Файл: Шама Д.В. Современная космология.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 121

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Р А С П Р Е Д Е Л Е Н И Е КВАЗАРОВ

] 27

намеревается объяснить аномально крутой наклон

кри­

вой из общих подсчетов радиоисточников, должен отне­ сти его в первую очередь на счет квазаров .

Но остается один важный вопрос: какова

зависи­

мость

l g Л/ — Ig 5

для

радиогалактик с большим

крас­

ным смещением? Этот вопрос связан с проблемой

не-

отождествленных

радиоисточников каталога

ЗС

с

хо­

рошо

определенными

радиокоординатами.

Многие

из

них находятся в областях неба, где отсутствует погло­

щение, и эти области на

картах Паломарского обзора

неба совершенно пусты.

Зависимость lg/V — lg S для

таких источников имеет крутой наклон,, и по этой при­ чине, а т а к ж е по ряду других Верой полагает, что это квазары . Однако Болтон приводит аргументы, на осно­ вании которых можно считать эти источники радиога-. лактиками . Это разногласие тесно связано с проблемой подсчетов источников, но пока оно остается неразре­ шенным.

Теперь мы должны попытаться понять, почему зави­ симость lg Л/ — lg S для квазаров имеет крутой наклон. Этот вопрос нельзя отделять от проблемы - местополо­ жения и природы квазаров. Существуют, по-видимому, две основные альтернативы:

1. Если все квазары — космологические объекты, то крутой наклон связан либо с крупномасштабными неоднородностями в их распределении, либо с эволюцион­ ными эффектами . Первое предположение, как мы ви­ дели, маловероятно, поскольку из подсчетов следует изотропия. Второе предположение вполне приемлемо, так как большинство квазаров имеет большие красные смещения и можно было бы ожидать проявления эво­ люционных эффектов.

2.

Если

ж е

все квазары — локальные

объекты, рас­

пределенные однородно,

и если

наклон кривой

lg/V —

— I g 5

для

них

крутой,

то

тогда

их

красное смещение

не может

быть

гравитационным,

так

как

гравитацион­

ное красное смещение просто изменяет

эффективную

радиосветимость

Р. Как

мы

видели

(стр.

121),

степен­

ной закон с показателем 3 /г не зависит от Р и должен,

следовательно, выполняться и

в этом случае. Д а л е е

красные смещения могут быть

обусловлены эффектом


128ГЛАВА 7

До п п л е р а, связанным с локальным взрывом или взры­

вами. Зависимость Ig N — lg S д а в а л а бы тогда инфор­ мацию об этих взрывах и не имела бы прямого отно­ шения к космологии.

5,8

5.6

• • •

 

'S 52

5.0

\6

 

13

/4

15

15

17

18

13

20"'

 

 

 

Видимая

звездная величина

 

Рис, 53.

Зависимость

красное

смещение — визуальная

звездная

величина

для квазаров.

 

 

 

 

 

 

Причины, позволяющие

считать

локальную

гипотезу

сомнительной, изложены в гл. 5. В дальнейшем мы бу­

дем

придерживаться

космологической гипотезы, а т а к ж е

идеи

об эволюции

квазаров . Зависимость l g Л/ — l g S

сама по себе не является чувствительным тестом для выявления эволюционных эффектов из-за сильного раз ­ броса параметров квазаров (рис. 53 и 54). Более эф ­ фективным методом будет ограничиться квазарами

Р А С П Р Е Д Е Л Е Н И Е К В А З А Р О В

129

с

известными красными смещениями. Тогда,

несмотря

на

уменьшение числа используемых

источников, о к а ж ­

дом из них можно получить дополнительную

информа­

цию, что

придаст

нашему анализу

большую

строгость.

К

такому

анализу

мы теперь и перейдем.

 

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

',2

 

 

• •

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,0

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

м 0,8

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

Цв

-

• • •

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

%

 

 

 

 

о,ч

 

 

 

 

 

 

 

 

0,2

 

 

 

 

 

 

 

I

I

I

I

I

I

I

1 _

 

 

-3,0

-2,0 -1,0

О

1,0

2,0

3,0т

 

 

 

Видимая радиовеличина

 

Рис. 54.

Зависимость

красное

смещение — наблюдаемая

радиовели­

чина для квазаров [радиовеличина 0,0 соответствует плотности

потока 5 =

Ю - 2 5

Вт/(м2

• Гц)].

З а в и с и м о с т ь

число

источников —

красное

смещение

для к в а з а р о в

Если известно красное смещение квазара, то это зна­ чит, что известно и расстояние до него в каждой из стан­ дартных космологических моделей, рассмотренных в гл. 8. В рамках каждой модели можно поставить вопрос: рас­ пределены ли к в а з а р ы с известными красными смеще­ ниями однородно? Если распределение неоднородно и

5 Зак. 595



130

ГЛАВА 7

 

 

если по-прежнему отбрасывать

идею, что

мы находимся

в

локальной неоднородности,

то тогда

нужно сделать

вывод, что происходит систематическая эволюция, кото­ рая, конечно, должна быть совместимой с эволюцией, вы­ веденной из зависимости lg N—lg S.

При проведении анализа такого рода необходимо проявлять большую осторожность, чтобы и з б е ж а т ь эф­ фектов селекции, которые нередко вводят в з а б л у ж д е ­ ние астрономов-наблюдателей. Иначе говоря, данные,

которыми мы располагаем, могут не совсем

соответство­

вать действительности. Н а б л ю д а т е л ь может

сознательно

или невольно выбрать для изучения квазары с опреде­ ленными свойствами; это упрощает его работу или де­ лает ее более интересной. При статистическом рассмот­ рении очень в а ж н о располагать неискаженной выборкой объектов или по крайней мере иметь возможность пра­ вильно учесть эффекты селекции.

Эта проблема особенно сильно затрудняет анализ пространственного распределения квазаров, потому что в этом случае присутствуют эффекты селекции как опти­ ческих, так и радионаблюдений. Чтобы свести к мини­ муму эффекты селекции радионаблюдений, мы ограни­ чимся ревизованным каталогом 3CR, который считается

полным

вплоть до 9 ед. п. на

178 МГц. 40

источников

из этого

каталога — квазары

с известными

красными

смещениями. Чтобы свести к минимуму оптическую се­

лекцию, мы

ограничимся только квазарами с

визуаль­

ной звездой величиной ярче 18,4™. Согласно

Шмидту,

оптические

отождествления вплоть до этой

звездной

величины для источников ревизованного каталога 3CR по существу полные. В результате мы получаем выборку из 33 источников, которую можно считать полной до указанного выше значения радиопотока и оптической звездной величины.

Выберем конкретную космологическую модель. Тогда можно вычислить для каждого из 33 источников макси­

мальное значение красного смещения, обладая

кото­

рым,

источник

все еще

попадал

бы

в нашу

выборку.

Д л я

этого

нужно ввести

поправки

за

оптический

и ра­

диоспектр

каждого источника, поскольку мы проводим

наблюдения в

фиксированных полосах

радио-

и

оптиче-


Р А С П Р Е Д Е Л Е Н И Е КВАЗАРОВ

131

скнх частот; следовательно, это излучение испущено на других частотах, которые зависят от красного смеще­ ния. Это максимальное красное смещение каждого ис­

точника дает

нам максимальный

объем

пространства

Ѵт, находясь

в котором источник

все еще

попадает в

нашу выборку. Если источники распределены равно­

мерно,

то

они

с одинаковой

вероятностью

попадут

внутрь

или

за пределы

объема

Ѵт/2, окружающего нас.

В этом

случае

объемы

V, соответствующие

наблюдае ­

мым красным смещениям каждого источника, должны

быть

 

такими,

чтобы

среднее

значение

отношения

Ѵ/Ѵт

=

ѵ2 .

 

 

 

 

Такой тест

применил

Шмидт; он нашел, что только

у 6

из

33 источников

Ѵ/Ѵт <

'/2, а среднее

значение

близко к 0,7 для всех космологических моделей, рас­ смотренных в гл. 8. Другими словами, имеется избыток квазаров с большими красными смещениями по срав­ нению с однородным распределением. К а к знак, так и величина этого расхождения согласуются с наклоном в начале кривой IgN — \gS для квазаров.

Результаты Шмидта приводят к очень большой ско­ рости эволюции. После учета убывания пространствен­ ной плотности источников, связанного с расширением Вселенной, Шмидт нашел, что пространственная плот­ ность квазаров с красным смещением г « 1 примерно в 100 раз больше, чем в наших окрестностях. При крас­

ном

смещении

z =

1,5 это значение лежит между

300

и 800

в зависимости от того, какая из моделей

Вселен­

ной верна. (Модель

стационарной Вселенной,

конечно,

не согласуется с этими результатами, если только мы

пра­

вильно их интерпретируем.)

 

 

Еще одно доказательство избытка квазаров с боль­

шими

красными смещениями дает совсем недавняя

ра­

бота

Брачези.

Как

говорилось в гл. 5, Брачези

нашел,

что квазары можно легко отличать от голубых звезд по инфракрасному избытку. К настоящему времени он ото­ брал таким методом значительное количество объектов. Пока их красные смещения не определены, мы можем

анализировать их только

с точки зрения зависимости

l g N~

l g S.

Большинство

источников в

радиодиапазоне

очень

слабы

или вовсе не

наблюдаются,

поэтому, чтобы