Файл: Иноземцев, Г. Г. Незатылованные шлицевые червячные фрезы-1.pdf

от галактики с z =0,2, и спущено около 2 • 109 лет назад, когда галатика могла иметь иную светимость). Последние определения [25J q0 этим методом дают

Таким образом, q0 оказывается как раз вблизи границы водо­ раздела между разными фридмановскими моделями, и большая погрешность в определении q0 делает этот выбор крайне ненадеж­ ным. Использование же источников, находящихся в среднем на существенно больших г, где эффекты кривизны сильнее, невоз­ можно без знания эволюции источников. Эффекты эволюции извле­ каются из наблюдений квазаров и радиогалактик пока лишь в не­ известном сочетании с эффектами кривизны; выделение вклада кри­ визны станет возможным лишь при детально разработанной физи­ ческой теории этих источников.

Другой метод определения типа модели заключается в прямом сравнении р0 с р с . Величина р с дается формулой (1.21) и при су­ ществующей неопределенности (1.3а) в значении Я 0 :

Для вычисления плотности вещества, содержащегося в галактиках, определяют функцию светимости галактик (распределение галактик по светимостям), а затем при известном для галактик каждого типа отношении массы к светимости находят р0 . Многочисленные работы этого рода дают сильно различающиеся результаты; наиболее упот­ ребительно значение [115] [для Н0 = 75 км/(сек-Мпс)\

хотя оно, возможно, несколько занижено. В любом случае результат оказывается значительно ниже (1.37).

Между тем в любых возможных предположениях об образова­ нии галактик трудно допустить, чтобы все вещество сконденсирова­ лось в галактики, не оставив межгалактической диффузной среды. Рассмотрим, какую информацию о ней предоставляют наблюдения.

Г. М Е Ж Г А Л А К Т И Ч Е С К И Й Г А З

Многолетние поиски межгалактического газа пока не увенчались успехом. Имеются лишь многочисленные косвенные указания на его

48

Ввиду отсутствия заметного фотоэлектрического поглощения мягкого фонового рентгеновского излучения концентрация нейтраль­ ного гелия должна удовлетворять условию

Этот предел примерно вдвое выше, если гелий однократно ионизиро­ ван.

Ионизированный межгалактический газ. Ионизация и нагрев межгалактического газа могут осуществляться взрывами радио­ галактик [122, 123] или фоновым ультрафиолетовым и рентгенов-

ским излучением (см. гл. 6). Согласно работе [121], температура газа Т < 3 • Ю6 0 К для Q > 1, так как в противном случае его тор­ мозное излучение превысит наблюдаемое рентгеновское излучение.

Потери горячего газа в результате излучения показаны на рис. 13 [120]. Подобные расчеты излучения газа и их сопостав­ ление с наблюдаемым рентгеновским излучением проделаны в ра­

Наблюдаемое рентгеновское излучение от скопления Coma [20] можно интерпретировать как излучение облаков межгалактического

со средней плотностью, превосходящей плотность галактик (1.38), но прямые доказательства этого пока отсутствуют.

49

§ 1.5.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ И ЭВОЛЮЦИЯ ГАЛАКТИК

В § 1.1 при описании принципиальных свойств наблюдаемой Вселенной указано, как это обычно и делается в книгах по космо­ логии, что Метагалактика имеет структуру (галактики и их скопления) только в малых масштабах, а в больших практически бесструктурна, близка к однородной и изотропной. Не следует за­ бывать, что одинаково важны обе половины этого утверждения, а не только вторая. Существование на приблизительно однородном космологическом фоне конденсированных форм материи в виде га­

проблемы происхождения галактик обоснованно связываются надеж­ ды проникнуть в сущность фундаментальных процессов Вселенной.

Астрономические наблюдения в сочетании с теорией внутренне­ го строения и эволюции звезд дают возраст самых старых звезд

разовались на какой-то стадии расширения Метагалактики, когда ее плотность была много больше современной средней плотности, а физические условия сильно отличались от сегодняшних. Следо­ вательно, вопросы образования галактик тесно переплетаются с проблемами структуры, динамики и эволюции всей Метагалак­

ность отличается от «размазанной» по пространству плотности их

ных, галактики не имели своей индивидуальности, а были «раство­ рены» (кроме, может быть, их ядер) в однородном фоне. В более далеком прошлом степень неоднородности следует ожидать еще мень­ шей. Однако она не могла быть исчезающе малой. Какие-то исход­ ные «зародышевые» неоднородности необходимы, чтобы, возвра­ щаясь в настоящее, можно было получить наблюдаемую картину галактик и их скоплений.

Следовательно, теория образования галактик в первую очередь должна выяснить: 1) физическую природу исходных возмущений;

50

2) механизм их перехода в галактики с указанием основных пара­ метров галактик (массы, углового момента, дисперсии хаотических скоростей, крупномасштабного магнитного поля) и основных пара­ метров скоплений галактик; 3) происхождение исходных возму­ щений.

Вопрос о возникновении галактик перерос в важную физичес­ кую проблему, особенно в связи с последним пунктом. Вслед, за статьей [125], ставшей классической, во многих работах дока­

ции). Если же начальные возмущения представляли определенную структурность с нетепловым спектром, ее природа и происхожде­ ние были неотделимы от физических свойств ранней Вселенной как целого, о которых по существу почти ничего не известно. Тем самым, решение вопроса о происхождении галактик хотя бы в общих чер­ тах будет содержать и принципиальную космологическую инфор­ мацию.

В этой связи представляет интерес исследование максимальноширокого класса пространственных возмущений, способных при­ вести к современной неоднородной Вселенной. Подробный анализ природы и ранней эволюции этих возмущений содержится в моно­ графии [66] и обзорах [126, 127]. По-видимому, все возможные возмущения сводятся к следующим основным типам: А) полной плотности (или давления) и соответствующих потенциальных ско­ ростей; Б) состава (в том числе энтропии; барионного заряда; электрического заряда, токов и соответствующих магнитных по­ лей); В) вихревой скорости.

Хотя эти возмущения могли длительно сосуществовать (как «изначально», так и в результате порождения одних другими), вряд, ли они играли равноправную роль в формировании наблюдаемых структур. Различия в представлениях об образовании галактик ос­ нованы на априорном предпочтении того или иного типа исходных возмущений. Такое положение, конечно, возможно лишь постоль­ ку, поскольку игнорируются те или иные требования к теории, вы­ текающие из обширного фактического материала. Поэтому, схема­ тически очертив различные подходы к теории образования галак­ тик, мы укажем и на трудности, с которыми они сталкиваются при попытке интерпретировать наблюдаемые явления.

А . Э В О Л Ю Ц И Я А Д И А Б А Т И Ч Е С К И Х В О З М У Щ Е Н И Й В О Ф Р И Д М А Н О В С К О Й К О С М О Л О Г И Ч Е С К О Й М О Д Е Л И

В мировой литературе до последнего времени наибольшее внима­ ние уделялось гипотезе о происхождении галактик из адиабати­ ческих или энтропийных возмущений. Поэтому мы сконцентрируем внимание на изложении эволюции именно этого типа возмущений.

51