Частина VII

ОСНОВИ ГАЛАКТИЧНОЇ І ПОЗАГАЛАКТИЧНОЇ АСТРОНОМІЇ

Розділ 20

ПОЗАГАЛАКТИЧНА АСТРОНОМІЯ

20.3. Червоне зміщення в спектрах галактик

Спостереження показують, що лінії у спектрах усіх відомих галактик (за винятком декількох, найближчих до нас) зміщені в червоний бік. Це явище називається червоним зміщенням. Логічно припустити, що цей ефект зумовлений рухом галактик зі швидкістю V у напрямі від спостерігача. Значення швидкості галактики за виміряним зміщенням ліній можна обчислити за формулою Доплера:

де с — швидкість світла.

Після того як визначили швидкості для декількох десятків галактик, Хаббл у 1929 р. виявив, що вони зростають прямо пропорційно відстані до них:

причому відстань тут виражена у мегапарсеках. Цей фундаментальний факт детальніше буде розглянуто у розділі 22.

Коефіцієнт пропорційності ί₀отримав назву стала Хаббла (параметр Хаббла у сучасну епоху). Як неважко переконатися, розмірність параметра Хаббла є с^-1, однак, його прийнято виражати в км-с^-1-Мпк^-1, щоб підкреслити, що ця величина визначає збільшення швидкості з відстанню.

У працях Хаббла 1929—1936 рр. наведено декілька значень цього параметра: від Н = 500 км/(с-Мпк) до Н = 560 км/(с-Мпк). Згодом коефіцієнт Н неодноразово уточнювали. У наш час найімовірнішим значенням сталої Хаббла вважають Н = 71 км/(с-Мпк) ± 10 км/(с-Мпк).

Після того, як за спостереженнями галактик надійно обчислили значення параметра Н, можна розв'язувати зворотну задачу: знаючи червоне зміщення z галактики, обчислювати відстані до неї:

Комбінуючи формули (20.9) і (8.25) неважко отримати залежність між видимою зоряною величиною галактики та її червоним зміщенням:

де М — абсолютна зоряна величина галактики. Графічне зображення залежності модуля відстані від величини червоного зміщення, яке можна отримати з (20.11), називається діаграмою Хаббла (рис. 20.9).

У наш час уже виміряно червоне зміщення для близько 100 000 галактик. У найслабкіших об'єктів параметр z відповідає швидкості віддалення галактики близько 100 000 км/с.

У цьому випадку (при z > 0,01) замість класичної формули Доплера використовують формулу, що випливає зі спеціальної теорії відносності

Рис. 20.9. Діаграма Хаббла, побудована за результатами спостережень наднових Ia типу

З неї, зокрема, бачимо, що при V _т →c червоне зміщення стає необмежено великим (z → ∞). Наприклад, при Δλ = λ(z = 1) V_т = 0,6-c, при z = 2 V = 0,8c.