем на­ зывать их галактиками. В последующие годы Хаббл по­

ние методов измерения расстояний до галактик, которые слишком далеки, чтобы в них можно было обнаружить цефеиды. Он добилея этого в несколько этапов, начав с измерения расстояний по цефеидам. Этот первый этап годился только для ближайших галактик, образующих скопление, так называемую Местную систему, к которой принадлежит и Млечный Путь.

На следующем этапе Хаббл использовал звездысверхгиганты, которые обладают большей светимостью, чем цефеиды. Эти звезды можно обнаружить во многих удаленных галактиках, в которых цефеиды не видны. Хаббл принял, что ярчайшие сверхгиганты во всех галак­ тиках имеют примерно одинаковую светимость; тогда их видимый блеск будет служить индикатором расстоя­ ния до них. Хаббл проверил этот метод на галактиках Местной системы, расстояния до которых уже были определены методом цефеид, а затем применил его к бо­ лее удаленным галактикам . Таким образом он расширил область измеренных расстоянии с 1 до 10 миллионов све­ товых лет.

Это было самое большое расстояние, которое Хаббл

зумность этого шага указывали его наблюдения боль­ шого скопления галактик Д е в а — Волосы Вероники, уда­ ленного по его оценкам на 8 млн. световых лет. Измере­ ния видимых яркостей галактик этого скопления пока­ зали, что их светимости р а з л и ч а е т с я самое большее в 10 раз . Предположение, что все галактики имеют све­ тимость, равную средней из этого диапазона светимостей, привело бы, таким образом, к ошибке в расстоянии максимум в три раза в неблагоприятном случае. К сча­ стью, диапазон расстояний столь велик, что эта неопре-