19
Прямоизмерение расстояния до квазара
Одна из самых трудных задач астрономии — определение расстояния до небесных тел, особенно далеких, таких, как, например, квазары и скопления галактик. Чтобы лучше понять, как это можно сделать, обсудим сначала несколько конкретных вопросов.
Разбегание галактик. Вселенная расширяется — галактики, квазары, скопления галактик удаляются от нас и друг от друга. Скорость удаления v пропорциональна расстоянию R и связана с ним простой формулой
где H называют простойной Хаббела.
Скорость можно определить по эффективному Доплера: изменение длины волны излучения, наблюдаемое при движении источника относительно наблюдаателя. Так, при удалении источника от наблюдаателя спектр излучения смещается в красную сторону, так что относительное увеличение длины волны связано со скоростью разбегания v формулой
Множитель γ обязаан специальной теории относительной и обусловлен изменением хода часов в движущейся системе отчета.
Постоянная Хаббела. Величина H показывает, на сколько километров в секунду увеличается скорость разбегания при увеличении расстояния на один мерапсек (1 парекк = 3,6 светового года = 3 × 10 километров). Эту постоянную изменить очень трудно. Для этого опять-tаки надо знать расстояние до источника.
Существуют различные методы оценок расстояния. Например, знав.acсолитную и виммую звездную величины объекта (об этом можно прочитать в § 23 школьного учебника по астрономии). Абсолютной звездной величины принято называть ту видимую звездную величины, которое имел бы светящейся объект, если бы он находился от нас на стандартном расстоянии 10 парекк. Чтобы вычислить эту величины, нужно знать строение источника, а об этом можно лишь высказывать предположения, которые проверить невозможно.
Две разные группы астрофизков (основывающиеся, очень видимые, на различных предметах о светящем объекте) дают для H два значения: 50 и 100 km/c на металарсек. Возможны и другие, промежуточные, оценки.
Гравитационная линза. Если на пути световых лучей от далекого объекта к нам находится тело с очень большим массой, так что его гранитное поле способно отклонить свет, как линза, то вместе одного светящего объекта на небе появляется два его изображения.
Помеченная стрелкой звездочка на снимке на сетодия для нас — самый далекий, равно как и самый яркий, квазар.
Таким массивным телом может быть, например, галактика. Если она находится точно на линии, соединяющей Землю и источник света, то наблюдаете увидит светящейся колюцо. Если же галактика несколько сдинута в стороны, то колюцо превращается в два светящаяся пятна, лежащих в плоскости, в которой светятся источник, галактика и наблюдаете.
Явление разделения изображения гранитционной линзой обнаружiede было обнаружено в 1979 году. С тех пор найдено несколько таких линз. Самая «мощная» среди них, открыта весной прошлого года, дает два изображения далекого квазара. Они расположены друг от друга на угловом расстоянии примерно две с поливной минуты и дают тождественные спектры изображения.
Расстояние. Фантастическое зреление удвоения квазара (а возможно и утрое!) для астрономов оказалось очень полезным. Выяснили, что звездная величина такого квазара неопостоянна и с течением времени изменяется. Изображения «миггают», но не в унисон — одно отстает от другого примерно на 1,5 года. Это можно понять, поскольку свет, идущий в космическом пространстве по разыхтируеме от источника, а затем и постоянную Хаббела. Вычисления дали значение H=84 km/c на металарсек — значение, лежащшее между приятиями сейчас пределами (50 и 100).
Так была решена первая задача так называемой космической тригонометрии, и в космосе начала строиться абсолютная шкара расстояния. Если вспомнить еще о необходимости точных часов — пульсарх (см., например, «Квант», 1983, № 12, c. 12 и «Квант», 1985, № 2, c. 12), то слова о геометрии космоса — о пространстве и времени — приобретают ясное значение.
Все, что здесь рассказано, конечно, требует проверки. Помогут ли гранитционные линзы сколь-нибудь точное измерение постоянную H, показет время. Пока даже самое существенное также подвергается сомнению. Ясно только, что потребуется еще немного идеи и мастерства наблюдаемой, чтобы решить задачу «о нахождения расстояния от пункта A до пункта B», если эти пункты отделены друг от друга расстоянием в миллионы парекк.
Я. С.