Astronet - ahol vöröseltolódás mozog
Vöröseltolódás legfontosabb kozmológiai paraméterek. Azt mutatja, hogy rasshirilas univerzumot a pillanat, amikor a fotonok került kibocsátásra a regisztrációkor. A pontos képlet a következő:
Itt z - vörös eltolódás, t1 - ideje fotonok és t2 - a megfigyelés időpontjától. Az értéke - ez az úgynevezett A skála faktort. Hogy meghatározza a távolságot galaxisok közötti távolságot mutatja, hogy az idő múlásával változik. Azonban a skála faktor önmagában nem abszolút mennyiségét. Ez nem mérhető (és ez nem szükséges). De meg lehet határozni, megfigyelésekből az arány skála faktorok különböző időpontokban. Célszerű, hogy egy modern skála faktor egységenként. Mivel a világegyetem tágul, ezt a lehetőséget csak növekszik. A múltban, a skála faktor kisebb volt, mint egy, és a jövőben nem lesz több. Ennek megfelelően, a távolság a távoli galaxisok növekszik, és a fény tőlük származik pokrasnevshim.
Megfigyelése vöröseltolódásai objektum, amely egy adott kozmológiai modellt a értékrendet: a távolság, sebesség. Persze, az idő múlásával sem változott, és a legtöbb megfigyelt vöröseltolódás minden objektum. Azonban, míg mi hiányzik a pontosság az észrevételeket, és mérésére. Úgy tűnik, a következő generációs nagy földi teleszkópokkal (új spektrográfok) segíthet ebben. Mit fogunk látni?
Úgy tűnik, hogy a válasz egyértelmű. Távolsága galaxisok növeli. És tudjuk, hogy a távolabb a galaxis, annál nagyobb a vöröseltolódás. Tehát a vöröseltolódás növekedni fog idővel. Kiderült, hogy nem is olyan könnyű! Nézzük fokozatosan ebben megegyeztünk.
A az univerzum tágulását kényelmes, hogy bemutassa a változások a menetrend a léptéktényezőt (ábra. 1). Ez megmutatja, hogy a távolság a független egymással entitások (például, köztünk és néhány távoli galaxisban), valamint az a foton hullámhossza növekszik. Az expanzió mértéke az univerzum (érdemesebb használni ezt a szót, de nem a sebesség) is idővel változnak: a skála faktor lassan nő, akkor gyorsabb. Ez is befolyásolja a megfigyelt vöröseltolódás tárgyakat. Fontos megjegyezni, hogy sok, nem csak, hogy a világegyetem tágul pillanatában kibocsátás és a vétel, hanem, hogy mi történt az úton - a folyamat terjedését!
Mi érdekli, hogy a vöröseltolódás két megfigyelés között. Ezért az 1. ábra egy pár pontot, és a kibocsátó a jelet regisztrációját. A 2. ábrán, az egyik ilyen pár látható részletesen. Látunk a galaxisban, mint volt a T1 időpontban, majd a t1 időpontban + # 916; t (a mi óra időintervallumban más lesz). Között pillanatok kibocsátási és fogadása a világegyetem tágul, tehát ha kap egy második mérést fotonok, feszített egy kicsit másképp. Emiatt a második érték a vöröseltolódás eltérő lesz az első. Milyen irányban? Ez attól függ, hogy hogyan változik a dinamika a világegyetem tágulásának.
Ábra 1.Izobrazhena evolúció a skálafaktor. Az univerzum tágul minden alkalommal, de a lassú bővülése helyébe felgyorsult. Kiemelte négy pont az időben. Jobbról balra. A folytonos vonalak jelzik a két pontot a vételi jel (például, ma és holnap). Az alábbiakban bemutatjuk a három pár jelkibocsátását pont. Egy objektum idején a sugárzás a térségben, már bővül gyorsulás (ez közelebb áll hozzánk). A második tárgy egy olyan területen, ahol a késleltetett tágulási helyébe felgyorsult. És a harmadik a lassú bővülése (legtávolabbi).
Ábra 2.Segodnya (t2 időpontban), azt látjuk, a Galaxy kibocsátott fényt a T1 időpontban. Ezután (például holnap, vagy egy év alatt), azt látjuk a fényt az azonos galaxis kibocsátott idején t1 + # 916; t. Megjegyezzük, hogy az eltelt két fénykibocsátás nem egyenlő az eltelt két észrevételt. A vörös eltolódás különbözik az első és a második megfigyelés, mivel Ez megváltoztatta az aránya a skála tényezők a kibocsátási pontok és a vételi jel.
Ha a világegyetem minden alkalommal lelassult a bővítés (ez fog bekövetkezni, ha éppen a normális és a sötét anyag vagy sugárzás), a tágulási sebesség alatt a sugárzás nagyobb lenne, mint a felvételkor (3.). Ie A legelső egyenlet nevezője gyorsabban növekszik, mint a számláló. Ezért, a vörös eltolódás csökken (lásd. A 7. ábrát is, az alsó folyamatos vonal). Ez ellen-intuitív: a galaxis válik, de a vöröseltolódás csökken. De itt fontos, nem a távolság, de aztán, hogy hányszor változott a skála faktor. A vöröseltolódás mértéke a távolság csak az adott pillanatban. De a változás vöröseltolódás távolság van csatlakoztatva, nem olyan egyszerű módon.
Ábra 3.Sluchay lassuló világegyetem és idején a sugárzás, és a felvételkor, és egész idő alatt a két galaxisok lassabb és lassabb. Egyértelmű, hogy a skála faktor a két sugárzás pillanatok nőtt sokkal gyorsabb, mint a két abszorpciós pillanatokat. Ezért a vörös eltolódás csökken, jóllehet a megfelelő távolságot a galaxisok között növekszik.
Ábra 4.Zamedlyayuschayasya univerzumban. Elszigetelt darab a jövőben, amikor a tágulási sebesség drámaian visszaesett. Világosan látható, hogy a skála faktor két pillanat, szaggatott vonallal jelölt vonalak, szinte változatlan. Ie vöröseltolódás egy ilyen univerzumban hajlamosak nullára, de a galaxis lehet egymástól távol, és még lassabban, de tovább távolodnak egymástól.
Lassuló az univerzum a végén jön egy állam, ahol a távolság a galaxisok nagyon lassan növekszik (4.). Ez különösen jól látható, hogy még egy távoli objektum lehet nagyon kicsi vöröseltolódás (de persze még mindig több, mint a tárgy, annál nagyobb a vöröseltolódás!). Tény, hogy a skála faktor a sugárzás és a pillanatok a megfigyelés gyakorlatilag nem növekszik. Ennek megfelelően, a foton gyakorlatilag nem nyúlt. A hullámhossz közel azonos, azaz vöröseltolódást közel nulla.
Ábra 5.Vselennaya, bővülő a gyorsulás. Ebben az esetben a két vételi pillanatokban a skála faktor emelkedése sokkal gyorsabb, mint a kibocsátási közötti pillanatokat. Vöröseltolódás növekedni fog.
Egy teljesen más a helyzet a világegyetemben, amely gyorsan terjed (pl de Sitter-modell). Ebben az esetben, a skála faktor gyorsabban növekszik, és gyorsabban (ábra. 5). Most, az első egyenlet értékét a számláló növekszik hideg, és a nevező sokkal kisebb. Így is, növekedni fog a vöröseltolódás. Meglátjuk, meddig galaxisok egyre elpirult.
Ábra 6.Uskorenno táguló univerzum. Dedikált ideje nagyon gyors növekedés az léptékét. Nyilvánvaló, hogy ebben az esetben a vöröseltolódás is közel (de nem rokon) tárgyak gyors növekedésnek indul.
Miután foglalkozott egyszerűbb modellek, készek vagyunk érdekl univerzumban. Mit fogunk látni, ha meg tudjuk mérni a változás a vöröseltolódás távoli galaxisok?
világunk az esetet mutatja az 1. ábra Miután az anyag (azaz vége után a színpadon a infláció és a születési forró anyag) világegyetem első néhány milliárd év bővült a lassulás, majd jött a színpadra a felgyorsult terjedése (társított, hogy a sötét energia, amely mindig velünk volt, ez lett a domináns elem), amelyben élhetünk. Itt vöröseltolódásnál van néhány probléma. Kellően szoros tárgyak (vöröseltolódásnál körülbelül kevesebb mint egy) már a sugárzás ideje volt a területen felgyorsult terjedése (jobbra pár szaggatott vonalak az 1. ábrán). Nincs jelentős változás dinamikája a bővítés azóta nem történt meg. Ezért alkalmazható a helyzet a 5. ábrán Ie számukra vöröseltolódást növekedni fog.
Ez könnyű megmagyarázni, hogy a képletek a kezében. Közel (a vöröseltolódásuk lényegesen kisebb egység) lehet írtuk: v = cz, ahol v a sebesség eltávolítása a galaxis tőlünk miatt a kozmológiai bővítése, és c a fény sebessége. A sebesség meghatározható a Hubble törvény: v = rH, ahol r a megfelelő távolságot, és H a Hubble állandó. Akkor Z = Rh / C.
A mennyiség r mindig növekszik, t. K. táguló univerzum galaxisok eltávolítjuk egymástól. De a Hubble állandó H és nőhet, és összezsugorodik. Hubble-állandó növekedése csak akkor lehetséges, egzotikus modellek. A mi univerzumunk, H mindig csökken (még abban a szakaszban az infláció!). Ezért szempontjából vörös-eltolódás változás kezdődik a verseny: r növeli és H csökken. Aki legyőzi?
Figyelembe a származék kifejezés Z = Rh / C és a teljesítő egyszerű transzformációk, azt találjuk, hogy a változás a vörös eltolódás idővel szoros tárgyak arányos a második deriváltja a skála faktor. Ie ha valami, felgyorsult az univerzum tágulását. Ha ez pozitív, akkor a vörös eltolódás növeli (pozitív, ha a származék), ha a gyorsulás negatív (a világegyetem lassul a bővítés), a vöröseltolódás csökken.
Ábra 7.Risunok cikk Davis et al. (Asztro-ph / 0.310.808). A következő az érték a vörös eltolódás 100 éve különböző kozmológiai modellek. A három felső görbék # 923; CDM minta sötét energia frakció (felülről lefelé) 0,8, 0,7 és 0,6. A szabvány jelenleg kozmológiai kapott paramétereket, hogy a galaxisok Z> 2 abban a pillanatban kékre, azaz a vöröseltolódás fog esni. Az alsó görbe a lapos világegyetem nélkül sötét energia. Látható, hogy a galaxisok vöröseltolódásai csökken, mert ez az univerzum bővül a lassulás.
A galaxisok idején kibocsátott jeleket kaptunk volt lassú bővülése (bal oldali, szaggatott vonal látható. 1.), a helyzet bonyolultabb, mert expanzió dinamikáját tekintve nem szimmetrikus, a változó a lassítás gyorsítás. Például galaxisok kibocsátó előtt pillanata változás gyorsítás lassítás, de elég közel hozzá (közepes pár szaggatott vonal látható. 1.), hogy inkább kivörösödött, mint között a pillanat kibocsátás, a skála faktor csaknem állandó, és ez jelentősen növekszik a nyilvántartásba vétel időpontjában. A további haladunk a 1. ábra bal oldalán (azaz a fogási hosszabb jelek), annál kisebb a növekedés vörös-eltolódás, és végül meg fog változni enyhítésére. A határ a modern standard paraméterek megfelelő vörös eltolódás nagyjából egyenlő 2 (lásd. Ábra. 7).
Ie lehet, hogy mivel lehet, kellően távoli galaxisok jelen gyorsulás nem kompenzálja a kezdeti lassulás. Elméletileg tehát, azt látjuk, hogy a távoli tárgyak vöröseltolódás csökkenni fog. De a végén, ha a jelenlegi dinamikája a bővítés nem változik jelentősen, nem lesz kevesebb a forrás, amelynek a vöröseltolódás csökken helyett idővel növekszik. És végül elfogy a galaxis - a határon megy a legkorábbi források az univerzumban. És akkor a sötét középkorban, a CMB.
És mi fog történni, hogy a vöröseltolódás a CMB? Úgy tűnik, hogy ez a legtávolabbi megfigyelhető galaxisok (és mindig is így lesz), akkor az átlag csökkenni fog? Megint nem minden ilyen egyszerű!
Képzeljük el, hogy néz egy távoli galaxisban, meg lehet nézni azt. Látni fogja őket, ahogy vannak (ha nem is a tempót, hogy az óra a kezeden). Ie látod a kibocsátott fotonok által a galaxis különböző időpontokban. A helyzet egészen más a reliktum sugárzás!
Minden reliktum fotonok megjelent szinte egyszerre (8.), Amikor az univerzum átlátszóvá vált számukra. Azonnal betöltötte az egész univerzumot (ábra. 9). Ők töltse le most. És mind az azonos korú. Ezért még nézni egy ereklye tegnap, ma, holnap, egy milliárd év, már be a képlet egyben (ábra. 10). így A nevező a képlet nem változik, és a számlálót folyamatosan növekszik, mivel az univerzum tágul. Ennélfogva a vöröseltolódás a CMB is növekedni fog, miközben továbbra is növekszik a léptékét.
Ábra 8.Liniya alakulását mutatja a skálatényező, és egy sárga fal jelzi a pillanat, amikor ott van a CMB. Figyelemre méltó, hogy miközben nézi egy ereklye, mindig látni a fotonok született ugyanabban az időben. A skála faktort, mert csak nőtt. Ezért a vöröseltolódás a CMB mindig növekszik (egy táguló univerzum, természetesen).
Ábra 9.Nablyudatel a központban tanulmányozza a CMB. Az univerzum tele van a fotonok. Némelyikük felé a megfigyelő, és néhány közülük előbb-utóbb eléri.
Ábra 10.Poskolku egész univerzum tele van háttérkép fotonok (eredő ugyanabban az időben, jelölje ezt t1 időpontban), a megfigyelő mindig tartsa be azokat. Néhány reliktum fotonok mindig az úton.
Azt reméljük, hogy a nem túl távoli jövőben direkt mérésekkel a változások vöröseltolódás tárgyak különböző távolságokra lesz egy új eszköz a precíziós kozmológia. Ez lehetővé teszi a közvetlen mérése a dinamika