Решение трёх проблем в рамках теории взрывающейся Вселенной

 

Согласно теории взрывающейся Вселенной галактики и скопления галактик образовались в результате фрагментации сверхплотных тел. С этой точки зрения сначала образовались сверхскопления галактик, затем они распались на скопления и группы галактик. Скопления и группы, в свою очередь, распались на отдельные галактики. Например, все галактики, входящие в состав Местной группы галактик, в далёком прошлом представляли собой одно сверхплотное тело. Затем это тело, в результате взрывов, разделилось на несколько частей – зародышей будущих галактик. Из двух наиболее крупных частей образовались Туманность Андромеды и Млечный Путь. Затем из их ядер было выброшено вещество, из которого сформировались небольшие галактики. Поэтому значительная часть небольших галактик Местной группы является либо спутниками Туманности Андромеды, либо спутниками Млечного Пути.

Местная группа находится на окраине сверхскопления Девы, поэтому можно сделать вывод, что сверхплотный объект, из которого возникла Местная группа, был выброшен в результате взрыва из ещё более массивного объекта – который примерно 15 млрд. лет назад находился в центре сверхскопления Девы (см. параграф 5.4).

Теперь попробуем дать интерпретацию всем трём изложенным в этой главе проблемам. Напомним их ещё раз.

Первая проблема. Местная группа галактик имеет очень высокую пекулярную скорость. Она движется со скоростью приблизительно 600 км/с относительно реликтового фона в направлении сверхскопления Гидра-Центавра. Предполагалось, что высокая пекулярная скорость вызвана притяжением гигантской массы, так называемого Великого аттрактора. Но длительные и упорные поиски Великого аттрактора, выполненные астрономами всего мира, дали отрицательный результат.

Вторая проблема. С одной стороны, Местная группа движется с высокой скоростью относительного реликтового фона в направлении сверхскопления Гидра-Центавра. Но с другой стороны, эта же Местная группа движется со скоростью 500 км/с относительно фона удалённых галактик почти в противоположном направлении! Как такое может быть? Не может же Млечный Путь двигаться одновременно в двух различных направлениях.

Третья проблема. Закон, открытый Хабблом, выполняется не только на космологических расстояниях (более 300 млн. св. лет), где материя распределена более-менее равномерно, но и на гораздо меньших расстояниях (начиная с 5 млн. св. лет!), где распределение материи сильно неоднородно. Более того, Хаббл открыл свой закон, изучая галактики, находящиеся в пределах 50 миллионов световых лет. Почему закон Хаббла выполняется на таких малых расстояниях?

Когда астрономы пытаются решить эти проблемы, то рассматривают их по отдельности. Например, действие закона Хаббла на малых расстояниях пробуют объяснить антигравитацией вакуума [178,с.255], а высокую пекулярную скорость Местной группы – притяжением Великого аттрактора [57]. Что же касается наблюдений Веры Рубан и Кента Форда (вторая проблема), то их, как правило, отбрасывают, считая, что они явно противоречат измерениям скорости Местной группы относительно реликтового фона (первая проблема).

На мой взгляд, все астрономические наблюдения очень важны для понимания эволюции Вселенной. И, конечно же, не стоит отбрасывать некоторые из них только потому, что они не вписываются в какую-нибудь модель или, на первый взгляд, противоречат друг другу.

Рассмотрим результаты наблюдений В. Рубан и К. Форда: Местная группа галактик движется со скоростью 500 км/с относительно фона далёких галактик примерно в направлении созвездия рыб. Можно ли эти результаты согласовать с измерениями анизотропии реликтового излучения, из которых следует, что Местная группа галактик движется со скоростью 600 км/с относительно реликтового фона почти в противоположном направлении?

Эти, на первый взгляд, противоречащие друг другу результаты, согласовать между собой очень просто. Для этого достаточно сделать вывод, который непосредственно из них следует.

Фон далёких галактик движется относительно фона реликтового излучения со скоростью около 1000 км/с приблизительно в том же направлении, что и Местная группа.

В. Рубан и К. Форд, в качестве фона далёких галактик использовали галактики, находящиеся на расстояниях в сотни миллионов световых лет от нас [57,с.15]. Поэтому на основании их наблюдений можно сделать вывод, что все галактики в радиусе нескольких сотен миллионов световых лет от нас, в среднем, движутся со скоростями около 1100 км/с примерно в направлении созвездия Девы. В 70-х годах двадцатого века никто из астрономов не верил в то, что Млечный Путь может двигаться с высокой пекулярной скоростью, и уж, тем более, никто не мог себе представить существование высокоскоростного крупномасштабного потока галактик. И, тем не менее, дальнейшие астрономические наблюдения открыли существование такого потока [57].

Итак, в рамках теории взрывающейся Вселенной можно предположить следующее решение первых двух проблем. В результате первой серии взрывов первичное сверхплотное вещество Вселенной распалось на тысячи сверхплотных тел с массами порядка 10⁵⁰ кг, которые с релятивистскими скоростями (а скорость света в то время была в миллионы раз выше, чем сейчас) стали удаляться друг от друга. Пространство между ними было заполнено раскалённым ионизированным газом, который с огромной скоростью истекал с поверхностей этих тел. Постепенно, в результате расширения, газ остыл до температуры 3000° К и в результате рекомбинации стал прозрачным для излучения. Именно это излучение и регистрируется в настоящее время как реликтовое (рис. 28).

 

 

 

Рис. 28. В результате первой серии взрывов сверхплотное вещество Вселенной раскололось на тысячи кусков массой порядка 10⁵⁰ кг, которые удалялись друг от друга с релятивистскими скоростями. Газ, заполняющий пространство между ними, остывая, излучал электромагнитные волны, которые в настоящее время регистрируются как реликтовое излучение.

 

Система отсчёта, связанная с реликтовым излучением, будет находиться в покое относительно сверхплотных тел, на которые распалась Вселенная в результате первой серии взрывов.

Далее, из-за расширения Вселенной, значительно возросла постоянная Планка, что вызвало вторую серию взрывов. В результате этих взрывов сверхплотные объекты, образовавшиеся после первой серии взрывов, сами раскололись на тысячи кусков массой порядка 10⁴⁶ ¸ 10⁴⁷ кг, которые с высокими скоростями разлетелись в разные стороны. Последующий взрыв одного из таких кусков породил наше Местное сверхскопление галактик, в центре которого находится гигантское скопление галактик в созвездии Девы (рис. 29).

 

 

Рис. 29. В результате второй серии взрывов каждый первичный осколок также раскололся на тысячи кусков, разлетевшихся с огромными скоростями во всевозможных направлениях (раскалённый газ, заполняющий пространство между ними, вызвал сильную поляризацию реликтового излучения, см. параграф 4.4). Из этих кусков впоследствии образовались сверхскопления галактик.

 

С этой точки зрения и наше Местное сверхскопление галактик и соседние с ним сверхскопления галактик должны иметь очень высокую пекулярную скорость относительно реликтового фона, двигаясь почти по параллельным траекториям (рис. 30). Можно напомнить, что точно к такому же выводу мы пришли в параграфе 5.4, исходя из того, что наше сверхскопление имеет уплощённую форму. И существование высокоскоростного крупномасштабного потока галактик, охватывающего галактики в радиусе сотен миллионов световых лет, подтверждают эту точку зрения.

 

Рис. 30. Сверхскопления образовались из осколков, возникших в результате второй серии взрывов. Поэтому соседние сверхскопления движутся с огромной скоростью в одном и том же направлении по почти параллельным траекториям, образуя таким образом крупномасштабный поток галактик. В результате третьей серии взрывов вторичные осколки также раскололись на тысячи кусков, которые впоследствии, взорвавшись, образовали скопления и группы галактик. Сверхплотный объект, из которого образовалась Местная группа галактик, был выброшен в направлении почти противоположном направлению крупномасштабного потока галактик со скоростью около 500 км/с. Поэтому Местная группа галактик движется относительно реликтового фона приблизительно со скоростью: 1100 км/с – 500 км/с = 600 км/с. И одновременно с этим она движется со скоростью 500 км/с относительно фона далёких галактик почти в противоположном направлении.

Необходимо отметить, что с достаточной точностью определена только скорость Местной группы галактик относительно реликтового фона. Величина и направление скорости крупномасштабного потока, а также скорость Местной группы относительно фона далёких галактик определены приближённо, и в дальнейшем могут существенно уточниться.

 

Теперь рассмотрим взрыв сверхплотного объекта, из которого образовалось Местное сверхскопление галактик. В результате этого взрыва сверхплотный объект массой 10⁴⁶ ¸ 10⁴⁷ кг раскололся на тысячи осколков массой 10⁴³ ¸ 10⁴⁴ кг, каждый из которых, взорвавшись, породил либо скопление галактик, либо небольшую группу галактик подобную нашей. Наша Местная группа галактик находится на самой окраине сверхскопления, и это значит, что сверхплотный объект, из которого образовалась наша Местная группа, был выброшен из центра сверхскопления с очень высокой скоростью. А учитывая данные астрономических наблюдений, изложенные ранее, можно сделать вывод, что он был выброшен в направлении, противоположном общему крупномасштабному потоку галактик (рис. 30).

В результате, к настоящему времени сложилась следующая картина. Наше сверхскопление галактик и соседние с ним сверхскопления движутся со скоростями около 1100 км/с относительно реликтового фона примерно в одном направлении (рис. 30). Наша Местная группа галактик, кроме того, дополнительно движется почти в противоположном направлении со скоростью около 500 км/с относительно скопления галактик в Деве. Сумма этих двух движений приводит к тому, что наша Местная группа галактик, с одной стороны, движется относительно реликтового фона со скоростью порядка 600 км/с в направлении крупномасштабного потока галактик. А с другой стороны, она движется относительно фона далёких галактик (относительно крупномасштабного потока галактик) в противоположном направлении, также со скоростью около 500 км/с.

Теперь перейдём к третьей проблеме, связанной с открытием Хаббла. Для этого посмотрим, что должен обнаружить наблюдатель, который находится в центре нашей Местной группы галактик. Местная группа галактик отделилась от остального вещества Вселенной и сформировалась как отдельная единица примерно в первые десять миллионов лет после начала расширения Вселенной (см. параграф 5.6). Преодолев гравитационное притяжение, породившего его сверхскопления, Местная группа далее двигалась почти по инерции внутри расширяющейся Вселенной в течение пятнадцати миллиардов лет.

Возьмём произвольную галактику, которая находится поблизости от Местной группы (то есть на расстоянии 5¸20 млн. св. лет). Если мы поделим расстояние до неё на скорость, с которой она удаляется от нас, то получим время, прошедшее с момента образования нашего сверхскопления (результат третьей серии взрывов, рис. 30). Если мы возьмём галактику, которая находится на космологических расстояниях от нас (миллиарды световых лет) и поделим расстояние до неё на скорость, с которой она удаляется от нас, то получим (приблизительно) время, прошедшее с начала первой серии взрывов.

Время, прошедшее от начала расширения Вселенной (первая серия взрывов) до момента образования сверхскоплений (третья серия взрывов), очень мало (порядка 0,1%) по сравнению с возрастом Вселенной. И именно поэтому расстояния и до близких, и до очень далёких галактик пропорциональны их скоростям удаления от нас.

И теперь мы наконец-то можем сказать, что открыл Хаббл в 1929 году. Открытие Хаббла не имеет непосредственного отношения к космологическому расширению Вселенной. Хаббл, изучая движение галактик, находящихся на расстояниях 5¸20 млн. св. лет от нас, открыл относительно равномерное расширение нашего Местного сверхскопления галактик. То есть он обнаружил последствия грандиозного взрыва, в результате которого и образовалось наше сверхскопление. Если бы этот взрыв произошёл спустя миллиарды лет после начала расширения Вселенной, то закон космологического расширения, конечно бы, отличался от закона, открытого Хабблом. Но так как и начало расширения Вселенной, и образование сверхскоплений произошло приблизительно в одно и то же время (разница во времени порядка 10 млн. лет), то благодаря этому расширение Вселенной в больших масштабах подчиняется тому же самому закону, что и в малых масштабах, то есть подчиняется закону Хаббла.

 

 

 

Глава 8

 

НОУ ХАУ