КУРС ЗАГАЛЬНОЇ АСТРОНОМІЇ - С. М. АНДРІЄВСЬКИЙ 2007

Частина VIII

ПРОБЛЕМИ КОСМОГОНІЇ ТА КОСМОЛОГІЇ

Розділ 21

ПРОБЛЕМИ КОСМОГОНІЇ

21.1. Формування галактик

При побудові космологічних моделей Всесвіту приймають, що речовина в ньому розподілена однорідно та ізотропно. Насправді ж у наш час значна частина речовини сконденсована у формі галактик та їхніх скупчень. Виникають питання: які процеси призводять до фрагментації однорідно розподіленої речовини у Всесвіті і чому найістотніші властивості галактик — їхні форми, розміри і маси — саме такі?

Відповідь на це питання сьогодні дають в рамках інфляційної моделі (див. 22.3): квантові флуктуації, що неминуче існують на початковому етапі розвитку Всесвіту, завдяки його стрімкому (експоненційному) розширенню істотно зростають, стаючи, врешті-решт, космологічно значущими флуктуаціями густини речовини. Як випливає з теорії, маси цих флуктуацій співмірні з відповідними характеристиками галактик та їх скупчень.

Подальший розгляд формування галактик (зоряних скупчень і окремо взятих зір) здійснюють за допомогою конденсаційної теорії, за якою згадані об'єкти формуються внаслідок стискання (конденсації) окремих фрагментів гігантських газових хмар. Саме ж питання про фрагментацію однорідно розподіленої речовини розглянув Джеймс Джинс (1877—1946, Англія). Як виявилося, якщо в однорідному середовищі з якихось причин виникає згущення — неоднорідність з характерним розміром λ, то воно може або продовжувати ущільнюватися під дією власного тяжіння, або розсмоктуватися завдяки додатковому внутрішньому газовому тиску в межах неоднорідності. Це залежить від того, буде розмір згущення більшим чи меншим від деякого критичного λΓ Критичний розмір — так звану джинсову довжину хвилі λ, — неважко обчислити, якщо прирівняти газовий тиск у згустку image59до тиску сили тяжіння pG ≈ GM24≈ Gp2 λ2J. З цієї умови:

image58

Унаслідок нестійкості Джинса утворюються згущення з типовим об'ємом = λj і масою M = λj 3 ρ, так що:

image60

Цей вираз записаний для молекулярної маси речовини μ = 0.6.

Згущення такої маси можуть формуватися лише при певних співвідношеннях між Т і ρ. Наприклад, якщо припустити, що густина догалактичної речовини становила ρ = 10-23 — 10 -24 г/см3, то згущення масою M = 1012 Мʘ (дорівнює масі досить великої галактики, наприклад нашої) може утворюватися лише у випадку, коли температура Т ≈ 107 К. При меншій температурі можуть ущільнюватися згущення з меншою масою.

При розширенні Всесвіту температура і густина змінюються з часом відповідно до формул (22.11) і (22.17) — згідно із зауваженням про точний вид залежності параметра Хаббла від часу (див. підрозділ 22.2.4). Густина речовини Всесвіту сягала значення ρ = 10-24 г/см3, коли його вік дорівнював приблизно 1015 с = 3-107 років. Проте в цей момент часу згідно з формулою (22.11) температура була не 107 К, а всього близько 103 К. Таким чином, якщо згущення — протогалактики — малиб утворюватися в той момент часу, то найбільша їхня маса не повинна перевищувати 106 Мʘ, що значно менше від маси Галактики та схожих зоряних систем.

Наведені тут оцінки мас відображають ситуацію, що існувала в космогонії галактик до того, як було розроблено модель інфляційного Всесвіту. Як згадано вище, тепер — в рамках цієї моделі — проблему формування галактик вважають з'ясованою.






Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити

Віртуальна читальня освітніх матеріалів для студентів, вчителів, учнів та батьків.

Наш сайт не претендує на авторство розміщених матеріалів. Ми тільки конвертуємо у зручний формат матеріали з мережі Інтернет які знаходяться у відкритому доступі та надіслані нашими відвідувачами.

Всі матеріали на сайті доступні за ліцензією Creative Commons Attribution-Sharealike 3.0 Unported CC BY-SA 3.0 та GNU Free Documentation License (GFDL)

Якщо ви являєтесь володарем авторського права на будь-який розміщений у нас матеріал і маєте намір видалити його зверніться для узгодження до адміністратора сайту.

Дозволяється копіювати матеріали з обов'язковим гіпертекстовим посиланням на сайт, будьте вдячними ми приклали багато зусиль щоб привести інформацію у зручний вигляд.

© 2007-2019 Всі права на дизайн сайту належать С.Є.А.