ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 120
Скачиваний: 0
КВАЗАРЫ |
117 |
О д н а ко против гравитационного красного смещения есть доводы, не связанные со строением квазаров, ко
торые |
вытекают |
из |
их |
подсчетов. |
Как |
объясняется |
в |
||||||||||
гл. |
6, |
если |
квазары — это |
близкие |
некосмологические |
||||||||||||
объекты |
и если, |
как |
того |
требует |
гипотеза |
гравитацион |
|||||||||||
ной |
природы |
красного |
смещения, |
они |
почти |
покоятся, |
|||||||||||
то |
при |
условии, |
что мы |
не |
занимаем |
привилегирован |
|||||||||||
ного |
положения |
в |
пространстве, |
|
зависимость |
между |
|||||||||||
числом |
объектов |
и |
плотностью |
потока |
в ы р а ж а л а с ь |
бы |
|||||||||||
степенным законом |
с показателем |
степени 3/г> |
а |
этого |
не |
||||||||||||
наблюдается. |
(Полное |
рассмотрение |
этого |
вопроса дано |
|||||||||||||
в гл. |
7.) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Перейдем, |
наконец, |
|
ко |
2-й |
возможности, |
которая |
предполагает, что квазары были выброшены из нашей Галактики или из одной из ближайших галактик в результате грандиозного взрыва. Эту гипотезу предло ж и л Террелл; ее поддерживают Бербиджи и Хойл. Аргу менты, связанные со структурой квазаров, свидетель ствуют как за, так и против этой гипотезы, однако по изложенным выше причинам мы их здесь не рас
сматриваем. |
Зависимость |
число |
объектов — плотность |
|
потока больше не |
играет |
роли |
как потому, что, нахо |
|
дясь вблизи |
центра |
взрыва, мы |
занимаем привилегиро |
ванное положение, так и потому, что нет никаких осно
ваний |
ожидать, |
что квазары распределены равномерно. |
|
(Мы |
вернемся |
к этой идее в следующих двух |
главах.) |
Однако есть |
два веских аргумента, согласно кото |
||
рым локальная |
гипотеза требует, чтобы наше |
положе |
ние было бы привилегированным в совершенно неприем лемом смысле, а именно, что только очень немногие га лактики все время окружены квазарами . В астрономии вероятностные аргументы могут быть опасными; и если только не будет показано, что есть какая-то связь между квазарами и развитием жизни, то неприемлемое след ствие из локальной гипотезы состоит в том, что мы жи вем в одной из тех редких галактик, которая окружена квазарами .
Первый из этих аргументов — полное отсутствие у квазаров фиолетовых смещений. Было бы понятно, что квазары, выброшенные из нашей и, возможно, из бли жайших соседних галактик, могли бы так далеко
1 18 ГЛАВА 5
улететь к настоящему моменту, что всех их мы видим удаляющимися . Однако для квазаров из какой-нибудь
более далекой |
галактики дело обстоит |
совершенно ина |
ч е — некоторые |
из них двигались бы |
к нам. Поскольку |
благодаря фиолетовому смещению источники были бы более яркими в радио- и в оптическом диапазонах, оказывается, что если бы источники, выброшенные да
лекой галактикой, отбирались из наблюдений |
по их |
|
видимому блеску (практически, конечно, так оно |
и есть), |
|
то мы видели бы больше источников с фиолетовым |
сме |
|
щением, чем с красным. Отношение ожидаемого |
числа |
фиолетовых смещений к числу красных будет приблизи
тельно |
равно ( 1 + 2 ) 3 ; при |
z = 2 получаем 27. |
Утверж |
|||||
дение, |
что фиолетовые |
смещения |
трудно |
обнаружить |
||||
из-за того, что красная и |
инфракрасная |
области, бед |
||||||
ные |
линиями, |
переходят |
в |
видимую, неверно. ' Просто |
||||
нет |
достаточно |
загадочных |
спектров |
или д а ж е |
иеотож- |
дествленных радиоисточников. Отсюда следует, что са мая близкая галактика, у которой квазары еще при ближаются к нам, должна находиться так далеко, что ее квазары слишком слабы, чтобы их можно было на блюдать. Тогда галактики, окруженные квазарами, бу дут чрезвычайно редки.
Второй |
аргумент приводит |
к тем ж е самым |
выво |
дам . Общий |
радиошум от всех |
квазаров не должен |
пре |
вышать наблюдаемый внегалактический радиофон. Если все галактики окружены квазарами так, как ими окру жена, согласно локальной гипотезе, наша Галактика, то это условие нарушается. Опять мы заключаем, что га лактики, окруженные квазарами, очень редки.
По-видимому, гипотеза о космологической природе красного смещения ближе всего к истине, и далее мы будем ее придерживаться.
Примечание |
при корректуре. |
Космологическая |
гипо |
теза недавно |
получила сильную поддержку с откры |
||
тием Ганном квазара PKS2251 + H . который лежит в |
|||
направлении |
скопления галактик и имеет такое |
ж е |
|
красное смещение (0,33), как и |
скопление. |
|
ГЛ А В \ 6
ПО Д С Ч Е Т Ы Р А Д И О И С Т О Ч Н И К О В
Введение |
|
|
|
Первую попытку извлечь выводы |
космологического |
||
характера |
из подсчетов радиоисточников |
предприняли |
|
в 1955 г. Райл и Шейер. Основываясь |
на |
каталоге 2С |
|
(гл. 4), они |
пришли к заключению, что |
подсчеты источ |
ников несовместимы с предложенной Бондн, Голдом и Хойлом теорией «стационарной Вселенной», в которой происходит непрерывное творение материи (стр. 157). Это утверждение положило начало большой полемике, отзвуки которой можно еще услышать и сегодня. В этой главе мы попытаемся дать беспристрастную оценку со временной ситуации, предупредив, однако, читателя, что
фраза «подсчеты |
радиоисточников», по-видимому, все |
|
еще |
вызывает у |
радиоастрономов более сильные эмо |
ции, |
чем любая |
другая фраза, за исключением, пожа |
луй, слов «локальная теория квазаров». Поэтому спе
циалист, которому случится прочесть эту |
главу, вероят |
но, найдет ее либо оптимистичной, либо |
неубедительной. |
Из подсчетов определяется число N{S) радиоисточ ников в единице телесного угла, плотность потока ко торых, измеренная на рабочей частоте радиотелескопа, превышает 5. Как мы увидим, зависимость между N и S, ожидаемая в случае однородного распределения ста ционарных источников, имеет вид
A / c c S - 3 / 2 .
Можно ожидать, что график, по осям которого отло жены величины l g N и l g S, будет прямой линией с на клоном —3 І2- Как мы далее увидим, если учесть красное
смещение, |
то величина |
NS*1' будет зависеть |
от |
5, |
при |
|||
чем |
она |
будет |
уменьшаться |
с уменьшением |
5. |
Дру |
||
гими |
словами, |
кривая |
\gN—lg5 |
должна |
быть |
более |
120 ГЛАВА 6
пологой, чем в статическом случае. Однако кривая, по лученная из наблюдений, имеет больший наклон.
П о д с ч е т ы , полученные |
из |
наблюдений |
Аномальный наклон, найденный Райлом и Шейером, |
||
очень хорошо заметен. |
Д л я |
более слабых источников |
|
I |
1 |
: |
1 |
I |
I |
|
|
Ш'г |
10'' |
! |
10 |
І0г |
|
|
|
|
Shas, |
ед. п. |
|
Рис. 52. |
Подсчеты источников Пули и Райла. N — число |
источников |
||||
в единице телесного угла, у которых плотность потока |
на частоте |
|||||
408 МГц |
превышает |
S.m. |
|
|
|
наклон кривой Ig Л/ — l g S был равен —3. Однако мы видели, что обзор 2С был ограничен из-за эффекта на сыщения, т. е. многие из зарегистрированных в нем сла бых источников являлись на самом деле ложными . По-
П О Д С Ч Е ТЫ РАДИОІІСТОЧНІІКОВ |
121 |
этому по крайней мере некоторая часть аномального наклона может быть объяснена этим эффектом. Спустя три года, в 1958 г. Миллс, Сли и Хилл использовали свой
каталог источников, чтобы вновь вывести наклон |
кривой |
|||
\gN |
— l g S, |
и получили |
общепринятое сегодня значение |
|
—1,8 |
(хотя, |
принимая |
во внимание ошибки наблюде |
|
ний, |
они считали свои |
результаты совместимыми |
т а к ж е |
с наклоном —1,5). Наклон —1,8 по-прежнему считается аномально крутым. Однако с тех пор он подтвержден многими последующими обзорами, особенно выполнен ными в Кембридже с 1959 по 1968 г.
Внастоящее время наиболее, подробный анализ,
охватывающий к тому ж е наибольший диапазон плот ностей потоков, выполнен Райлом и Пули, которые ис пользовали главным образом каталог 5С. Полученная
ими |
зависимость lgjV — l g 5 |
приведена на рис. 52. Кру |
|||
той |
наклон —1,8 |
сменяется |
более |
пологим |
при S = |
= 4 |
ед. п. (на 408 |
МГц) и |
при S « |
0,01 ед |
. п. кривая |
сильно уплощается. Это уменьшение наклона и после дующее уплощение имеют большое значение для кос мологии, как мы сейчас увидим.
И н т е р п р е т а ц ия подсчетов |
|
|
|
Степенной |
закон для статических |
источников. |
Сте |
пенной закон |
с показателем степени |
% справедлив для |
|
однородного |
пространственного распределения |
источ |
ников. Предположим, что в единице объема имеется р источников, которые имеют светимость Р на частоте на
блюдений. |
Тогда источниками, у которых измеренная |
||||||
плотность |
потока превосходит 5, будут все те |
источ |
|||||
ники, которые л е ж а т внутри сферы радиуса |
(P/S) |
'/» (это |
|||||
следует |
из |
закона обратной пропорциональности квад |
|||||
рату расстояния) . И х |
полное число будет |
4ярР3 / з 5-3 /=/3, |
|||||
а |
число |
N |
в единице |
телесного угла |
равно |
|
|
На |
самом |
деле, как известно, источники |
имеют большой |
разброс радиосветимостей, однако это не меняет степен
ного закона с |
показателем степени 3 / 2 , который теперь |
будет даваться |
формулой |
^ =4 ( 2 p P 3 / 2 )s -3 / 2 ,