Исследование переменных параметров Хаббла

Строго говоря, утверждать ускоренность или замедленность расширения Вселенной следует на основе данных именно по начальному участку диаграмм, по изменению скорости расширения в наши дни. Вместе с тем, на основе полученных достаточно логичных и убедительных результатов мы определённо имеем право вновь повторить сделанный ранее вывод:

Пониженная яркость дальней сверхновой по сравнению с её яркостью в равномерно расширяющейся Вселенной является свидетельством более быстрого расширения Вселенной в настоящее время, начиная со времени порядка 6 млрд. лет назад.

Вместе с тем наблюдаемые законы изменения параметров Хаббла в обоих случаях – ниспадающие. Это выглядит как, наоборот, замедление расширения Вселенной. Кроме того эти ускоренные сверхновые видны на самом деле более яркими, чем они были бы видны во Вселенной с неизменным параметром Хаббла, они к наблюдателю ближе.

3. Проблема сверхсветового движения

Графики движения сверхновых со сформированным выше параметром Хаббла ускоренной Вселенной можно представить в следующем виде:

Рис.11.7. Графики движения сверхновой и света от неё в ускоренно расширяющейся Вселенной

На рисунке R(t) – это удалённость по времени сверхновой от Земли (или наоборот). Скорость разбегания сверхновой и Земли – V(t), на рисунке для лучшей видности она увеличена в 10 раз. Графики Rф и Rco – это графики движения фотонов от сверхновой – реальная удалённость и наблюдаемая. На табличке в центре показано, что отношение скорости удаления сверхновой Vda=V(t) к её наблюдаемой удалённости Rco, определяемой по яркости, даёт значение параметра Хаббла Hda = 0,13, что почти в 2 раза превышает значение Ho и явно не соответствует астрономическим наблюдениям.

Кроме этого замечаем, что на рис.11.2, рис.11.3, рис.11.5 и данном, рис.11.7 наблюдаемая скорость удаления галактик превышает скорость света. Однако уравнения для связи скорости и красного смещения такой скорости не допускают. В чём же дело? Мы видим, что фотоны явно достигли наблюдателя – траектории Земли и фотонов, графики R(t) и Rф пересеклись в наши дни, но при этом их физический источник, сверхновая удаляется со скоростью V(t), превышающей скорость света, уравнения для эффекта Доплера неприменимы.

Проблема возникла вследствие того, что мы молчаливо приняли, будто скорость источника фотонов вспышки в момент наблюдения равна скорости удаления наблюдаемой сверхновой в этот же момент.

Однако скорость области пространства, соответствующего удалённости реального источника, соответствующей его наблюдаемой яркости, определённо не равна удалённости галактики. Мы выяснили, что галактика в момент наблюдения фотонов находится существенно дальше, чем путь, пройденный фотонами от неё до наблюдателя. Следовательно, нам следует учитывать не скорость удаляющейся в этот момент галактики, а скорость точки пространства, находящейся на удалении, равном пути, пройденному фотонами.

Согласно разработанным нами уравнениям движения графики движения самой дальней наблюдаемой сверхновой с параметром Хаббла Hda имеют вид рис.11.7.

Рис.11.8. Графики движения действительного "источника" фотонов.

Учитывая указанное обстоятельство, на этот рисунок нам следует добавить ещё два графика "дистанция-скорость", как показано на рис.11.8. Согласно этим графикам "исходная" удалённость "действительного" источника фотонов меньше, чем исходная удалённость наблюдаемой сверхновой, а его скорость даже от самой дальней сверхновой теперь уже не превышает скорости света. В этом случае может возникнуть желание определять скорость такого действительного источника фотонов как разность скоростей. Действительно, Земля удаляется от сверхновой со скоростью V(t), а источник фотонов – со скоростью Vc. Следовательно, Земля от источника удаляется вроде бы с разностной скоростью: V(t) – Vc.

Однако, во-первых, наблюдаемой величиной является только Vc, а скорость V(t) для наблюдения недоступна, она сверхсветовая. Во-вторых, такой разностный подход сразу же приводит к труднообъяснимой, даже абсурдной ситуации. При вычислениях наблюдаемый параметр Хаббла Hda в этом случае стремительно уменьшается по мере приближения точки вспышки сверхновой к Земле с 0,06 (самая дальняя сверхновая) до 0,0007 (самая ближняя сверхновая). Как видно на рис.11.8:

Но является ли в этом случае отношение наблюдаемых величин Vc/Rco реальным значением параметра Хаббла? Вернее, можно ли принять, что мы наблюдаем яркость именно по действительной удалённости источника фотонов Re(t)=Rco и его скорости Vc? Да, дело обстоит именно так.