ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 114
Скачиваний: 0
50 |
Г Л А В А 2 |
такой амплитуды, то для отождествления сигнала от 'гравитационной волны последний должен иметь боль шую амплитуду. Это обстоятельство налагает серьезные ограничения на чувствительность детектора. Чтобы пре одолеть эти трудности, Вебер установил несколько оди наковых детекторов, работающих по схеме совпадений.
В середине 1969 г. Вебер впервые сообщил, что он получил большее число совпадений, чем можно было бы ожидать, если бы за них был ответствен тепловой шум. Более того, он нашел столько же совпадений (в преде лах временного разрешения полсекунды) между детек торами, установленными в одной лаборатории, сколько между детекторами, находящимися на расстоянии тысяч километров друг от друга. Наблюдалось примерно одно совпадение в неделю, и Вебер считал, что имеются основа ния утверждать, что многие из совпадений не могут быть вызваны не чем иным, как гравитационными волнами.
Вычисленный на основании этих наблюдений поток гравитационного излучения довольно значителен. Кроме того, последующие наблюдения Вебера показывали уве
личение |
потока, |
когда в лепесток диаграммы |
направлен |
|
ности детектора попадал центр Галактики. |
Предпола |
|||
гается, |
что за |
это |
явление ответственны катастрофиче |
|
ские процессы, |
которые там происходят, однако частота |
|||
событий |
(одно |
совпадение в неделю или, в более позд |
||
них экспериментах, |
одно совпадение в день) |
представ |
||
ляется слишком большой. Потеря массы на гравитацион ное излучение должна была бы стать важной статьей в общем балансе массы и в динамике Галактики, если только эти взрывы не начались сравнительно недавно. Открытие гравитационного излучения столь важно для
физики, и к |
тому ж е поток, который приводит Вебер, |
столь велик, |
что требуется подтверждение его измерений |
в независимых экспериментах. Несколько подобных экс периментов находятся в настоящее время в стадии под
готовки и скоро |
начнут давать результаты. |
М е ж з в е з д н ы е |
магнитные поля |
О межзвездных магнитных полях мы уже несколько раз упоминали, однако они так глубоко проникли в со временную астрофизику и играют столь важную роль в
М Л Е Ч Н Ы Й П У Т Ь |
51 |
последующих главах этой книги, что заслуживают от дельного рассмотрения. Оставляя на время в стороне
вопрос об их |
происхождении, |
перечислим |
ряд |
доводов |
|||||
в пользу |
того, |
что. межзвездный |
газ |
пронизан магнитным |
|||||
полем. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а. Это |
объяснило бы |
изотропию |
потока |
космических |
|||||
лучей.. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б. После многих попыток обнаружено влияние маг |
|||||||||
нитного |
поля |
на линию |
атомарного |
водорода |
21 |
см |
|||
(эффект |
З е е м а н а ) . |
|
|
|
|
|
|
|
|
в. Свет некоторых звезд линейно |
поляризован. |
Этот |
|||||||
факт лучше всего объясняется рассеянием на продолго ватых намагниченных частицах пыли, ориентированных
вдоль межзвездного |
магнитного |
поля. |
|
||
г. Радиоизлучение |
Млечного |
Пути, |
вероятно, имеет |
||
синхротрониую |
природу, |
что |
требует |
существования |
|
межзвездного магнитного |
поля. |
|
|
||
д. Излучение |
внегалактических |
радиоисточников |
|||
(гл. 4 и 5) часто линейно |
поляризовано, |
причем найдено, |
|||
что ориентация |
плоскости |
поляризации изменяется с дли |
|||
ной волны. Характер изменения |
наводит на мысль, что |
||||
это — фарадеевское вращение плоскости |
поляризации в |
||||
магнитном поле. Такой механизм требует наличия сво бодных электронов в магнитном поле где-то на луче зре ния. Найдено, что фарадеевское вращение сильно кор
релирует с |
галактической широтой, т. |
е. |
с длиной уча |
||
стка луча |
зрения, |
который лежит |
в |
диске |
нашей |
Галактики |
(рис. 23). |
Такая корреляция |
|
означает, |
что в |
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
задачу, быть может, сильно упростит открытие |
фара - |
|||||
деевского вращения радиоизлучения пульсаров. |
|
|
||||
Напряженность |
межзвездного |
магнитного |
поля мо |
|||
ж н о оценить |
исходя |
из явлений, |
описанных |
в |
пунктах |
|
(б) — (д); она |
составляет около |
5 - Ю - 6 Гс. |
Это |
очень |
||
мало . по земным стандартам, но |
в космических |
масшта |
||||
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
|
|
|
|
|
|
|
|
О |
|ЯД/| > |
80 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
40 |
< |
\R\1\ |
< |
80 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
20 |
< |
\RM\ |
< |
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
27 |
|
|
|
|
|
• |
\RM\ |
< |
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-i |
+90° |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ 60° |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ 30° |
|
+ 158* |
|
' ^ ' |
-22'â, > |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
- 3 0 ° |
|
+.3 |
- |
t 4 |
7 ' # |
С |
1 |
К Р - « |
|
|
-S7_.1 R eJ77 |
• |
• |
» + 4 I + . |
+25. |
-36> |
-30° |
|||
• 3 3 ^ > 8 « + 1 7 |
|
+ 4 . • • • . |
|
|
о - 17 - 2 5 - 5 2 " " q ° 4 7 |
+ 5 |
. Я / . + 2 8 |
f J 7 |
* + |
|
|
|
|
|||||||
^ло |
'0 |
в , + |
2 1 |
|
++ |
.4-8 |
_ , ' + 1 |
6 |
+7 |
о-'*» |
- 21 _*5 +J2 W |
- S o |
. . + 2 3 |
|
|
. . . |
-60° |
|||
- 6 0 |
- |
- з |
+ і 8 . . |
. |
|
|
- i 6 o 5 1 o _ 1 3 |
- h |
|
|
+ ч - |
|
+ 2 |
+ |
° ; - |
|||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
- 2 0 о . |
+ 9 + +188 |
+ |
4 |
+ 2 |
|
|
|
|
|
* + 8 |
, + 2 2 |
-п^ |
с |
+ 2 |
0 ' |
|
||
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- 2 2 Q O - 8 |
+ 5 . |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
_ 1 о + |
1 |
|
|
|
|
|
2 4 0 ° |
|
|
180° |
|
120° |
|
|
|
60° |
|
300° |
|
|
|||||
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.
М Л Е Ч Н Ы Й П У Т Ь |
53 |
|
лучей. Отдельная частица космических лучей с |
энергией |
|
Е движется вдоль силовой линии магнитного |
поля |
по |
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
превышает |
10 1 7 |
эВ, |
и космические лучи столь высоких |
энергий могут иметь |
внегалактическое происхождение и |
||
д а ж е заполнять |
всю Вселенную, причем поток везде |
||
будет таким |
же, |
какой мы наблюдаем у Земли . |
|
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
тиками, которые |
л е ж а т за пределами Млечного Пути и |
имеют сходную |
с ним структуру. Со времен Канта было |
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:
ГАЛАКТИКИ I! Р А С Ш И Р Е Н И Е ВСЕЛЕННОЙ |
55 |
«Вопрос о том, являются ли туманности другими га лактиками, едва ли больше нуждается в обсуждении. На
него ответил сам ход исследований. М о ж н о |
с уверен |
ностью сказать, что никто из компетентных |
мыслящих |
людей, располагая всеми имеющимися аргументами, не может в настоящее время считать любую из отдельных туманностей звездной системой того ж е ранга, что и Млечный Путь».
Главным основанием для такой точки зрения был тот факт, что распределение туманностей тесно связано со структурой Млечного Пути: в направлении его диска нет ни одной такой туманности. Теперь мы знаем, что эта особенность в их распределении только к а ж у щ а я с я . Она вызвана присутствием пыли в диске Млечного Пути — объяснение, которое предложил английский астроном Эддингтон в 1914 г., за 16 лет до того, как было уста новлено, что межзвездная пыль действительно суще ствует*):
«В эпоху, когда |
спектроскоп |
еще не д а в а л |
нам |
воз |
можности отличать |
разные типы |
туманностей |
и все |
они |
принимались за неразрешимые звездные скопления, одно время было широко распространено мнение, что эти ту
манности — «островные вселенные», |
отделенные |
от на |
шей собственной звездной системы |
громадным |
пустым |
пространством. Теперь известно, что неправильные газо вые туманности, такие, как туманность Ориона, тесно связаны со звездами и принадлежат нашей системе, од нако эта гипотеза недавно возродилась в отношении спиральных туманностей...
Нужно признать, что пока еще нет никакого прямого доказательства как того, что все эти тела находятся внутри нашей звездной системы, так и того, что они рас положены вне ее. М о ж н о было бы считать, что их рас пределение, которое столь отлично от распределения всех других объектов, показывает, что они не составляют с ними единого целого. В самом деле, простой факт, что спиральные туманности избегают галактическую пло скость, может являться свидетельством влияния на них
*) Впервые существование поглощающей материи предсказал
В. Я. Струве в 1847 г. — Прим. перев.
