Владимир Решетников - Почему небо темное. Как устроена Вселенная

В 1961 году во время одной из конференций Алан Сендидж оказался рядом с Жоржем Леметром. Леметр поинтересовался у Сендиджа, может ли он представить себе кривизну пространства, его красоту и неевклидов характер. Сендидж признался, что он пытался, но это оказалось не по силам его воображению. Леметр ответил: «Жаль. Мир нельзя понять без этого. Если ваша интуиция не срабатывает, возможно, вам стоит сменить вид деятельности».

Приведенное выше описание красного смещения в терминах концепции расширяющегося пространства является в настоящее время наиболее популярным. Однако, как отмечают некоторые космологи, слишком буквальная трактовка расширения в виде поверхности расширяющегося резинового шарика, может приводить к ошибкам. При таком описании, например, сложно удержаться от неверного представления, что наша Галактика, Солнечная система и вообще любые объекты также должны расширятся. Как считает, например, известный английский космолог Джон Пикок, космологическое красное смещение более естественно рассматривать как совокупность бесконечно малых кинематических доплеровских смещений. Это означает, что о наблюдаемом в спектрах далеких объектов красном смещении можно все-таки говорить как об эффекте Доплера с той оговоркой, что для его расчета нельзя пользоваться известными из классической физики или специальной теории относительности формулами.

Основы этих идей были высказаны Гамовым в устном докладе еще в 1942 году, а первая публикация относится к 1946 году.

История одной из этих работ увлекательно описана А. Д. Черниным в статье «Как Гамов вычислил температуру реликтового излучения, или немного об искусстве теоретической физики» — см. Успехи физических наук, том 164, стр. 889, 1994.

Иногда можно встретить утверждения, что Пензиас и Вилсон были радиоинженерами. Это не совсем так. Работая в компании, Пензиас и Вилсон занимались, конечно, и техническими вопросами, но их основные интересы лежали в области астрономии. Ко времени своей работы в «Белл» оба исследователя уже защитили диссертации по радиоастрономии — работа Пензиаса была посвящена исследованию радиоизлучения галактик в скоплениях, а Вилсон занимался изучением нашей собственной Галактики. Реликтовое излучение было открыто ими в ходе тестовых астрономических наблюдений.

Температура рекомбинации в первом приближении определяется энергией связи атома водорода, равной 13.6 эВ (именно такая энергия требуется, чтобы ионизовать водород, «оторвать» от него электрон). Реальная рекомбинация (переход из плазменного в газообразное состояние) произошла при гораздо меньшей температуре (~0.3 эВ или ~3000 К). Основная причина — в эту эпоху плотность фотонов уменьшилась настолько, что процессы рекомбинации начали преобладать над процессами ионизации, то есть нейтральные атомы стали попросту «выживать». До этого времени образующиеся нейтральные атомы снова быстро ионизовывались.

Этот эффект состоит в том, что фотоны микроволнового фонового излучения рассеиваются на горячем газе скоплений, что приводит к искажению наблюдаемого спектра реликтового излучения и к локальному уменьшению температуры реликтового фона в направлении на скопления.

Именно такой самолет 1 мая 1960 года был сбит советской зенитной ракетой в районе Свердловска. Пилот — Фрэнсис Пауэрc — спасся на парашюте и в феврале 1962 года его обменяли на знаменитого советского разведчика Рудольфа Абеля.

Годы войны оставили почти незамеченными еще несколько замечательных, сильно опередивших свое время, работ. Например, в 1941 году шведский астроном Эрик Хольмберг впервые смоделировал процесс взаимодействия двух галактик, на два-три десятилетия предвосхитив некоторые результаты, полученные позднее с помощью компьютеров. В своей работе Хольмберг воспользовался тем, что освещенность, как и гравитация, уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния. Это позволило Хольмбергу представить каждую из двух галактик в виде круга из 37 лампочек, а неоднородности гравитационного поля, в соответствии с которыми перемещались звезды (лампочки), измерялись им с помощью фотоэлемента!

Осталась незамеченной и работа американца Карла Сейферта, описавшего в 1943 году несколько галактик с сильными эмиссионными линиями в ядрах. Сейчас такие объекты называют галактиками Сейферта и они являются представителями интенсивно изучаемого класса галактик с активными ядрами, к которому принадлежат, кстати, и знаменитые квазары.