Астрофизика, кванты и теория относительности - Каррелли А.
Скачать (прямая ссылка):
Р»Я-* (8.1)
ь
Рис. 8 Замкнутая поверхность нулевой массы соответствует двум системам черная дыра — белая дыра. Внешний наблюдатель на линии Ь, использующий эйнштейновскую систему отсчета, будет видеть черную дыру, образующуюся в Au и белую дыру, возникающую в A2. Он не будет видеть белой дыры в Ai и черной дыры
10. Инерция и космология в теории относительности
529
модель Фридмана представляет собой аппроксимацию к замкнутой гиперповерхности нулевой массы «радиуса» р.
Наблюдатель, свободно падающий в шварцшильдовскую черную дыру по радиусу, имеет траекторию, подобную траектории фундаментального наблюдателя в сокращающейся модели Фридмана. В общей теории относительности этот наблюдатель падает в сингулярность, и его мировая линия резко обрывается при конечном аффинном параметре (т. е. его собственном времени). При этом предполагается, что наблюдатель возникает в другой Вселенной в форме выброса из белой дыры. Однако в рамках ортодоксальной общей теории относительности невозможно осуществить такое продолжение через шварцшильдовскую пространственно-временною сингулярность.
В конформной теории, предложенной в предыдущих разделах, эта трудность возникает вследствие выбора эйнштейновской системы отсчета. Если используется другая конформная система отсчета, то в Ax (рис. 8) пространственно-временная сингулярность отсутствует. В этой системе отсчета мы можем продолжать мировую линию частицы а через S от P- до P+. Таким образом, имеем логический результат в виде белой дыры. Продолженная дальше мировая линия снова пересекает 2 в A2t так что мы имеем другую комбинацию черная дыра — белая дыра. Внешний наблюдатель, аналогичный b (рис. 8), может видеть только первую черную дыру и вторую белую дыру, и поскольку они могут быть пространственно разделены, он может оказаться не в состоянии связать их друг с другом. Таким образом, здесь появляется возможность того, что черная дыра в одной части Вселенной будет связана с белой дырой в другой части, значительно удаленной от нее!
9. Аномальные красные смешения
В последние годы была накоплена значительная информация о так называемых аномальных красных смещениях квази-звездных объектов (КЗО). Слово «аномальные» подразумевает отклонение от обычного космологического объяснения этих красных смещений. В космологическом объяснении два соседних объекта А и В, видимые удаленным наблюдателем, должны обнаруживать одинаковое красное смещение, поскольку они видны в одно и то же время. Аномалия возникает, если AnB обладают существенно различными красными смещениями.
В настоящее время наилучшим примером аномальных красных смещений является пара КЗО, отождествляемых с радиоисточниками 4С-1150 (а) и (б), которые разделены только ~4,5 дуговыми секундами Один из этих КЗО обладает красным смещением 1,9, в то время как красное смещение другого
530
Дж. В. Нар/іикар
равно 0,44. Случайное расположение рядом двух КЗО на различных расстояниях по лучу зрения очень маловероятно — вероятность этого мевее 10 . Этот случай обсуждался Уамплером и др. [39]. Имеется множество других примеров таких аномальных красных смещений, главным образом между галактикой и КЗО (см. превосходный обзор Apna [1]). Эти аномалии слишком велики, чтобы их можно было объяснить доплеровским
смещением между двумя объектами. Часть такого избыточного красного смещения может быть следствием гравитации, если объекты обладают высокой плотностью [4]. Однако во многих случаях объекты с избыточным красным смещением не обнаруживают высокой плотности. Возможно, разумеется (как многим хотелось бы доказать [34]), что все случаи аномальных красных смещений, о которых сообщалось до настоящего времени, являются эффектами оптической селекции или результатом ошибочной идентификации. При все возрастающем числе таких случаев отстаивать эту точку зрения становится все труднее.
Новое объяснение аномальных красных смещений дается в рамках конформной гравитации. Подробности приведены в работе [32]. Идея кратко описана ниже.
В выражениях (6.14), (6.15) формулу для красного смещения мы получили посредством сравнеьия масс в моменты времени то и Ti. Это было сделано в предположении, что поверхность нулевой массы задается равенством т = 0. Предположим вместо этого, что данная поверхность имеет выступ, как показано на рис. 9. Пусть а и b — две соседние частицы с мировыми линиями, пересекающими поверхность нулевой массы 2 в точках A0 и B0 соответственно. Одна из этих точек A0 лежит на поверхности т = 0, в то время как Во лежит на поверхности т = хъ > 0, т. е. на выступе. Действие можно переписать таким образом, чтобы учесть такие выступы [32] и вычисленные массы. Если выступов мало и они расположены далеко друг от друга и не влияют существенно на космологическую картину Фридмана, то можно получить следующий результат.
Рис. 9. Перегиб на поверхности нулевой массы может приводить к образованию аномальных красных смещений, обсуждаемых в тексте.
10. Инерция и космология в теории относительности
531
Пусть то — время в точке наблюдения О. Нулевой конус, направленный из О в прошлое, пересекает мировые линии частиц а и b в точках AnB соответственно, как показано на рис. 9. Пусть время в точках А и В будет Ti (одно и то же, поскольку А и В близки друг к другу). При этом массы в точках
