Харьцангуйн ерөнхий онолын туршилтын баталгаа
Лавлах хүрээг хурдасгахтай холбоотой эффектүүд
Эдгээр нөлөөллийн эхнийх нь таталцлын цагийн тэлэлт бөгөөд үүний улмаас ямар ч цаг таталцлын нүхний гүнд (таталцах биед ойр байх тусам) удаашрах болно. Энэ нөлөөХафеле-Китинг туршилт, мөн Gravity Probe A туршилтаар шууд батлагдсан бөгөөд GPS-ээр байнга батлагддаг.
Шууд хамааралтай нөлөө нь гэрлийн таталцлын улаан шилжилт юм. Энэ нөлөөг гэрлийн таталцлын цооногоос гадагшаа (бүсээс) тархах үед орон нутгийн цагтай харьцуулахад гэрлийн давтамж буурах (үүний дагуу спектрийн шугамууд орон нутгийн масштабтай харьцуулахад спектрийн улаан төгсгөл рүү шилжих) гэж ойлгогддог. бүхий газар руу татах хүчний потенциал бага асар их боломж). Таталцлын улаан шилжилтийг одод болон нарны спектрээс олж, хяналттай туршилтаар найдвартай баталгаажуулсан. хуурай газрын нөхцөл байдалПаунд ба Ребка нарын туршилтанд.
Таталцлын удаашралцаг хугацаа ба орон зайн муруйлт нь Шапиро эффект (мөн дохионы таталцлын саатал гэгддэг) гэж нэрлэгддэг өөр нэг нөлөөг үүсгэдэг. Энэ нөлөөгөөр цахилгаан соронзон дохио нь таталцлын талбарт энэ талбар байхгүйгээс илүү удаан явдаг. Энэ үзэгдлийг гаригийн радарын үед илрүүлсэн нарны системнарны ард өнгөрөх сансрын хөлөг, түүнчлэн давхар пульсарын дохиог ажиглах үед.
2011 оны байдлаар хамгийн өндөр нарийвчлалтайгаар (ойролцоогоор 7·10-9) Калифорнийн их сургуулийн Холгер Мюллерийн бүлгийн хийсэн туршилтаар ийм төрлийн нөлөөллийг хэмжсэн. Туршилтаар дэлхийн гадаргуутай харьцуулахад хурд нь дээшээ чиглэсэн цезийн атомуудыг хоёр лазер туяаны нөлөөгөөр өөр өөр момент бүхий төлөв байдлын суперпозиция руу шилжүүлсэн. Таталцлын нөлөөллийн хүч нь дэлхийн гадаргуугаас дээш өндрөөс хамаардаг тул фазын шилжилт долгионы функцЭхлэх цэг рүү буцах үед эдгээр муж бүр өөр өөр байсан. Эдгээр довтолгооны хоорондох ялгаа нь үүлэн доторх атомуудын хөндлөнгийн оролцоог үүсгэсэн бөгөөд ингэснээр атомын өндөрт жигд хуваарилагдахын оронд атомын үүлэн дээрх лазер туяаны үйлчлэлээр хэмжигдэх конденсац, ховоржилт ажиглагдаж байв. орон зайн тодорхой сонгосон цэг дээр атомыг илрүүлэх магадлал.
Гэрлийн замын гулзайлгах нь ямар ч хурдасгасан лавлагааны системд тохиолддог. Ажиглагдсан замнал ба таталцлын линзний эффектийн нарийвчилсан харагдах байдал нь орон зайн цаг хугацааны муруйлтаас хамаардаг. Эйнштейн 1911 онд энэ нөлөөллийн талаар олж мэдсэн бөгөөд траекторуудын муруйлтыг эвристик аргаар тооцоолоход энэ нь урьдчилан таамаглаж байсантай ижил байв. сонгодог механикгэрлийн хурдаар хөдөлж буй бөөмсийн хувьд. 1916 онд Эйнштейн харьцангуйн ерөнхий онолын хувьд гэрлийн тархалтын чиглэл дэх өнцгийн шилжилт нь Ньютоны онолоос хоёр дахин их байгааг олж мэдсэн бөгөөд энэ нь өмнөх онолоос ялгаатай юм. Ийнхүү энэхүү таамаглал харьцангуйн ерөнхий онолыг шалгах өөр нэг арга болжээ.
1919 оноос хойш энэ үзэгдэлНар хиртэлтийн үеэр оддын одон орны ажиглалтаар батлагдсан бөгөөд мөн хиртэлтийн дагуу нарны ойролцоо өнгөрөх квазаруудын радио интерферометрийн ажиглалтаар өндөр нарийвчлалтайгаар батлагдсан.
Таталцлын линз нь нэг алслагдсан асар том биет ажиглагчийг өөр хол зайд холбосон шугаман дээр эсвэл шууд байх үед үүсдэг. Энэ тохиолдолд гэрлийн замыг ойрын массаар гулзайлгах нь алс холын объектын хэлбэрийг гажуудуулахад хүргэдэг бөгөөд энэ нь ажиглалтын нарийвчлал багатай үед алслагдсан объектын нийт гэрэлтэлтийг нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг тул энэ үзэгдэл линз гэж нэрлэдэг байсан. Гравитацийн линзний анхны жишээ бол 1979 онд ижил QSO 0957+16 A, B квазарын ойролцоо хоёр зургийг авсан явдал юм. z= 1.4) Английн одон орон судлаач Д.Уолш болон бусад хүмүүс “Хоёулаа квазарууд гэрэл гэгээгээ нэг дор өөрчилдөг болохыг олж мэдээд одон орон судлаачид таталцлын линзний нөлөөгөөр бодит байдал дээр эдгээр нь нэг квазарын хоёр зураг болохыг ойлгосон. Удалгүй тэд линзийг өөрөө олсон - алс холын галактик (z= 0.36), Дэлхий ба квазар хоёрын хооронд байрладаг "]. Түүнээс хойш таталцлын линзжилтэд өртсөн алс холын галактик, квазаруудын бусад олон жишээ олдсон. Жишээлбэл, Эйнштейний загалмай гэж нэрлэгддэг галактик нь алс холын квазарын дүр төрхийг загалмай хэлбэрээр дөрөв дахин нэмэгдүүлдэг.
Таталцлын линзний тусгай хэлбэрийг Эйнштейний цагираг эсвэл нум гэж нэрлэдэг. Ажиглагдсан объект нь бөмбөрцөг тэгш хэмтэй таталцлын оронтой өөр объектын ард шууд байх үед Эйнштейний цагираг үүсдэг. Энэ тохиолдолд илүү алслагдсан объектын гэрэл ойрын объектын эргэн тойронд цагираг хэлбэрээр ажиглагддаг. Хэрэв алслагдсан объект нэг талдаа бага зэрэг хазайсан ба/эсвэл таталцлын талбар нь бөмбөрцөг тэгш хэмтэй биш бол нуман гэж нэрлэгддэг хэсэгчилсэн цагиргууд гарч ирнэ.
Эцэст нь, авсаархан, асар том биет урдуур нь өнгөрөхөд ямар ч од гэрэлтэх нь нэмэгддэг. Энэ тохиолдолд таталцлын хазайлтын улмаас томорч, гажсан алс холын одны зургуудыг шийдвэрлэх боломжгүй (тэдгээр нь бие биентэйгээ хэт ойрхон), одны тод байдал нэмэгдэх нь ердөө л ажиглагддаг. Энэ эффектийг микро линз гэж нэрлэдэг бөгөөд одоо оддын гэрлийн таталцлын микролинзинг ашиглан манай Галактикийн үл үзэгдэх биетүүдийг судлах төслийн хүрээнд тогтмол ажиглагдаж байна - MASNO, EROS ( Англи) болон бусад.
Хар нүхнүүд
Хар нүх нь үйл явдлын тэнгэрийн хаяа гэж нэрлэгддэг хязгаарлагдмал хэсэг бөгөөд үүнийг материал ч, мэдээлэл ч орхиж чадахгүй. Ялангуяа нуралтын үр дүнд ийм газрууд үүсч болно гэж үздэг асар том одод. Матери нь хар нүхэнд (жишээлбэл, од хоорондын орчноос) орж болох боловч түүнийг орхиж чадахгүй тул масс хар нүхзөвхөн цаг хугацааны явцад нэмэгдэх боломжтой.
Харин Стивен Хокинг хар нүхнүүд Хокингийн цацраг гэж нэрлэгддэг цацрагаар массаа алдаж болохыг харуулсан. Хокингийн цацраг нь квант нөлөө, энэ нь сонгодог харьцангуйн онолыг зөрчөөгүй.
Олон тооны хар нүхний нэр дэвшигчид, ялангуяа манай Галактикийн төвд байдаг Sagittarius a* радио эх сурвалжтай холбоотой асар том биетийг мэддэг. Эрдэмтдийн дийлэнх нь ажиглагдсан гэдэгт итгэлтэй байна одон орны үзэгдэл, энэ болон бусад ижил төстэй объектуудтай холбоотой нь хар нүх байгааг найдвартай баталж байгаа боловч бусад тайлбарууд байдаг: жишээлбэл, хар нүхний оронд фермион бөмбөлөг, бозоны одод болон бусад чамин объектуудыг санал болгож байна.
Нарны таталцлын талбарт гэрлийн цацрагийн хазайлтыг ажиглах туршилтыг 1919 онд хийсэн. Таталцлын линз
Ньютоны таталцлын онолын дагуу бүх материаллаг бөөмс наранд татагдах ёстой. Нөгөөтэйгүүр, сонгодог физикийн үүднээс авч үзвэл гэрэл долгион, мөн бөөмс биш - тиймээс таталцлын талбар дахь гэрлийн долгионы тархалтын тэгшитгэл нь байхгүй тохиолдолд тэгшитгэлээс ялгаатай биш юм. Үүний үр дүнд гэрлийн туяа орж ирдэг сонгодог физиктэд нарны таталцлын талбарт бөхийдөггүй. Нарны дискний ойролцоох оддыг ажиглахдаа дифракцийн нөлөөллийг үл тоомсорлож болно, учир нь Френелийн анхны бүсийн радиус (харна уу). Дифракцийн туршилтАраго-Пуассон) юм
гэрлийн долгионы урт хаана байна, 
- Дэлхийгээс Нар хүртэлх зай, 
- нарны радиус.
Гэрлийн долгионы тархалтын тэгшитгэлийг анхаарна уу харьцангуй, тэгэхээр Ньютоны таталцлын талбарт цацрагийн хазайлт байхгүй байгаа нь гэрлийн хурдаар хөдөлгөөнд харьцангуй бус аппарат хэрэглэсний үр дүн биш юм. Үнэхээр, хэрэв бид авч үзвэл харьцангуйн бөөмижил таталцлын талбарт масстай, дараа нь дагуу тусгай онолхарьцангуйн онолын хувьд бид хөдөлгөөний тэгшитгэлтэй байна:
тэдгээр. Таталцал, ерөнхийдөө, хөдөлгөөний замыг нугалж байна. Туршилтын бөөмийн масс буурч, дараа нь хэт релятивист хязгаарт бид дараахь зүйлийг авна.
Хаана - нэгж векторхурдны чиглэлд. Гэрлийн хувьд бид замналын муруйлтыг олж авдаггүй!
Эндээс энд байна сонирхолтой үр дүнхүрээнд гэрлийн туяа хазайх асуудлыг тууштай авч үзэх боломжийг олгодог онцгойхарьцангуйн онол. Хэрэв бид эквивалент зарчмыг зөрчөөгүй Ньютоны таталцлын онолын ерөнхий дүгнэлтийг дэвшүүлэхийг хүсвэл хоёр хувилбараас аль нэгийг нь сонгох ёстой.
- Аль нь ч биш гэрлийн долгион, аль ч хэт релятивист тоосонцор таталцлын талбарт замаа хазайдаггүй (жишээ нь харьцангуйн тусгай онол юм);
- Хэт релятивист тоосонцор хазайсан байдаг таталцлын талбар- гэхдээ сүүлийнх нь мөн долгионыг хазайдаг. Долгионы хазайлт байгаа нь таталцлын талбар нь вакуум дахь үр дүнтэй хугарлын илтгэгчийг үүсгэдэг бөгөөд туяа нь нэг төрлийн бус байдлаас болж нугалж байна гэсэн үг юм.
Ялангуяа Ньютоны таталцлын хүчинд зүгээр л нэг хүчин зүйл нэмбэл хэт релятивист бөөмс нарны ойролцоо нисэх үед хазайж эхлэх боловч Максвеллийн тэгшитгэлээр тодорхойлсон гэрэл шулуун шугамаар тархах болно. Нэг талаас, энэ нь де Бройлийн таамаглалыг зөрчиж байна - бөөмс, долгион гэж тооцогддог гэрэл нь өөр өөр зам дагуу тархах ёстой. Нөгөөтэйгүүр, траекторийн ялгаа гэрлийн туяамөн бараг гэрлийн хурд хүртэл хурдассан электроныг таталцлын үйлдлийг инерцийн хүчний үйлдлээс ялгахад ашиглаж болно - өөрөөр хэлбэл, тэнцүү байх зарчим зөрчигдөж байна.
Эйнштейний харьцангуйн ерөнхий онол нь долгион эсвэл бөөмийн дүрслэл ашигласан эсэхээс үл хамааран таталцлын талбарт гэрэл үнэхээр хазайдаг гэсэн хоёр замын хоёр дахь замыг баримталдаг. Энэ үр дүнЭйнштейний онолоос хойш автоматаар хүрдэг. хүндийн хүчний хэмжүүрийн онол. Өөрөөр хэлбэл таталцлыг орон зай-цаг хугацааны муруйлт гэж ойлгодог бөгөөд түүний төгсгөлгүй ойр цэгүүдийн хоорондох зайг зааж өгснөөр муруйлт өөрөө тодорхойлогддог.
Муруйн орон зай дахь материаллаг цэгүүд (массгүй фотоныг оруулаад) хамгийн богино урттай траекторын дагуу хөдөлдөг - геодезийн. Долгионы пакетууд мөн тэдний дагуу хөдөлж байгааг харуулж болно - ингэснээр долгион-бөөмийн хоёрдмол байдал устахгүй. Муруйлт нь геодезийн сегментээс баригдсан жижиг гурвалжны өнцгийн нийлбэр ба 180 градусын зөрүүтэй пропорциональ байна. Тогтмол муруйлттай хоёр хэмжээст орон зайн зүсмэлүүдийг доор харуулав: Лобачевскийн орон зай (гиперболоид, сөрөг муруйлт) ба Риманы орон зай (бөмбөрцөг, эерэг муруйлт).
Лобачевскийн орон зайн жишээнд морины эмээл, чипс зэрэг орно Принглз(доороос үзнэ үү).
Хэрэв шаардлагатай бол анхны одон орон судлаачид нарны таталцлын талбарт цацрагийн хазайлт байгаа эсэхийг шалгаж болох байсан. Учир нь өрсөлдөөн янз бүрийн онолуудтаталцлын хүч (Ньютон, Эйнштейний, Нордстремийн онол гэх мэт) зөвхөн 20-р зууны эхэн үед илүү хурц болсон; Энэ огноо нь бас туршилтын болон түүхэн нөхцөл байдалтай холбоотой. Нэгдүгээрт, нарны дискний ойролцоох оддыг (жишээ нь өдрийн цагаар) ажиглах нь зөвхөн бүтэн үед л боломжтой юм. нар хиртэлт. Хоёрдугаарт, Эхний эхлэл дэлхийн дайнбүх судалгааг түр зогсоов.
Генри Кавендиш орчин үеийн физикт тулгуурлан нарны ойролцоох цацрагийн хазайлтыг урьдчилан таамагласан нь сонирхолтой юм. 1801 онд энэ нөлөөллийн хэмжээг Иоганн фон Солднер (1776-1833) тооцоолжээ. Энэ нь гайхмаар зүйл биш юм - эцсийн эцэст харьцангуй бус механикийн хувьд туяа бусад биетүүдийн нэгэн адил хазайсан байх ёстой. Гэсэн хэдий ч Альберт Эйнштейн харьцангуйн тусгай онолыг бүтээснийхээ дараа ижил тооцоог хийж, тэгээс өөр үр дүнд хүрсэн (1907). Зөвхөн 1915 онд, дараа нь гүнзгий дүн шинжилгээТүүнийг харьцангуйн ерөнхий онолыг боловсруулахад хүргэсэн эквивалент зарчмын үр дагаврыг Эйнштейн цацрагийн хазайлтыг дахин тооцоолсон бөгөөд энэ нь хоёр дахин том болсон. О илүү их. Тиймээс бид янз бүрийн онолуудын хазайлтын өнцгийн талаар дараах таамаглалуудыг гаргаж байна.
Тиймээс Эйнштейний харьцангуйн ерөнхий онолд цацрагийн хазайлтын өнцөг харьцангуйн бус утгаас хоёр дахин их байна. Энэ нөлөө нь хиртэлтийн үед нарны дискний ойролцоох оддын харагдах байрлалыг өөрчлөхөд хүргэдэг. Доорх зурган дээр оддын гэрэл Бажиглагч Анэг цэгээс ирсэн юм шиг байна Б`
, хол Бдээр өнцгийн зайдээр тэнгэрийн бөмбөрцөг.
1919 оны хиртэлтийн үеэр Артур Стэнли Эддингтон (1882-1944) ийм нөлөөг судалжээ: нар хиртэлтийн үеэр авсан тэнгэрийн гэрэл зургуудыг зургаан сарын өмнө шөнийн цагаар авсан гэрэл зургуудтай харьцуулсан (тэр үед дэлхий селестиел бөмбөрцөгтэй яг адилхан харагдсан). ). Ажиглалтуудыг өөр өөр цэгүүдэд бие даан хийсэн бөмбөрцөгнарны бүтэн хиртэлт ажиглагдсан газар. Туршилтын үр дүн Эйнштейний таамаглалтай 25% давхцсан байна. Цаашдын туршилтууд ч энэ үр дүнг баталжээ.
Өнөө үед таталцлын талбар дахь цацрагийн хазайлтын нөлөө нь одон орон судлалд нэлээд түгээмэл болсон: асар том галактикуудын бөөгнөрөл нь эргэн тойронд таталцлын талбар үүсгэдэг бөгөөд энэ нь цуглуулагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг. таталцлын линз. Гэсэн хэдий ч, энэ линз нь нимгэн биш тул бөөгнөрөлийн ард байгаа галактикуудын зургийг гажуудуулсан байна. Линзний дараа нэг гэрлийн эх үүсвэр үүсч болно Эйнштейний тойрог(Зураг 1), мөн ижил зургийн хэд хэдэн хуулбар, жишээлбэл, Эйнштейний загалмай(Зураг 2). Эцэст нь, зураг. 3-т хар нүхний ойролцоох Эйнштейний тойргийн бүтцийн хөдөлгөөнт дүрсийг харуулав.
Ньютон бас гайхсан: гэрлийн туяа таталцлын хүчинд өртдөг үү? Тэр өдрүүдэд энэ асуултад эерэг эсвэл сөрөг хариулт өгөх боломжгүй байсан бөгөөд туршилтын өгөгдөл, онолын ерөнхий дүгнэлтүүд энэ талаар юу ч хэлж чадахгүй байв.
Масс ба энергийн хоорондын холбоог тогтоосны дараа гэрлийн долгион нь энергийг дамжуулдаг нь эрт дээр үеэс мэдэгдэж байсан тул гэрэл инерцийн масстай байх ёстой нь тодорхой болсон. Хэрэв тийм бол эквивалент зарчмын дагуу гэрэл нь бас хүнд жинтэй байх ёстой, өөрөөр хэлбэл хууль. бүх нийтийн таталцалгэрлийн туяа хүртэл үргэлжлэх ёстой. Хүнд биеийн хажуугаар өнгөрөхөд гэрэл шулуун замаас хазайх ёстой (Зураг 37). Нэг цэг дээр байрладаг ажиглагч А,
гэрлийн эх үүсвэрийг харах болно INчиглэлд биш AB,болон чиглэлд AB`.
Сэтгэгдэл нь хүнд биетэй мэт байх болно ХАМТтүүний ард байгаа гэрлийн эх үүсвэрийг зайлуулдаг.
Эйнштейн энэ үзэгдлийг 1907 онд онцолсон; гэхдээ хазайлтын хэмжээг өөрөө анх буруу тооцоолсон. 1911, 1915 оны дараагийн бүтээлүүдэд. тэрээр шаардлагатай засваруудыг хийж, одон орон судлаачдад хандаж эдгээр дүгнэлтийг шалгахыг оролдов.
Баримт нь хазайлт нь маш бага юм. Бидний мэдэлд байгаа аливаа биеийн ойролцоо гэрлийн туяа гулзайлгах нь тэр даруй тодорхой болсон дэлхийн гадаргуу, маш ач холбогдолгүй тул үүнийг туршилтаар илрүүлэхийг оролдох нь туйлын найдваргүй юм. Үүний тулд эдгээр бүх биетүүдийн масс хэтэрхий бага байна. Бидний илрүүлнэ гэж найдаж болох цорын ганц зүйл бол нарны ойролцоо гэрлийн туяа гулзайлгах явдал юм. Хэрэв нарны дэргэд оддыг харах боломжтой байсан бол үр нөлөө нь түлхэлтүүдванизарчмын хувьд мэдэгдэхүйц байж болно.
Гэхдээ нарны дэргэдэх оддыг яаж харж чадах вэ? Энэ боломж нь нарны бүтэн хиртэлтийн үед тохиолддог. Нарны хамгийн ирмэг дээр ч гэсэн асар том масстай ч оддын шилжилт маш бага хэвээр байгаа тул (нарны харагдах өнцгийн диаметрээс мянга дахин бага) тэдгээрийг зөвхөн гэрэл зургаар илрүүлэх боломжтой. Үүнийг хийхийн тулд тохирох одон орны багаж хэрэгслээр нар хиртэх үед тэнгэрийн нартай зэргэлдээх хэсгийн зургийг авч, дараа нь ойролцоогоор зургаан сарын дараа ижил одууд шөнө харагдах үед секундийг авна. , ижил нөхцөлд боломжтой бол ижил багажаар гэрэл зургийг хянах. Микроскопоор тэдгээрийг бие биентэйгээ харьцуулж үзвэл (хавтан дээрх оддын шилжилт нь миллиметрийн зууны нэг юм) та илрүүлж, хэмжихийг оролдож болно. нөлөөЭйнштейн.
Дэлхийн дайн эхэлснээр анхны туршилтуудыг хийхээс сэргийлсэн боловч 1919 онд одон орон судлалын хоёр экспедиц харьцангуй амжилттай гэрэл зураг авах азтай байв. Нарийвчилсан хэмжилт, зохих боловсруулалтын дараа түлхэлтийн нөлөө нь эргэлзээгүй байгааг олж мэдсэн. Түүний тоон утга нь Эйнштейний тооцоолсон утгатай маш ойрхон байв.
Эдгээр үр дүнг нийтэлсэн нь тухайн үедээ маш хүчтэй сэтгэгдэл төрүүлсэн. Харьцангуйн онол хүн бүрийн анхаарлыг татсан, шууд утгаараа бүгд энэ тухай ярьж эхлэв; тун удалгүй түүний сонирхол урьд өмнө хэзээ ч байгаагүй их хэмжээгээр нэмэгдэв. Харьцангуйн онолын талаархи нийтлэлүүд нь анагаах ухаан, хөдөө аж ахуйн зэрэг бүх төрлийн сэтгүүлд хэвлэгдсэн. Эйнштейн дэлхийн хамгийн алдартай хүмүүсийн нэг болжээ.
Гэсэн хэдий ч дараа нь Эйнштейний эффектийн ажиглалтын үр дүнг ухаалгаар үнэлснээр эдгээр үр дүн нь даруухан биш болохыг харуулсан. Нарны ойролцоо гэрлийн цацрагийн хазайлт үнэхээр илэрсэн. Гэхдээ түүний үнэн зөв хэмжилт нь хэд хэдэн бэрхшээлтэй холбоотой байдаг. Хазайлт нь маш бага бөгөөд нарийвчлалын хязгаарт ойрхон байна одон орны хэмжилт. Зураг авч байхдаа нарны туяатөхөөрөмжид хүчтэй нөлөө үзүүлж, халааж, гажигтай болгодог хамгийн чухал дэлгэрэнгүй мэдээлэл, үүнд толь, линз орно. Хяналтын гэрэл зургуудыг янз бүрийн нөхцөлд (жишээлбэл, өөр температурт) үргэлж нэг аргаар авдаг. Энэ бүхэн найдвартай байдлыг ихээхэн бууруулдаг тоон үр дүн. Тиймээс энэ тохиолдолд "харьцангуйн онолын таамаглалыг гайхалтай баталж байна" гэсэн дүгнэлтийг арай яаруу гэж үзэх хэрэгтэй.
1919 оноос хойш Эйнштейний эффектийг ажиглах оролдлого хэд хэдэн удаа, тэр дундаа Зөвлөлтийн эрдэмтэд (А.А. Михайлов) давтагдсан боловч байдал арай дээрдсэнгүй. Эйнштейний томъёоны тоон туршилттай тохирч байгаа эсэх нь эргэлзээтэй хэвээр байна. Асуудлын чанарын талын хувьд таталцлын нөлөөн дор гэрлийн хазайлтын талаархи харьцангуйн онолын дүгнэлт нь ажиглалтаар бүрэн батлагдсан гэж бид бүрэн итгэлтэйгээр үзэж болно.
Аливаа онол нь түүний үр дагавар нь туршлагаар батлагдсан тохиолдолд хүчинтэй байдаг. Энэ нь олон хүнд тохиолдсон мэдэгдэж байгаа онолуудЭйнштейний харьцангуйн ерөнхий онолыг багтаасан. Энэ нь физикийн хувьд цаг үеэ олсон бөгөөд шаардлагатай алхам байсан бөгөөд олон тооны туршилтаар батлагдсан. Үүний чухал элемент нь таталцлыг янз бүрийн хэмжигдэхүүнээр (сансрын геометр) дүрсэлж болох сансрын муруйлт хэлбэрээр дүрслэх явдал байв. Од ба галактикийн орон зайн муруйлтаас хамааран гэрлийн туяа таталцлын нөлөөгөөр хазайдаг. Одон орон судлалын ажиглалтууд энэхүү геометрийн үзэл баримтлалыг гайхалтай баталсан. Харьцангуйн ерөнхий онолын зохиомол байдал нь зарим физикчдийн дунд эргэлзээ, дургүйцлийг төрүүлсээр байна. Ажиглагдсан үзэгдлүүд болон ерөнхийдөө таталцлын шинж чанарын физик үндэслэлийг олох шаардлагатай. Зохиогч таталцлын мөн чанарын тухай таамаглал дэвшүүлэв. Энэ нь вакуум бүтцийн цахилгаан бүрэлдэхүүн хэсгийн судалгаанд үндэслэсэн бөгөөд дараа нь соронзон тасралтгүй байдлын бүрэлдэхүүн хэсэгээр нэмэгддэг. Энэ хэлбэрээр физик вакуумтүгээлтийн орчинг төлөөлдөг цахилгаан соронзон долгион(EMV); шаардлагатай энергийг оруулах үед бодис үүсэх; атом дахь электронуудын "зөвшөөрөгдсөн тойрог зам" үүсэх орчин; долгионы шинж чанартоосонцор гэх мэт.
Гэрлийн хурд нь тогтмол биш юм гадаад орон зай. Энэ бол вакуумын онол ба А.Эйнштейний онолуудын гол ялгаа юм. Одон орны ажиглалт, вакуум бүтцийн онол дээр үндэслэн үүнийг санал болгож байна дараах томъёоГэрлийн хурд нь таталцлын хурдатгалаас хамаарахын тулд:
| (1) |
α –1 = 137.0359895 – харилцантогтмол нарийн бүтэццацраг;
r= 1.39876·10 –15 м – вакуум байгууламжийн цахилгаан бүрэлдэхүүн хэсгийн диполь зай;
g[м/с 2 ] – таталцлын орон нутгийн хурдатгал;
E σ = 0.77440463 [ а –1 м 3 в–3 ] – тодорхой цахилгаан туйлшралвакуум;
С= 6.25450914 10 43 [ а· с· м–4 ] – вакуумын деформацийн туйлшрал.
Дэлхийн нөхцөлд хэмжигдэх гэрлийн хурдыг 2.99792458(000000) 10 8 м/с гэж мэдсэнээр бид сансар огторгуй дахь (1) томъёог ашиглан хурдыг тодорхойлно. -тай 0 = 2.997924580114694·10 8 м/с. Энэ нь дэлхийн гэрлийн хурдаас бага зэрэг ялгаатай бөгөөд аравтын бутархайн 9 оронтой нарийвчлалтайгаар тодорхойлогддог. Дэлхийн гэрлийн хурдыг улам боловсронгуй болгосноор заасан утга өөрчлөгдөх болно гадаад орон зай. Үхэрээс шинэ онолФренель ба Гюйгенсийн гэрэл, хурдтай орчинд шилжих үед хугарлын илтгэгч нь мэдэгдэж байна. -тайЛхагва гаригт 0 хурдтай s eтэнцүү байна
Манай тохиолдолд нарны гадаргуугийн нормтой туяа тусах өнцөг нь тэнцүү байна би 0 =90°. Нарны гэрлийн хазайлтын хэмжээг тооцоолохын тулд гэрлийн тархалтын хоёр загварыг дурдаж болно.
1. Нарны таталцлын хурдатгал 273.4 м/с 2 “хоосон” хагас орон зайгаас хагас орон зайд шилжих үеийн гэрлийн хугарлын загвар. Мэдээжийн хэрэг энэ хамгийн энгийн загварзориуд буруу үр дүн өгөх болно, тухайлбал: өгөгдсөн хугарлын илтгэгчийн дагуу өнцгийг дараах байдлаар тодорхойлно.
13.53" (нуман секунд).
2. Хуулийн 1/-ын дагуу өсөх, буурах талбарт цацрагийн тархалтын функцийг үндэслэн дифференциал-интеграл аргыг ашиглан илүү нарийвчлалтай загварыг тооцоолох шаардлагатай. Р 2 Нарны таталцлын потенциал. Тусламж нь огт санаанд оромгүй талаас - газар хөдлөлтөөс ирсэн. Газар хөдлөлт судлалын шинжлэх ухаанд цацрагийн замыг тодорхойлох асуудлыг шийдсэн уян хатан долгионДэлхий дээрх эх үүсвэрээс (газар хөдлөлт, газар доорх атомын дэлбэрэлт) гадаргуу ба түүний гарах өнцөг хүртэл эсрэг талДэлхий. Гарах өнцөг нь дэлхийн тойрог замыг багтаасан бөмбөрцөгт эсвэл нарнаас хол зайд байгаа нарны туяаг эх үүсвэрээс хазайхтай ижил төстэй байх болно. Газар хөдлөлт судлалд байдаг энгийн томъёогарах өнцгийг тодорхойлох газар хөдлөлтийн долгионтогтмол цацрагийн параметрээр дамжуулан
х = [Р 0 / В(Р)] учир нь( би) = const, Хаана:
Р 0 - дэлхийн радиус; В(Р) нь зайнаас (Дэлхийн төвөөс радиус) хамаарч уян долгионы хурдны функц юм; би- гарах өнцөг.
Газар хөдлөлтийн томьёог өөрчилье сансрын зайба гэрлийн хурд:
М с- Нарны масс. Р– Нарны төв хэсэгт байрлах бөмбөрцгийн хувьсах радиусыг тодорхойлно дагуунарны ойролцоо өнгөрч буй гэрлийн эх үүсвэр рүү туяа; 2.062648·10 5 – өнцгийн радианыг секундэд хөрвүүлэх.
Энэ томьёоны тогтмолын тухай асуулт гарч ирнэ. Үүнийг шинжлэх ухаанд сайн мэддэг дэлхийн суурь тогтмолуудын үндсэн дээр шийдэж болно. Туршилтын хазайлтын өнцөг нь 1.75" байна.
Энэ утгыг үндэслэн бид үүнийг тодорхойлдог
const = Δ t const (M x R 2 нар / М нар R x 2) / (π · 137.0359) 2 .
π тоо ба нарийн бүтцийн тогтмолын эсрэг утгатай байна үндсэн тогтмолуудбидний орчин үеийн ертөнц. Δ дугаар t const = 1[с] хэмжээсийг оруулах шаардлагатай. хандлага ( M x R 2 нар / М нар R x 2) - одон орон судлалын уламжлалт ёсоор орчлон ертөнцийн боломжит бүх масс, тэдгээрийн хэмжээсийг танилцуулсан: бүх масс, хэмжээг нарны параметр болгон бууруулна.
Зураг дээр. 1-р зурагт гэрлийн туяаг эх үүсвэр хүртэлх зайнаас хамаарч нарны хазайлтын өнцгийн хамаарлыг харуулав.
Цагаан будаа. 1.Нарны дэргэдэх замын дагуух гэрлийн цацрагийн хазайлтын өнцгийн эх үүсвэр хүртэлх зайнаас хамаарах байдал
Бид яг туршилтын өгөгдөлтэй бүрэн нийцэж байгааг олж авсан. Эх үүсвэр нь дэлхийн замналтай тохирох бөмбөрцөг дотор шилжих үед зургийн графикийн дагуу нарны цацрагийн хазайлтын өнцөг буурч байгаа нь сонин юм. Энэ онолын таамаглал нь нарны гадаргуу дээрх эсвэл ойролцоох эх үүсвэрээс ирэх гэрлийн цацраг ердөө 1.25"-аар хазайх болно.
Schwarzschild шийдэл:
Энд Р г = 2МГ / в 2 – Шварцшильдын радиус буюу таталцлын радиус.
Гэрлийн цацрагийн хазайлт би = 4МГ / в 2 Р= 1.746085", энд Р– цохилтын зай нь манай тохиолдолд нарны радиустай тэнцүү байна.
Формула (1) нь: би= 1.746054". Ялгаа нь зөвхөн 5-р оронтой.
- Хүлээн авсан үр дүн нь дор хаяж санал болгож буй үзэл баримтлалын нийцтэй байдлыг харуулж байна. Сансарт "таталцлын линз" гэж нэрлэгддэг зүйл үүсэх нь гэрлийн хурд нь таталцлаас хамааралтай байдагтай холбон тайлбарладаг.
- Харьцангуйн ерөнхий онол болон вакуум онолд ижил туршилтын баталгаа байдаг.
- GTR бол илүү геометрийн онол, Ньютоны таталцлын хуулиар нэмэгдүүлсэн.
- Вакуум онол нь зөвхөн дээр тулгуурладаг физик харилцаа, энэ нь Фарадейгийн индукцийн хуулиудын дагуу вакуум бүтцээр таталцлыг мэдэрдэг массын дэргэд вакуум туйлшрал хэлбэрээр таталцлыг илрүүлэх боломжтой болсон.
- Харьцангуйн ерөнхий онол нь физикийг хөгжүүлэх боломжоо шавхсан; вакуум онол нь вакуумыг судлах боломжийг нээж өгсөн байгалийн орчинмөн вакуум шинж чанартай холбоотой физик, технологийн дэвшлийн замыг нээж өгдөг.
Эцэст нь би астрофизикч П.А-д гүнээ талархаж байгаагаа илэрхийлье. Таракановын талаар маш хэрэгтэй тайлбар өгсөн хувьсах массНарны массыг шинжлэх ухаанд мэдэгдэж буй бусад массаар сольж болох хазайлт туяаны томъёонд.
Уран зохиол
- Рыков А.В. Байгалийн физикийн эхлэл // OIPHZ RAS, 2001, х. 54.
- Саваренский Е.Ф., Кирнос Д.П. Сейсмологи ба сейсмометрийн элементүүд // Улс. техникийн онол. Нийтэлсэн, М.: 1955, х. 543.
- Клиффорд М. Уилл. Харьцангуй ерөнхий онол ба туршилтын хоорондох зөрчилдөөн // Физик тоймчийн урьдчилсан хэвлэл (arXiv: gr-qc/ 0103036 v1 2001 оны 3-р сарын 12).
Сэтгүүлийн энэ оны тав дахь дугаарт бидний өмнөх сансар судлалын тухай өгүүлсэн нийтлэл маань саяхан Орчлон ертөнцийн хамгийн алслагдсан биетийн нэр дахин эзнээ сольсоноор өндөрлөв. В.Кекийн (Хавай) нэрэмжит арван метрийн телескопыг ашиглан спектрийн шугамын улаан шилжилт нь z = 4.921 галактикийг нээсэн. Энэ нь биднээс зай нь арван тэрбум гэрлийн жил бөгөөд бид үүнийг арван тэрбум жилийн өмнөх шиг, өөрөөр хэлбэл орчлон ертөнц тэлэлт эхэлснээс хойш маш богино хугацааны дараа харж байна гэсэн үг юм.
Маш гайхалтай нээлт. Түүний зохиогчид болох Гронингений (Нидерланд) их сургуулийн М.Фрэнкс, Санта Крузын Калифорнийн их сургуулийн (АНУ) Г.Иллингворт нар гартаа өвөрмөц объект байгаа гэдгээ мэдээд хамгийн хүчирхэг одон орныг ашиглан судалгаагаа үргэлжлүүлэв. технологи. Аварга галактикийг Хаббл сансрын дурангаар буулгахад энэхүү одны систем нь ер бусын нуман хэлбэртэй болох нь тогтоогджээ. Одон орон судлаачид ийм галактик байхгүй гэдгийг мэддэг! Тиймээс нээлтийн зохиогчид ингэж мэдэгдэв жинхэнэ хэлбэргалактикууд "таталцлын линз"-ийн нөлөөгөөр гажууддаг. Бидний галактикуудыг харж болох "линз" гэж юу вэ?
"Мэдээжийн хэрэг, энэ үзэгдлийг шууд ажиглана гэж найдаж болохгүй."
А.Эйнштейн “Таталцлын талбарт гэрэл хазайсан одны линз шиг үйлдэл” нийтлэлээс, 1936 он.
Эйнштейний нөлөө
Хэрэв бид 18-р зууны олон физикчдийн адил гэрлийг корпускулын урсгал гэж үзвэл асар том биетийн дэргэдүүр өнгөрөхөд гэрлийн туяа хазайх нь маш тодорхой үзэгдэл юм. Энэ тохиолдолд Ньютоны селестиел механикийн хуулиуд гэрлийн хэсгүүдэд хүчинтэй байна. Тэдгээрийг ашиглан Германы эрдэмтэн Солднер 1801 онд нарны гадаргуугийн ойролцоо өнгөрч буй алс холын одны гэрлийн цацраг 0,87 нуман секундээр хазайх ёстой гэж тооцоолжээ. Гэвч удалгүй Френнелийн туршилтын ачаар энэ нь физикт бий болсон долгионы онолгэрэлтэж, Солднерийн бүтээл удаан хугацаанд мартагдсан. Зөвхөн 1915 онд бий болгосон ерөнхий онолХарьцангуйн онолоор Альберт Эйнштейн нарны талбайн гэрлийн хазайлтыг дахин тооцоолсон (гэхдээ энэ хүрээнд шинэ физик) мөн давхар болсон илүү том өнцөг: 1.75 нуман секунд. Энэ ялгаа нь таталцлын шинэ онолын туршилтуудын нэг болсон.
Эйнштейний хүлээж байсан нөлөө нь 1919 онд туршилтаар батлагдсан: дараа нь нарны бүтэн хиртэлтийн үеэр Артур Эддингтон тэргүүтэй одон орон судлаачдын экспедиц нарны дискний ирмэг дээр харагдах оддын зураг ердийн байрлалтай харьцуулахад бага зэрэг өөрчлөгдсөн болохыг тогтоожээ. тэнгэрт. Оддын цацрагийг гулзайлгаснаар нар нь Эйнштейний таамаглаж байсан, одон орон судлаачдын домогт "одон орон судлалын нарийвчлал"-аараа хэмжиж чаддаг (аз болоход түүний хувьд) тийм өчүүхэн төдий хэмжээгээр одны төвөөс тэдний дүрсийг ухрахад хүргэдэг. Үр нөлөө нь хамгийн мэдрэмтгий хэрэгсэлд бараг мэдэгдэхүйц биш бөгөөд энэ нарийн үзэгдэл хэзээ нэгэн цагт шинжлэх ухааны чухал арга техникийг бий болгоно гэж цөөхөн хүн таамаглаж байсан.
Таталцлын линз
Гэвч одон орон судлаачид тэр даруй Эйнштейний эффектэд анхаарлаа хандуулав: Эцсийн эцэст, их биегэрлийн цацрагийг дурангийн линзтэй адилаар, өөрөөр хэлбэл оптик тэнхлэг рүү чиглүүлдэг. Үүний үр дүнд хаа нэгтээ хол байгаа туяа нь нэг цэг дээр нэгдэх ёстой. Эдгээр зай нь үнэхээр том: наранд хамгийн ойр байрлах цэг нь дэлхийгээс 550 дахин хол зайд байрладаг. Гэсэн хэдий ч, хол зайд"Лабораторийн ширээ" нь өргөн уудам орон зайг эзэлдэг одон орон судлаачдыг бүү айлга. Тиймээс англичууд О.Лодж, А.Эддингтон нар аль хэдийн 1919 1920 онд "таталцлын линз" -ийн шинж чанарыг авч үзсэн боловч өөдрөг дүгнэлтийг хараахан гаргаагүй байна.
Тэр жилүүдэд Орост хэн ч энэ чамин үзлийг гайхшруулж чадна гэж төсөөлөхөд хэцүү байдаг, гэхдээ 1924 онд таталцлын линзийг Санкт-Петербургийн алдарт физикийн профессор Орест Даниилович Хволсон хэлэлцэж байжээ. 1935 онд Ленинградын одон орон судлаач Гавриил Адрианович Тихов 1-р сард уншаад тэднийг сонирхож эхлэв. дараа жилЛенинград, Пулковод тэдний тухай лекц уншиж, 1938 онд Nature сэтгүүлд энэ тухай өгүүлэл нийтлүүлсэн.
Гэсэн хэдий ч тэр жилүүдэд таталцлын линзний сонирхол аль хэдийн мэдэгдэхүйц байсан. Эйнштейн өөрөө "Science" сэтгүүлд мессеж нийтэлж, бидний нийтлэлийн эпиграфаас харахад маш гутранги хэтийн төлөвийг тэмдэглэжээ. практик хэрэглээийм "линз". Илүү хожуу бүтээлүүдЛинзний одтой холбоотой нөхцөл байдал Эйнштейний бодсоноос ч дор байгааг харуулсан: одны хэлбэр нь төгс бөмбөрцөгөөс хазайх, жишээлбэл, түүний эргэлтээс үүдэлтэй хазайлт нь үр нөлөөг илрүүлэхэд улам хэцүү болно.
Ерөнхийдөө та таталцлын линзний нөлөөг түүний ард байрлах алслагдсан эх үүсвэрийн дүр төрхөөр харж болно. Хэрэв ажиглагч нь хамгийн тохиромжтой линзний оптик тэнхлэг дээр яг байрладаг бол энэ дүрс нь тод цагираг (одоо "Эйнштейний цагираг" гэж нэрлэгддэг) хэлбэрээр гарч ирэх бөгөөд ажиглагч тэнхлэгээс холдох үед цагираг бүдгэрч, эвдэрнэ. цэгүүд болж агшиж буй хоёр нум. Түүнээс гадна тэдгээрийн нэг нь линзний төвд ойртож, бүдгэрч, бүрмөсөн алга болж, хоёр дахь нь линзээс холдож, эх сурвалжийн гажуудалгүй дүр төрх болдог. Хэрэв линзний таталцлын талбар нь төгс бөмбөрцөг биш бол зураг нь илүү төвөгтэй болж, олон хэсэгт "унадаг"; түүнд заасан нөлөөг танихад нэлээд хэцүү болно.
Линзний од нь өөрөө гэрлийн хүчирхэг эх үүсвэр бөгөөд ажиглагчид дүрсэлсэн объектоос хавьгүй ойрхон байрладаг нь адил чухал юм. Ийм линзний гялбааны нөлөөг зөвхөн эх сурвалжийн дүрсний тод байдлыг ихээхэн сайжруулсан тохиолдолд л даван туулж чадна. Энэ нь зарчмын хувьд боломжтой, гэхдээ ажиглагч яг линзний оптик тэнхлэг дээр байрладаг тэр богинохон мөчид санамсаргүй байдлаар түүн дээр гарах, тэр ч байтугай сансар огторгуйд яаран гүйх дэлхий дээр суух магадлал бага байдаг.
Гэхдээ тэд хаана байна бодит объектууд, аль нь ийм линзний үүргийг гүйцэтгэж чадах вэ? Манай нар бидэнд хэт ойрхон байрладаг; түүний туяа дэлхий дээр хараахан төвлөрөөгүй байна. Хамгийн ойрын одод маш хол байдаг тул тэднийг тойрсон Эйнштейний цагирагийн хэмжээ нь нуман секундын зууны нэгтэй тэнцүү байх ёстой. Тэгээд ч бид аз таарч, тэдний аль нэгнийх нь ард тод эх сурвалж нуугдаж байсан л бол. Эйнштейний үед ихэнх одон орон судлаачид ийм онолын боловсронгуй байдлыг эрэлхийлэх санааг цаг үрсэн зүйл гэж үздэг байв.
Сансрын гайхамшиг
Гэхдээ таталцлын линзний санааг маш нухацтай авч үзсэн нэг залуу эрдэмтэн байсаар байв. Энэ бол Швейцарийн одон орон судлаач Фриц Цвики (1898-1974) юм. ихэнх ньАНУ, Калифорни дахь амьдрал Технологийн дээд сургууль. 1937 онд тэрээр нэг од төдийгүй хэсэг одод гэрлийн цацрагийг нугалж чадна гэсэн санааг илэрхийлжээ. Бүхэл бүтэн галактик эсвэл бүр асар том галактикийн бөөгнөрөл гэж бодъё. Тэр үед Цвики галактикийн бөөгнөрөлийн массыг хэрхэн хэмжих талаар бодож, гэрлийн гулзайлгах нь үүнд тохиромжтой үзүүлэлт болохыг ойлгосон.
Ерөнхийдөө Фриц Цвики гайхалтай олон талт, үр бүтээлтэй эрдэмтэн байсан: тэрээр олон таамаглал дэвшүүлсэн бөгөөд зарим нь түүний амьдралын туршид батлагдсан. Жишээлбэл, тэрээр суперновагийн дэлбэрэлтээс нейтрон од үүснэ гэж таамаглаж байсан бөгөөд жаран оны сүүлчээр суперновагийн дэлбэрэлт болсон газраас нейтрон оддыг нээсний гэрч болсон юм. Гэвч түүний таамаглаж байсан галактикуудын гэрлийн хазайлтыг анх 1979 онд Англи, АНУ-ын хэсэг одон орон судлаачид таталцлын линзээр үүсгэсэн квазарын давхар дүрсийг санамсаргүйгээр олж илрүүлжээ. эллипс галактик.
Хэрэв энэ зууны эхээр таталцлын талбайн гэрлийн хазайлт бараг анзаарагдахгүй байсан бол зууны эцэс гэхэд энэ нь нарийн нөлөөодон орон судлалын хүчирхэг хэрэгсэл болсон. Одоо тэд түүний тусламжтайгаар оньсого тайлах гэж оролдож байна харанхуй бодис, галактикийг хүрээлж, таталцлын талбар хэлбэрээр илэрдэг боловч цахилгаан соронзон долгион ялгаруулдаггүй бололтой.
Таталцлын линзээр гэрэлтдэг алслагдсан цацрагийн эх үүсвэрийн үүргийг ихэвчлэн квазарууд гүйцэтгэдэг - асар их хүч чадалтай объектууд, магадгүй залуу, тиймээс маш алслагдсан галактикуудын идэвхтэй цөмүүд. Энэ тохиолдолд линзний үүргийг бидэнтэй ойрхон асар том галактик эсвэл тэдгээрийн бүхэл бүтэн бөөгнөрөл гүйцэтгэдэг. Хорь хүрэхгүй жилийн хугацаанд одон орон судлаачид таталцлын линзтэй хорь гаруй квазарыг аль хэдийн нээсэн бөгөөд тэдгээрийн дүрс нь асар том боловч харьцангуй бүдэг биетийн талбарт хүчтэй муруй эсвэл бүр хуваагдсан байдаг. Энэ нь таталцлын линзийг тодорхойлох боломжийг олгодог гажуудсан зургууд юм, учир нь тэдгээрийн оптик шинж чанарууд нь төгс биш юм: тэд цацрагийг тийм ч их төвлөрүүлдэггүй, харин чиглэлийг нь өөрчилдөг.
Зугаа цэнгэлийн газар дахь квазарууд
Хэрэв асар том галактик төгс бөөрөнхий байсан ба түүний дээр шууд квазар байрладаг бол түүний дүрс нь "Эйнштейний цагираг" болж хувирах болно. Гэсэн хэдий ч галактикууд байдаг нарийн төвөгтэй хэлбэр, ба квазарууд ямар ч байдлаар байрлаж болох тул таталцлын линз дэх тэдгээрийн дүрс нь ихэвчлэн хэд хэдэн, хамгийн энгийн тохиолдолд, хоорондоо ойрхон хоёр цэгийн системийг төлөөлдөг. Тэдний өндөр идэвхжил, тод байдлын хэлбэлзэл нь ижил квазарын хоёр зургийг ойролцоох хоёр өөр квазараас ялгахад тусалдаг: хэрэв хоёр зураг синхрон анивчдаг бол тэдгээр нь ижил квазарт хамаарна.
Үнэн, заримдаа нэг зураг нөгөөгийнхөө "нүд ирснээ" тодорхой хугацааны хоцрогдолтой давтдаг. Хэрэв хэд хэдэн зураг байгаа бол тэдгээр нь тус бүр өөрийн гэсэн хугацааны хоцрогдолтой байдаг, учир нь зураг тус бүрийн гэрэл бидэнд өөр өөрийн замаар хүрдэг. Хэдэн сараас хэдэн жил хүртэлх квазарын хоёр зургийн ижил гэрэлтүүлгийн хэлбэлзлийн хоорондох саатлыг хэмжих замаар гэрлийн туяаны замын уртын зөрүүг тооцоолоход хялбар байдаг. Хэрэв та галактикийн хэлбэрийг тодорхойлж чадвал цаг хугацааны хоцрогдолд та үүнийг олж чадна жинхэнэ хэмжээ. Үүнийг галактикийн ажиглагдсан өнцгийн хэмжээтэй харьцуулж үзэхэд түүнд хүрэх зай, түүний спектр дэх шугамуудын байрлал, түүнийг биднээс зайлуулах хурдыг олоход хялбар байдаг. Эцэст нь энэ хурдыг зайнд хуваах замаар одон орон судлаачид Хаббл тогтмолыг тодорхойлдог бөгөөд энэ нь үндсэн хэмжигдэхүүн юм. хамгийн чухал өмчОрчлон ертөнц.
Энэ бүхэн онолын хувьд хялбар боловч практик дээр ийм ажил нь ажиглагчийн хамгийн өндөр ур чадвар шаарддаг бөгөөд зөвхөн дурангаар зогсохгүй хүчирхэг хүчийг ашиглахыг шаарддаг. математик аргуудзураг боловсруулах. Таталцлын линзийн үүрэг гүйцэтгэдэг галактикийг судлах нь түүний нөлөөгөөр гажсан квазарын дүрсийг илрүүлэхээс хамаагүй хэцүү юм. Галактикийн бүдэгхэн дүрс нь квазарын хурц гэрэлд живдэг (хэдийгээр дэлхийн жишгээр тэд хоёулаа хэт бүдэг: саран дээр асдаг ширээний чийдэнгээс илүү гэрэл гэгээтэй байдаггүй). Гэсэн хэдий ч одон орон судлаачид энэ ажлыг гүйцэтгэсэн.
Саяхан Фредерик Курбиний бүлэг (Бельгийн Льеж, Астрофизикийн хүрээлэн) Европын өмнөд ажиглалтын төвд (Ла Силла, Чили) таталцлын линзээр хийсэн HE 1104 -1805 квазарыг судалжээ. Гэрлийн гулзайлтын галактикийг спектрийн хэт улаан туяаны мужид илрүүлсэн, учир нь энэ мужид биднээс холдож буй оддын системийн цацрагийн спектрийн дээд хэмжээ Доплер эффектийн улмаас шилжсэн. Улаан шилжилт z = 2.3, таталцлын линзээр хуваагдсан дүрс бүхий квазарыг 1993 онд нээсэн. Оптик муж дахь ажиглалтууд нь 1995 онд квазарын зургуудын хооронд үл мэдэгдэх шинж чанартай бүдэг биетийг анзаарах боломжтой болсон. Зөвхөн 1997 онд тусламжтай шинэ технологизураг боловсруулах математик аргууд нь энэ объектын мөн чанарыг ойлгож чадсан.
Хэт улаан туяанд хэд хэдэн зураг авч, зургийн чанарыг сайжруулахын тулд шинэ алгоритмыг ашигласнаар одон орон судлаачид өмнө нь зөвхөн боломжтой байсан 0.27 нуман секундын өнцгийн нарийвчлалтай болсон. сансрын дуран. Квазарын хоёр тод зургийн хооронд хавчуулагдсан бүдэг галактикийн спектрийг нэгэн зэрэг олж авах боломжгүй нь үнэн. Гэхдээ улаан шилжилттэй z = 1.66 шингээлтийн шугамууд квазарын спектрт харагдах тул түүний урд байрлах галактикт хамаарах нь тодорхой юм. Тиймээс бид түүний улаан шилжилтийг олж мэдсэн бөгөөд энэ нь биднээс секундэд хоёр зуун мянган километр хурдтай, зургаагаас есөн тэрбум гэрлийн жилийн зайтай тохирч байна.
Хэрэв линзний галактик үнэхээр энэ зайд байрладаг бол квазарын хоёр зургийн тод байдлын өөрчлөлтийн хоорондох хугацаа 3-4 жил байх ёстой. Энэ утгыг хэмжсэнээр одон орон судлаачид хэдэн жилийн дараа Хаббл тогтмолыг мэдэгдэхүйц сайжруулна гэж найдаж байна. Тиймээс бид орчлон ертөнцийн нууцыг тайлахад алхам алхмаар ойртож байна.
Баримт дутмаг нь бас баримт юм
Таталцлын линз нь астрофизикийн ажлын хэрэгсэл болж байна. Түүнээс хойш та ердийн хэрэгсэл гэж хэлж болно чухал баримтЭнэ нь зөвхөн линзний эффектийг илрүүлэх төдийгүй зарим тохиолдолд байхгүй гэж үздэг. Жишээлбэл, саяхан АНУ-ын эрдэмтэд тойрог замд оршдог Комптон Гамма-цацрагийн ажиглалтын төвөөс авсан мэдээлэлд дүн шинжилгээ хийсний дараа манай Галактикийг тойрсон хатуу цацрагийн өргөн хүрээг илрүүлжээ. Энэ үзэгдлийг тайлбарлах хэд хэдэн хувилбарыг санал болгосон.
Нэгдүгээрт, гамма туяа үүсгэж болно сансрын туяа, бөөмс нь оптик эсвэл хэт улаан туяаны фотонуудтай мөргөлдөхдөө эрчим хүчээ шилжүүлж, хатуу гамма цацрагийн квант болгон хувиргадаг (Дашрамд дурдахад, ажиглалтын хиймэл дагуул шиг энэ эффектийг Комптон гэж нэрлэдэг). Зарим галактикийн эргэн тойронд ийм квантуудын гало ажиглагдаж байна. Гэхдээ манай Галактикт үүнд сансрын туяа хангалтгүй гэж үздэг.
Гамма цацрагийн эх үүсвэр нь бас байж болно нейтрон ододпульсарууд. Гэхдээ ажиглагдсан эрчмийг хангахын тулд галактикийн гало дахь тэдний тоо асар их байх ёстой. Эндээс таталцлын линзний эффект гарч ирдэг: хэрвээ галактикийн гэрэлт цагирагт маш олон пульсарууд байдаг бол яагаад тэд таталцлын микро линз хэлбэрээр илэрдэггүй юм бэ? Энэ бол энэ санааны эсрэг ноцтой аргумент юм.
Тиймээс эрдэмтэд галактикийн гамма титмийн хамгийн чамин тайлбарт хандах хандлагатай байна: магадгүй гамма туяаны үүл нь Орчлон ертөнцөд таамагласан хэт масс хэлбэрээр "далд масс" байдгийн шууд бус нотолгоо байж магадгүй юм. энгийн бөөмс. Манай Галактикийн гэрэлд ийм "далд масс" байгаа нь эрт дээр үеэс сэжиглэгдэж ирсэн. Мөн эдгээр үл мэдэгдэх хэсгүүд хоорондоо мөргөлдөх үед гамма туяа үүсч болно.
Одон орон судлаачид орчлон ертөнцийн бүх оддын гэрэлтэгч бодис, од хоорондын хийн үүлс нь далд масстай хар, үл үзэгдэх "кофе"-ны гадаргуу дээрх хөнгөн "хөөс" гэсэн санаатай аль хэдийн эвлэрсэн бололтой. Үүнийг ойлгосны дараа тэд энэ нууцлаг үл үзэгдэх бодисыг илрүүлэх, судлах арга замыг хайж эхлэв. Одоогоор нэг зүйл тодорхой байна: харанхуй матери ямар ч тохиолдолд таталцлын эх үүсвэр учраас үүнийг хайх шаардлагатай байна; Таталцлын линз нь энэ зорилгоор хамгийн тохиромжтой. Сонгодог хүмүүс өөрсдийн нээлтийн хэтийн төлөвийг үнэлэхдээ алдаа гаргадаг тул таталцлын линз нь маш их ирээдүйтэй байдаг.
Үл үзэгдэх галактикууд уу?
1997 оны сүүлээр таталцлын линз ашиглан далд бодисыг хайх нь үр дүнгээ өгсөн бололтой. Одон орон судлаач М.Хокинс (Эдинбургийн Хааны ажиглалтын төв) Орчлон ертөнцийн үл үзэгдэх асар том бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн нэг нь одгүй галактик байж магадгүй гэж мэдэгджээ. Тэрээр таталцлын линзтэй квазаруудын хосолсон зургуудыг судлахад үндэслэсэн. Ийм найман хосыг судлахдаа Хокинс хоёрхон тохиолдлоор л гэрлийн гулзайлтын хосыг илрүүлж чаджээ. одны системүүд. Квазаруудын үлдсэн зургаан хуваагдсан зургийн хувьд таталцлын линз-галактикийн оптик ул мөр илрээгүй. Зургийн гажуудлаас харахад эдгээр линз нь массын хувьд манай Галактикаас доогуур биш юм.
Хокинс ба түүний хамтрагчид ийм байдлаар оддын популяцигүй, зөвхөн хийнээс бүрдэх "амжилтгүй галактикуудыг" нээсэн азтай гэж үзэж байна. Ямар шалтгаанаар энэ хий гарахаас сэргийлэв таталцлын уналтмөн одод болж багасах уу? Магадгүй энэ нь протогалактик үүлний анхны эргэлтийн хурдацтай холбоотой байж болох юм. төвөөс зугтах хүчхийнээс од үүсэхээс өмнө галактикийн агшилтыг зогсоосон. Хэрэв энэ нь үнэхээр тийм бол одон орон судлаачид баярлаж чадна: тэд өөр нэг "орчлон ертөнцийн үл үзэгдэх араатан" олсон байна. харанхуй галактикууд. Энэхүү нээлт (хэрэв болсон бол) далд массын нууцыг тайлах эсэхийг ирээдүй хэлэх болно.
1 Алсын биетүүдийн хурдыг хэмжих хэмжүүр болгон одон орон судлаачид спектрийн шугамын улаан шилжилтийг, өөрөөр хэлбэл Доплер эффектийн улмаас шугамын долгионы уртын харьцангуй өөрчлөлтийг ашигладаг. Бүх алслагдсан объектууд биднээс холдож байгаа тул шугамууд үргэлж спектрийн улаан хэсэг рүү шилждэг. Харгалзан харьцангуй нөлөө redshift z = 1 нь секундэд 180,000 километрийн хурдтай тохирч байна; z = 2 үед хурд нь секундэд 214,300 километр; z = 3 үед хурд секундэд 233,300 километр, z = 4 үед секундэд 245,500 километр байна. Орчлон ертөнцийн Хаббл тэлэлтийн үед объект хол байх тусам ажиглагчаас илүү хурдан холддог; тиймээс улаан шилжилт нь алс холын галактик, квазар хүртэлх зайны хэмжүүр болдог. Гэсэн хэдий ч энэ нь орчлон ертөнцийн тэлэлтийн түүхээс хамаардаг тул энд энгийн холбоо байхгүй.
