Question

Как определяют расстояния до галактик?

Answer 1

Ответ:

Объяснение:

Для измерения расстояний до далёких звёзд и галактик может применяться фотометрический метод. Известно, что светимость объектов убывает по закону обратных квадратов расстояний до источника света. Но светимость звёзд и галактик весьма различна. Можно, конечно, составить статистическую зависимость "светимость - расстояние", но существует значительная погрешность в таких измерениях по причине наблюдательной селекции - телескопы "видят" наиболее яркие объекты.

В 1914 г. Вестон Слайфер опубликовал первое определение спектра галактики под названием туманность Андромеды. Спектральные линии этой галактики были смещены в фиолетовую сторону, по сравнению со спектральными линиями, например, Солнца. Такое смещение спектра можно было объяснить только эффектом Доплера и получалось, что Андромеда приближается к нам со скоростью 300 км/с. К 1925 г. у Слайфера уже были спектры 41 галактики. Странной особенностью этих спектров было красное смещение и почти все галактики удалялись от нас. Более того, не было никакой закономерности между красным смещением спектров и светимостью этих галактик.

Эдвин Хаббл разработал критерий определения расстояний, основанный на измерении светимости отдельных звёзд внутри галактик. К 1929 г. у него были надёжные расстояния до 18 галактик, полученные по убыванию светимости звёзд в этих галактиках и Хаббл получил знаменитую зависимость: "убывание светимости - увеличение красного смещения". Зависимость была линейной. Из этой зависимости можно было получить зависимость "увеличение красного смещения - увеличение расстояния", вычислить коэффициент пропорциональности или постоянную Хаббла и открывалась возможность определения расстояний до удалённых галактик по красному смещению спектров. Постоянная Хаббла имела бы размерность "расстояние на единицу красного смещения". Но такая формула не появилась и всё пошло наперекосяк или в революцию в представлениях о строении мироздания.

Все или почти все физики и астрофизики знали, что красное смещение спектров - это эффект Доплера и галактики разбегаются от нас. В публикации Хаббла от 1929 г. приводится зависимость "лучевая скорость - расстояние до галактики" и постоянная Хаббла имела размерность "лучевая скорость на единицу расстояния". Чем больше красное смещение, тем больше лучевая скорость и тем больше расстояние до галактик.

Но уже во времена Хаббла со скоростями удаления галактик появились недоразумения, а потом и противоречия. Наблюдения совершенствовались и открывались новые далёкие галактики, у которых значения красных смещений были столь большими, что расчёты по классической формуле Доплера устанавливали, что скорости удаления галактик превышают скорость света, а расчёты расстояний - сомнительные. Проблему решили просто - формулу Доплера сделали релятивистской и величина красного смещения может быть сколь угодно большой, но скорость удаления не может превышать скорость света. Какой закон физики соответствует релятивистской формуле Доплера? Оказывается, в соответствии со специальной теорией относительности, при скоростях удаления, приближающихся к скорости света, время в галактиках замедляется, замедляются ядерные реакции, атомные резонаторы тоже замедляют колебания и атомы излучают покрасневшие кванты. Более того, галактики, звёзды и атомы становятся плоскими, как лист бумаги.

На все эти геометрические манипуляции с пространством и временем есть одно замечание. Эффект Доплера симметричен (эквивалентен). Наблюдатель из далёкой галактики с аномальным красным смещением видит нас также, как мы его. Это у нас аномальное красное смещение, это мы удаляемся от него почти со скоростью света, это у нас замедлилось время и ядерные реакции и свет от Солнца стал красным, а мы все стали плоскими. Видимо, надо делать вид, что так оно и есть, либо релятивистская формула Доплера не имеет отношения к законам физики.

И главное. Именно интерпретация систематического красного смещения спектров галактик эффектом Доплера опровергает расширение пространства Вселенной. Материя тоже занимает пространство и тоже должна расширяться. Если всё расширяется, то эффекта Доплера не должно быть. Значит систематическое красное смещение спектров - это не эффект Доплера и это проверяется экспериментально. В публикации "Сейсмическая томография и красное смещение спектров" популярно изложены результаты моделирования (изображение рисунков нужно увеличить). О

Answer 2

Расстояния до галактик определяются с использованием различных астрономических методов и техник. Вот некоторые из них:

1. Параллакс: Этот метод основан на наблюдении за тем, как звезды "двигаются" на небе в зависимости от положения Земли вокруг Солнца. Измеряя изменение углового положения звезды на небосклоне в разное время года, астрономы могут определить её параллакс и, следовательно, расстояние до неё. Однако этот метод эффективен только для относительно близких звёзд.

2. Спектральные методы: Спектральный анализ света, излучаемого галактиками, позволяет выявить характерные линии поглощения и испускания элементов в их составе. Эти линии могут сдвигаться к более красному (красное смещение) или синему (синее смещение) концу спектра из-за расширения Вселенной. Измеряя величину смещения, астрономы могут определить расстояние до галактики.

3. Свечи типа Ia: Это особый тип сверхновых взрывов, которые имеют почти одинаковую светимость в максимальной точке. Измеряя яркость этих сверхновых, астрономы могут оценить расстояние до их галактик-хозяев.

4. Сдвиг красной границы галактик: Измеряя спектральные линии галактик, астрономы могут определить сдвиг красной границы, который указывает на скорость удаления галактики от нас. Соотношение между этой скоростью и расстоянием определяется через законы Хаббла.

5. Сверхновые типа II: Это другой тип сверхновых, являющихся более массивными звёздами, чем те, что порождают сверхновые типа Ia. Измеряя яркость и характеристики этих сверхновых, астрономы также могут получить оценку расстояния до галактик.

6. Красные гиганты: Красные гиганты являются звёздами с низкой светимостью, но большим размером. Их светимость связана с их размерами и температурой. Если известна светимость красного гиганта, то измерив его видимую яркость, астрономы могут определить его расстояние.

Эти методы используются в сочетании, чтобы определить расстояния до галактик с разной точностью и для различных классов объектов.