 |
 |
 |
 |
|
 |
 |
106
Следующий важный шаг был сделан в 1924 г., когда в обсерватории Маунт Вилсон в
Калифорнии американский астроном Э. Хаббл (1889–1953) измерил расстояние до ближайших
галактик (в то время называемых туманностями) и тем самым открыл мир галактик. В 1929 г. в
той же обсерватории Э. Хаббл по красному смещению спектральных линий в спектре излучения
галактик экспериментально подтвердил теоретический вывод А.А. Фридмана о расширении
Вселенной и установил эмпирический закон
(закон Хаббла), согласно которому скорость
удаления галактики
?
прямо пропорциональна расстоянию
r до нее, т. е.
? = Hr,
где Н– постоянная Хаббла.
С течением времени постоянная Хаббла постепенно уменьшается – разбегание галактик
замедляется. Но такое уменьшение за наблюдаемый промежуток времени ничтожно мало.
Обратной величиной постоянной Хаббла определяется время жизни (возраст) Вселенной. Из
результатов наблюдения расширения Вселенной следует, что скорость разбегания галактик
увеличивается примерно на 75 км/с на каждый миллион парсек*. При данной скорости
экстраполяция к прошлому приводит к выводу, что возраст Вселенной составляет 15 млрд. лет, а
это означает, что вся Вселенная 15 млрд. лет назад была сосредоточена в очень маленькой
области. Предполагается, в то время плотность вещества Вселенной была такая же, как у атомного
ядра, т. е. вся Вселенная представляла огромную ядерную каплю. По каким-то причинам ядерная
капля оказалась в неустойчивом состоянии и взорвалась. Данное предположение лежит в основе
концепции большого взрыва.
* 1 парсек равен 3,3 светового года; световой год – это расстояние, проходимое светом в вакууме за 1 земной год и
равное примерно 10
6
м.
Произведение времени жизни Вселенной на скорость света определяет радиус
космологического горизонта. Космологический горизонт – граница возможностей познавать
Вселенную посредством астрономических наблюдений. Информация об объектах, находящихся за
космологическим горизонтом, до нас еще не дошла, а это означает, что в принципе мы не можем
заглянуть за космологический горизонт. Несложный расчет показывает, что радиус
космологического горизонта равен приблизительно 10
26
м. Очевидно, что данный радиус
ежесекундно увеличивается примерно на 300 тыс. км. Но такое увеличение ничтожно мало по
сравнению с величиной радиуса горизонта. Для заметного расширения космологического
горизонта нужны миллиарды лет.
В концепции большого взрыва предполагается, что расширение Вселенной происходило с
одинаковой скоростью, начиная с момента взрыва ядерной капли. В настоящее время активно
обсуждается и другая гипотеза, в соответствии с которой Вселенная не всегда расширялась, а
пульсирует между конечными пределами плотности. Данная гипотеза называется пульсирующей
Вселенной. Из нее следует, что в некотором прошлом скорость удаления галактик была меньше,
чем сейчас, и были периоды, когда Вселенная сжималась, т.е. галактики приближались друг к
другу и с тем большей скоростью, чем большее расстояние их разделяло.
Начиная с конца 40-х годов нашего века все больше внимания в космологии привлекает физика
процессов на разных этапах космологического расширения. В предложенной в то время Г.А.
Гамовым* (1904–1968) модели горячей Вселенной рассматривались ядерные реакции, протекавшие
в очень плотном веществе в начальный момент расширения Вселенной. При этом предполагалось,
что температура вещества была очень высокой и начала падать с расширением Вселенной. Из
данной модели следовало, что вещество, из которого формировались первые звезды и галактики,
должно состоять в основном из водорода (75%) и гелия (25%). Из нее вытекал и другой важный
вывод – в сегодняшней Вселенной должно наблюдаться слабое электромагнитное излучение,
сохранившее память о начальном этапе развития Вселенной, характеризовавшейся большой
плотностью вещества и высокой температурой. Такое излучение называется реликтовым.
* Г.А. Гамов – физик-теоретик, эмигрировавший в 1933 г. из Советского Союза в США.
С развитием астрономических средств наблюдения, в частности, с рождением
радиоастрономии, появились новые возможности познания Вселенной. В 1965 г. американские
астрофизики А. Пензиас (р. 1933г.) и Р. Вильсон (р. 1936г.) экспериментально обнаружили
реликтовое излучение, за что были удостоены в 1978г. Нобелевской премии. Реликтовое