Гравитация и вселенная - Дикке Р.
Скачать (прямая ссылка):
Возраст звезд определяется из анализа звездных скоплений. Исходя как из наблюдательных, так и из теоретических соображений, полагают, что гравитационно связанные звездные скопления содержат звезды в. основном одного и того же возраста, сконденсировавшиеся из газового облака при гравитационном сжатии. Массы звезд различны, и. более массивные звезды являются более яркими, причем светимость их возрастает как куб массы (для звезд, более массивных, чем Солнце). Поэтому время жизни такой звезды до момента, пока в центре ее не истощатся запасы водорода, приблизительно обратно пропорционально квадрату массы. Значит, максимальная светимость звезд, в центре которых еще «сжигается» водород, может служить мерой возраста скопления. Трудности при оценке максимальной светимости устраняются, если использовать связь между светимостью и цветом звезды (самые массивные и яркие звезды являются наиболее голубыми). Чтобы оценить их возраст, остается только наблюдать цвет звезд вдоль «главной последовательности» — звезд, «сжигаю- / щих» в своих недрах водород [2].
Основной факт, который выясняется при исследовании возраста звезд, состоит в том, что все звезды населения II имеют, видимо, примерно один и тот же возраст, тогда как звезды населения I разбросаны по самым разным возрастам, но моложе звезд населения II. Абсолютные возрасты 70 III. Космический і?огненный шар» и гравитация
звезд не известны, особенно звезд населения II, ввиду неясности их химического состава. В принципе теория звездной эволюции позволяет определить возраст звездных скоплений, если задан химический состав. При разных предположениях о составе возраст звезд населения II лежит в пределах от 9-Ю9 до 20-IO9 лет [3], причем более молодые
Рис. 25. Шаровое звездное скопление. Некоторые считают, что эти компактные системы, насчитывающие примерно по IO5 звезд, суть реликтовые остатки первичных газовых облаков, сконденсировавшихся при остывании космического «огненного шара».
звезды содержат больше гелия. Возраст Галактики может быть также определен по скорости радиоактивного распада урана, образовавшегося в Галактике, когда она была молодой [1]. Этот возраст, считающийся одной из самых точных оценок для Вселенной, равен 7 • IO9 лет [4]. Мы еще вернемся к третьему способу оценки возраста. 71 III. Космический і?огненный шар» и гравитация
Огромную сферическую совокупность звезд населения II называют ехце «гало». Оно содержит приблизительно 100 шаровых звездных скоплений. Они имеют сферическую форму, примерно одни и те же размеры и светимости и содержат приблизительно по IO5 звезд (рис. 25). Состав и возраст звезд этих скоплений, по-видимому, тот же, что и у одиночных звезд населения II (звездное поле). Мы с Пиблсом считаем, что эти скопления являются реликтовыми остатками первых объектов, сконденсировавшихся из вещества расширяющейся Вселенной. Однако мы еще не говорили об этом расширении, и я перехожу теперь к этому вопросу.
За пределами нашей Галактики мы встречаем много других чрезвычайно больших звездных систем, часто дискообразных, со спиральными ветвями, подобных нашей Галактике.
До проникновения в астрономию фотографических методов не знали, что слабые светлые пятнышки с едва различимой спиральной структурой представляют собой гигантские звездные системы. Даже теперь удается различить в ближайших спиральных туманностях только самые яркие звезды.
Мы знаем теперь, что наша Галактика — это одна из, вероятно, миллиарда подобных ей гравитационно связанных звездных систем во Вселенной. Не все звездные системы являются спиральными галактиками — в некоторых случаях галактики имеют округлую, эллиптическую форму, а иногда состоят из перемычки с отходящими от нее спиральными ветвями. Существуют и крайне неправильные галактики, как знаменитые Магеллановы Облака, видимые в южном полушарии.
Все эти разнообразные галактики разбросаны на разных расстояниях от нас, и на больших расстояниях число -их огромно. В отличие от шаровых звездных скоплений для галактик каждого типа не характерно постоянство / размеров и светимостей. Массы и светимости галактик могут различаться на 4 порядка по своей величине.
При наблюдении спектров далеких галактик обнаружилось, что спектральные линии в них сдвинулись в красную сторону, что, согласно эффекту Допплера, означает удаление от нас. Это так называемое космологическое красное 72 III. Космический і?огненный шар» и гравитация
смещение оказалось пропорциональным расстоянию до галактики. Такая связь между красным смещением и расстоянием была исследована чрезвычайно тщательно А. Сзн-дейджем, обнаружившим, что удобнее всего опираться при этом исследовании на скопления галактик. Скоплений галактик на небе множество, и они, видимо, являются гравитационно связанными системами галактик, движущихся внутри них с относительными скоростями порядка IO3 км/с. По Сэндейджу, самая яркая галактика в скоплении имеет более или менее стандартную светимость. Расстояние до скопления галактик поэтому определяется по видимому блеску наиболее яркого члена скопления. Отсюда и находится связь между расстоянием и красным смещением [5].
