Проблеми космології.

1. Космологічні моделі. Космологія - наука про Всесвіт у цілому, про найзагальніші закони його будови і розвитку. Це молода і водночас найпривабливіша галузь астрономії. Вона найповніше викори­стовує такі поняття, як простір і час, які є не тільки фізичними, але й філософськими категоріями. На її «полі» упродовж століть ведеться за­пекла боротьба між матеріалістичним та ідеалістичним світоглядами.

Загальні закономірності розвитку Всесвіту вивчаються за допомогою космологічних моделей. Інакше кажучи, виводяться рівняння, за якими визначається зміна з часом відстані між двома довільно взятими матеріальними об'єктами у Всесвіті (двома галактиками), а також зміна з часом середньої температури і густини речовини. При цьому, як правило, виходять з так званого космологічного принципу, який проголошує, що Всесвіт є однорідним та ізотропним, тобто властивості Всесвіту для кожно­го заданого моменту часу однакові в усіх його точках і в усіх напрямках.

Сучасна космологія ґрунтується на створеній А. Ейнштейном (1916 р.) загальній теорії відносності (ЗТВ), в якій було встановлено, що розвиток і подальша доля Всесвіту значною мірою залежать від значення середньої густини речовини, яка його заповнює. При цьому особлива роль відводиться так званому значенню ρ_кр – критичною густиною речовини.

Та якщо світ галактик розширюється, то, можливо, певне число років тому всі вони почали свій розліт з деякої так званої сингу­лярної точки? Таке уявлення дозволяє ввести поняття єдиного космо­логічного часу t, відлічуваного від моменту, коли розпочалося розши­рення світу галактик.

2. Проблема «прихованої маси». Якщо ми візьмемо в околицях Сонця невеликий об'єм, наприклад куб із стороною 10 пк, то в ньому може виявитись кілька зір і міжзоряна плазма, а в сусідніх 10 пк³ ми можемо не знайти жодної зорі. Це свідчить про нерівномірність заповнення речовиною найближчого до нас простору. Зорі об'єднуються в галактики, а галактики об'єднуються в скупчення, які теж розташовані нерівномірно. Середня відстань між скупченнями становить близько 30 Мпк. Отже, і в таких об'ємах Всесвіт неоднорідний. Але якщо ми візьмемо куб із стороною 100 Мпк, то побачимо іншу картину: в будь-якому місці Всесвіту всередині таких об'ємів кількість галактик та їхніх скупчень буде майже однаковою.

«Розмазавши» подумки всі галактики по цих об'ємах, ми отри­маємо для кожного з них однакову середню густину речовини.

Це приводить до дуже важливого висновку: у великих масштабах Всесвіт однорідний, і значення середньої густини речовини у ньому - це один із найважливіших параметрів.

Та як би там не було, виміряти масу «прихованої» речовини - зада­ча надзвичайно складна. Це якнайважливіше космологічне питання досі залишається відкритим.

3. Проблема горизонту. Якщо галактики розлітаються, то пе­ренесімось подумки у минуле і знайдімо момент, коли віддалі між галак­тиками були такими малими, що вони «торкались» одна одної. Продов­жуючи цю подорож у часі, ми неминуче прийдемо до такого моменту, ко­ли вся доступна для спостережень область Всесвіту формально була стяг­нута в точку, а густина її була нескінченно великою. Звісно, фізично це неможливо, але в рамках моделі припустимо говорити про час життя Всесвіту як такий, що минув від моменту існування нескінченно великої (чи просто великої, але такої, яка ще має фізичний зміст) густини.

На сьогодні за значення сталої Габбла H = 75 км / (с*Мпк) габблівський радіус становить 4 000 Мпк.

Спостерігаючи все віддаленіші галактики, ми зазираємо у їхнє ми­нуле, бо бачимо їх такими, якими вони були мільйони й мільярди років тому.

Запитання для самоперевірки

1. Які типи галактик найчастіше виявляють при спостереженнях?

2. Як змінні зорі цефеїди виправдали свою назву «маяки Всесвіту»?

3. В чому суть червоного зміщення галактик?

4. Як виявляють себе активні галактики?

5. Що таке квазари?

6. Червоне зміщення у спектрі галактики z = 1. Яку довжину має лінія La (X = 121,6 нм), виявлена в спектрі цього об'єкта?

7. Що таке епоха Великого об'єднання?

8. Яка дивовижна властивість вакууму, за сценарієм розвитку Всесвіту, зіграла вирішальну роль у його творенні?

9. Що таке реліктове випромінювання?

10. Чому вміст гелію в речовині є доказом правильності моделі «гарячого» Всесвіту?