Файл: Шама Д.В. Современная космология.pdf

178 ГЛАВА а

если бы большинство атомов находилось на низшем из рассматриваемых подуровней, так что не было бы ослабления поглощения из-за вынужденного излучения. Поскольку большинство атомов межгалактического во­ дорода находится в основном состоянии (не считая сверх­ тонкого расщепления), то эти переходы должны быть переходами с основного состояния, т. е. серией Лай -

ность очень велика не только в Галактике, но и в земной атмосфере.

Недавно эту проблему остроумно решили Шейер и Ганн и Престон. Они воспользовались большим красным смещением (z œ 2) некоторых квазаров, приняв, что оно имеет космологическую природу. Можно ожидать, что будет наблюдаться полоса поглощения La, простираю­

На практике наблюдатели ищут депрессию в непрерыв­

% < 1 0 " 1 2 с м _ 3 .

180 ГЛАВА g

отношению к водороду должно быть ниже, чем в галак ­ тиках. Тем не менее методы поглощения столь чувстви­ тельны, что можно обнаружить д а ж е малые следы тя­ ж е л ы х элементов. Кроме того, процессы, приведшие к

Температура, К

Рис. 62. Ожидаемая оптическая толща для длин воли короче гра­ ницы поглощения ОѴІ в спектре далекого источника в функции температуры межгалактического газа (для простоты мы принимаем, что ионизационное равновесие определяется только температурой). Обилие кислорода составляет долю ß от его локального обилия по

к резонансному поглощению, могут приводить к образо ­ ванию ионов тяжелых элементов, у которых еще оста­ лось несколько электронов, и поэтому они могут погло­ щать подобно атому водорода. Поскольку вероятность резонансного поглощения у таких ионов не намного меньше, чем у водорода, их можно обнаружить при кон­ центрации больше ~ 1 0 - 1 2 см ~3 , если только длина вол­ ны перехода переместилась из-за красного смещения в видимую область .

Последнее условие не выполняется для однократно ионизованного гелия, и поглощение, производимое этим ионом, следует искать за пределами атмосферы, где слабо поглощается ультрафиолет. Наиболее вероятными кандидатами, учитывая их высокое обилие в Галактике и атомные характеристики, являются т р и ж д ы ионизо­

тик может присутствовать межгалактический газ с кон­ центрацией от 10~3 до 10~5 с м - 3 , хотя он пока . еще не об­ наружен . Предположим теперь, что луч зрения в направ ­ лении на квазар с z » 2 проходит через несколько скоплений, большинство которых столь слабо, что их нельзя обнаружить оптически. Если в этих скоплениях

щения с красным смещением, равным красному смеще­ нию скопления. Мы столкнулись бы тогда с любопытной ситуацией: скопление галактик, слишком слабое, чтобы его непосредственно наблюдать, дает доступные наблю ­ дениям линии поглощения.

смещениях. Линии поглощения обнаружены в спектрах многих квазаров, особенно тех, которые имеют большие красные смещения, но, как мы видели, в- настоящее

время имеются значительные трудности в их интерпрета* ции. Отождествленные до сих пор линии поглощения, ве­ роятно, возникают во внешних оболочках самих

турбулентными скоростями или скоростями расширения 500 км/с. Принято, что С и N имеют стандартное обилие по отношению к Н.

квазаров . Однако исследование линий поглощения нахо­ дится в начальной стадии, и этот метод может стать по­ лезным для изучения свойств межгалактического газа в

Г Л А В А 10

П О И С К И М Е Ж Г А Л А К Т И Ч Е С К О Г О И О Н И З О В А Н Н О Г О В О Д О Р О Д А

Введение

В предыдущей главе мы видели, что концентрация межгалактического атомарного водорода оказалась зна ­ чительно ниже любого вероятного значения концентра­ ции самого водорода. Это заставило нас встать на точку

род ионизован? и 2) какова его концентрация и, в част­

состояние межгалактической среды, возникают новые вопросы. Изучая нашу Галактику, мы узнали, что в кос­ мических масштабах ионизованный газ пронизан маг ­ нитным полем. Существует ли межгалактическое магнитное поле, и если да, то каковы его проявления? Сопоставление с Галактикой приводит нас к вопросу: есть ли в межгалактическом пространстве заметный по­ ток космических лучей, и если да, то в чем это прояв­ ляется?

На большинство из этих вопросов сегодня можно дать лишь очень предварительные ответы. Тем не менее они заслуживают рассмотрения в этой книге, потому что не­ сколько ответов, которые выглядят вполне разумными, говорят, что должен наблюдаться ряд эффектов, в дей­ ствительности не наблюдавшихся . Поэтому можно огра­ ничить число возможностей. Кроме того, это рассмотре­ ние показывает, каким образом в будущих наблюдениях можно получить положительный результат или снизить верхние пределы. В частности, вполне возможно, что во­ прос о том, . имеется ли в межгалактическом простран­ стве концентрация частиц ~ 10~5 см~3 , может быть решен нов сближайшемть будущем. Большую космологическую в а ж ­

этого результата мы уже подчеркивали.