Гравитация Том 2 - Мизнер Ч.
Скачать (прямая ссылка):
H0 = dzld-e = 55 ± 7 (км/с)Мпс-1 = 1/1(18 ± 2)-10" лет]. Приведенная ошибка чисто статистическая. Систематические ошибки, конечно, больше, однако они почти несомненно вносят коэффициент, не превышающий 2 [т. е. 30 < H0 < 110 км/(с-Мпс)].
30*
468 29. Современное состояние и будущая эволюция Вселенной
Фотография Sc/ галактики М101, расположенной на расстоянии ? ~ 3 Mnc от Земли, полученная на 200-дюймовом телескопе.
Соотношение величина — красное смещение для Sc I галактик, расположенных на расстояниях 3s 70 Мпс. Сплошная линия получена из наблюдательных данных методом наименьших квадратов; пунктирная линия (теория) имеет наклон, равный 5.
§ 29.4. Соотношение величина — красное смещение 469
2
II. Параметр замедления qa
A. Цель-. Измерение постоянной q0 путем сравнения наблюдательных данных с соотношением величина — красное смещение
т = 5 Ig z + 1,086 (I -q0)z + 0 (z2) - 2,5 Ig L + const. (4)
[Замечание: Это соотношение справедливо, даже если космологическая постоянная не равна нулю, т. е. даже если о0Фд0. Зависимость т от O0 проявляется только при учете членов порядка О (z2) и выше.]
Б. Ключевая трудность: Необходимо использовать данные для объектов
с одинаковыми абсолютными светимостями L («стандартные свечи»). Однако невозможно измерить L на достаточно больших расстояниях, на которых проявляются эффекты q0.
B. Поиск стандартной свечи: Одним из очевидных кандидатов на стандартную свечу могли бы быть Sc I галактики, поскольку они почти все имеют одинаковые светимости L (см. выше). Однако они недостаточно ярки ,’чтобы их можно было наблюдать на довольно больших расстояниях, на которых проявляются эффекты q0. Альтернативный выбор представляют квазары, которые достаточно ярки, так что их можно наблюдать при очень больших красныхЪмещениях г
Фотография эллиптической галактики М87, расположенной на расстоянии ^ ~ 11 Mnc от Земли, полученная на 200-дюймовом телескопе.
(z больше ~3). Однако их абсолютные светимости имеют огромный разброс: это можно видеть из того, что даже при малых z квазары не ложатся на прямую линию на графике величина —красное смещение. Более подходящими
2
470 29. Современное состояние и будущая эволюция Вселенной
являются объекты ярчайшего типа, которые имеют небольшой разброс в L. Сэндейдж [358, 462, 463] выбирает ярчайшую галактику в «разрешенном регулярном скоплении галактик». Такие скопления составлены преимущественно из эллиптических галактик, а ярчайшие члены в скоплениях этого типа необыкновенно схожи (разброс в L составляет ~25%). Схожесть проявляется в их спектрах и очень точных прямых линиях, на которые они ложатся, если их нанести на график зависимости углового диаметра от красного смещения, или видимой величины от красного смещения, или углового диаметра от видимой величины.
Г. Метод, с помощью которого измерен параметр замедления q0 [358, 462]
10"
30"
100"
300"
0,333
0,100
0,033
0,010
0,003
1*0, с
Зависимость углового диаметра от красного смещения для ярчайшей галактики в разрешенных регулярных скоплениях (358, 463]. (Эти данные недостаточно точны, чтобы дать полезную информацию относительно q0 н 0О. однако в будущем может быть достигнута необходимая точность, см. § 29.5.)
1. Для ярчайшей галактики с 82 разрешенными регулярными скоплениями (см. выше) были собраны данные относительно зависимости величины от красного смещения.
2. Данные ложатся на прямую линию с наклоном
dm/d Ig Z = 5,150 ± 0,268 (среднеквадратичное отклонение), (5) в то время как, согласно теории, наклон равен 5.
§ 29.4. Соотношение величина — красное смещение 471
3. При сопоставлении этих данных с теоретическим соотношением
тп = 5 Ig z + 1,086 (I — q0) z + О (z2) + const (6)
[с учетом членов порядка О (z2) и выше; см. выражения (29.29), (29.32)
Vit-Ky -Ay
Зависимость величины от красного смещения для ярчайшей галактики в разрешенных регулярных скоплениях. F2e — Kv — Av — видимая величина с учетом определенных поправок. Линия, нанесенная на фигуре, соответствует O0 = q0 = і (прямая линия с наклоном, равным 5) [358].
и (29.34)] получаем
{1 ± 0,5 (одна-сигма),
+ 1±1 (две-сигмы), (А-0). (7)
По этим данным невозможно одновременно определить а0 и q0. (При сопоставлении данных члены О (z2), которые зависят от O0, играют существенную роль. Графическое изображение теоретических эффектов, возникающих от этих членов, см. на фиг. 2 работы Рефсдала и др. [461].)
Д. Неопределенности эволюции
1. При сопоставлении данных с теорией, проведенном Сэндейджом, предполагается, что его «стандартные свечи» постоянны во времени. Если из-за эволюции старых и образования новых звезд его галактики должны были тускнеть на 0,09 величины за IO9 лет, тогда галактики, расположенные на рас-
472 29. Современное состояние и будущая эволюция Вселенной
стоянии 10® св. лет, которые он наблюдает такими, какими они были 10“ лет назад, должны быть на самом деле на 0,09 величины ярче, чем тождественные соседние галактики. Поправка, вносимая этим эффектом, должна понижать наиболее вероятное значение qa от 1 до 0 [462].
