Файл: Шама Д.В. Современная космология.pdf

вое распределение излучения. Поскольку небо повора­ чивается из-за вращения Земли, интенсивность фона в любой плоскости имела бы 24-часовой период с ам­ плитудой, зависящей от скорости наблюдателя и угла между вектором скорости и этой плоскостью.

Возможно также, что существует анизотропия, свой­ ственная самому излучению, которую невозможно устра­ нить никаким выбором движения наблюдателя . Напри ­ мер, если Вселенная расширяется с различными скоро­ стями в разных направлениях, то, как только излучение перестает взаимодействовать с веществом, скорость его остывания в различных направлениях становится неоди­

ражении от разных пар противоположных поверхностей, обладающих различными скоростями; скорости проти­ воположных поверхностей равны по величине и направ ­

чения в противоположных направлениях была бы оди­ наковой и изменялась бы в любой плоскости с 12-часо­ вым периодом. Мы должны т а к ж е учесть эффекты, воз­ никающие вследствие рассеяния излучения на повторно нагретом межгалактическом газе в анизотропной Все­

Во-первых, неоднородной может быть поверхность, на которой происходит последнее рассеяние, на ней может меняться или сама интенсивность, или скорость электро­ нов. В последнем случае возникает допплеровское сме­ щение, зависящее от направления наблюдения. Во-вто­ рых, м е ж д у нами и поверхностью рассеяния могут на­ ходиться неоднородности плотности. Действие таких не-

244 ГЛЛВЛ IG

вопросу ниже; здесь мы отметим только, что это был бы эффект гравитационного красного смещения.

Подводя итог, можно сказать, что есть три основных источника анизотропии в фоновом излучении: 1) собст­ венное движение наблюдателя, которое дает 24-часовой период; 2) анизотропия расширения (однородной) Все­ ленной, которая дает 12-часовой период, п 3) неоднород­ ности во Вселенной, которые приводят к неправильному угловому распределению.

Рассмотрим теперь наблюдения, которые имеют от­ ношения к этим типам углового распределения.

Н а б л ю д а т е л ь н ы е пределы на анизотропию фонового излучения

1. 24-часовой период. Поиски анизотропии с 24-часо­ вым периодом в плоскости, близкой к небесному эква­ тору, были предприняты Партриджем и Уилкинсоном,

Рис. 67. Распределение температуры фона вдоль небесного эква­ тора, согласно Партриджу и Уилкинсону. Усреднены данные почти двухлетнего периода наблюдений, которые проводились в Принстоне и Юме. Флуктуации около среднего уровня не могут быть признаны значащими.

Конклином и Генри. Измерения такого типа могут дать более высокую точность по сравнению с абсолютными измерениями температуры фона, так как здесь мы имеем дело со сравнением различных областей неба и

проблема калибровки не столь важна . П а р т р и д ж и Уилкинсон не нашли анизотропии с точностью 0,03+0,07%

или холодных пятен с точностью 0,5%. Конклин и

ли определить предел на флуктуации фона меньше 0,2% для угловых размеров около 1°. В более поздней ра­ боте им удалось снизить этот предел до 0,05%**) и по­ лучить специальным методом пределы для масштабов

флуктуации, возникающих вследствие наличия дискретных

*) Конклин и Генри оба сообщили о положительном резуль­ тате, полученном на пределе точности наблюдений, однако его до­ стоверность не является пока общепринятой.

**) Наблюдения 10. Н. Парийского и Т. Б. Пятуниной в Пулко­ ве уменьшили этот предел еще на порядок. — Прим. перев.

246 ГЛАВА 16

неоднородности поверхности, на которой происходит по­

вариаций фона дает предел на скорость Солнца в на­ правлении, близком к небесному экватору, равный 300 км/с. Этот результат чрезвычайно важен. Чтобы по­ нять это, мы должны сначала ответить на вопрос: от­ носительно чего измерена эта скорость? П р е ж д е всего относительно самого поля излучения, которым и можно определить покоящуюся систему отсчета. Однако непо­ средственным источником поля являются электроны на поверхности, на которой происходит последнее эффек­

логично тому, как видимая поверхность Солнца не яв­ ляется строго поверхностью. Тем не менее для многих целей достаточно рассматривать вещество, удаленное на расстояние средней длины свободного пробега, как эф ­ фективный источник излучения. Красное смещение этого вещества по крайней мере 7 (стр. 242). Мы можем по­

рый мы кратко ссылались на стр. 167; подробнее он

локальными инерциальными системами являются те си­ стемы, которые не имеют ускорения относительно основ­ ной массы материи во Вселенной. В частности, невращающиеся системы отсчета, т. е. те, которые не вызы­

щающиеся системы идентичны. Знакомый пример такой

ный инструмент для определения невращающейся си­ стемы отсчета. Современные гироскопы лучше, но все лее их точность пока недостаточна. Молено ожидать, что она значительно повысится с применением сверхпрово­ дящих гироскопов, но в настоящий момент невращаю - щаяся система отсчета с наибольшей точностью опре­ деляется вращением Галактики. Угловая скорость вра­ щения Галактики в районе Солнца около 0,5" в столе­ тие и центробежные силы, возникающие во в р а щ а ю ­

скорость является скоростью относительно динамически невращающейся системы отсчета. Вращение Галактики молено определить не только динамически, из ее сплюс­ нутой формы, но т а к ж е и кинематически, наблюдая дви­ жение звезд, которые расположены так далеко от ее

лить вращение Галактики, используя галактики и ква­ зары, а не далекие звезды. Динамические и кинемати­

стью относительно далекой материи, следовательно, от­ носительно поля фонового излучения; поэтому, как указали П а р т р и д ж и Уилкинсон, небольшое увеличение точности, с которой могут быть измерены 24-часовые вариации интенсивности фона, должно привести к