Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Вейнберг С. -> "Гравитация и космология. Принципы и приложения общей теории относительности" -> 189

Гравитация и космология. Принципы и приложения общей теории относительности - Вейнберг С.

Вейнберг С. Гравитация и космология. Принципы и приложения общей теории относительности — М.: Мир, 1975. — 695 c.
Скачать (прямая ссылка): gravitaciyaikosmologiya1975.djvu
Предыдущая << 1 .. 183 184 185 186 187 188 < 189 > 190 191 192 193 194 195 .. 254 >> Следующая


Имеется несколько причин, по которым эта линия поглощения может служить более чувствительным индикатором наличия атомов межгалактического водорода, чем поглощение на 21 см. Прежде всего для нее характерен больший коэффициент поглощения (15.4.14):

Ibуа = 4,5-Ю-18 см2. (15.4.34)

Кроме того, Va = 2,47 -IO15 Гц, что соответствует температуре JivJk = 118 000 К, и поскольку мы здесь предполагаем, что ионизация мала, то с необходимостью получаем

-Sl >1. (15.4.35) § 4. Излучение и поглощение в межгалактическом пространстве 535'

Множители 1 — exp (—hvJkT) в формулах (15.4.16), (15.4.18) и (15.4.19), которые соответствуют ослаблению поглощения вследствие индуцированного излучения, можно теперь положить равными единице. Наконец, в спектрах квазаров часто присутствует линия а Лаймана как линия излучения; если поблизости имеются заметные количества нейтрального водорода, то голубое крыло этой линии должно быть заметно подавлено из-за множителя е~х с т, определяемым в соответствии с (15.4.18), (15.4.34) и (15.4.35) следующим выражением (в единицах СГС):

Vn і \ _. "н(*і) с7п _

=-5,5.10*0 (Л*Щ.)( 75 км/(с-Мос) ч

(l + z)(l + 2g0z)1/2 V см-3/V H0 ) ^ '

Отметим, что подавление голубого крыла линии а Лаймана определяет плотность нейтрального водорода вскоре после момента излучения, а не в настоящее время. (Кроме того, если квазары представляют собой локальные явления, то вообще не следует ожидать какого-либо подавления.)

Попытки обнаружить эффекты поглощения линии а Лаймана были связаны в основном с квазаром 3G9 с Z = 2,012. Первые измерения были сделаны в 1965 г. Ганном и Петерсоном [64] {см. также [65]); они обнаружили подавление на 40% в голубом крыле линии излучения а Лаймана, что дает

Полагая q0 = 1I2 и H0'1 = IO10 лет, они пришли к заключению, что при Z Tti 2 плотность атомов водорода равна 6 -IO-11 см-3 или около того. В последующих фотометрических измерениях Оке [66] вообще не обнаружено какого-либо подавления голубого крыла этой линии излучения в спектре ЗС9, и это, по интерпретации Вэр-биджей [67, стр. 146], означает, что т < 0,05. При q0 = 1 и H0 = — 75 км/(с -Мпс) это дает

Лн (z « 2) < 6 .10-12 см-3. (15.4.37)

Если верить равенству (15.4.23), то ожидаемое значение пн при Z = 2 в 27 раз больше, чем п (Z0) из (15.4.24), и, следовательно, наблюдаемая верхняя граница (15.4.37) на восемь порядков меньше, чем ожидаемая величина!

Можно думать, что отсутствие нейтрального водорода поблизости от 3G9 вызвано ионизирующим излучением самого этого квазара. Поэтому важны поиски окна, возникающего вследствие поглощения линии а Лаймана на больших расстояниях от ЗС9 и простирающегося от этой линии излучения дальше ¦536

Гл. 15. Космология; эталонная модель

в сторону больших частот [см. (15.4.16) и (15.14.17)]. Оке [66] вообще не обнаружил такого окна, а по наблюдениям Уамплера [68] имеется лишь легкое подавление с т (V1) < 0,3.

Были предприняты иные попытки обнаружить межгалактическое поглощение ультрафиолетовой части спектров квазаров, но они также не имели успеха. Филд, Соломон и Уомплер [69] искали эффекты поглощения межгалактического молекулярного водорода в спектре ЗС9 и получили, что плотность его меньше, чем IO-32 г/см3. Имеется еще возможность, что межгалактический водород сконцентрирован в виде облаков; в таком случае должно было бы наблюдаться поглощение линии а Лаймана в спектрах квазаров в виде более или менее широких линий, по одной линии на каждое облако вдоль луча зрения. Анализ спектров квазаров, проведенный Бакалом и Солпитером [70], Вагонером [71] и Пибл-зом [72], не обнаружил такого рода эффектов, из чего Пиблз заключил, что общая плотность атомов нейтрального водорода, если даже он сконцентрирован в облака, должна быть менее нескольких процентов от ожидаемого значения (15.4.24). Недавно были найдены три или четыре квазара с различными красными смещениями линий поглощения, много меньшими красного смещения соответствующей линии излучения [73]; выглядит это так, словно поглощение происходило вдоль луча зрения вдали от источника. Однако такое явление встречается редко и вполне может быть объяснено процессами, происходящими внутри самого квазара [74—77].

Если недостающую массу нельзя обнаружить в виде атомов или молекул нейтрального водорода, то, быть может, она состоит из ионизованной межгалактической водородной плазмы, возможно, с малой примесью более тяжелых ионов. Высокая степень ионизации, о чем свидетельствует отсутствие поглощения линии а Лаймана в спектрах квазаров, может быть объяснена равновесием между ионизацией при столкновениях и радиационной рекомбинацией, что требует температуры выше IO6 К при z « 2 [25].

Такой горячий газ испускал бы рентгеновские лучи вследствие тормозного излучения, вызванного тепловыми электронными столкновениями. Интенсивность рентгеновского излучения на единицу объема и на единичный интервал частот дается формулой

„ , . Г З2я?еб23п;2 -| г 2я -р/2 Г hv -1

r^ = L З^сЗ J LlHW J exPL-MrJ'

где Hi — плотность числа ионов, Z3 — средний куб атомного числа, g — поправочный фактор Гаунта, имеющий, по оценкам [78], вблизи пика спектра фотонов значение между V2 и 2. Филд и Генри [79] вычислили результирующий космический рентгеновский § 4. Излучение и поглощение в межгалактическом пространстве 537'
Предыдущая << 1 .. 183 184 185 186 187 188 < 189 > 190 191 192 193 194 195 .. 254 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed