Читаем Первые три минуты полностью

Во Вселенной с тяжелыми нейтрино рост возмущений плотности также происходит совершенно иначе: сперва возникают и усиливаются возмущения плотности нейтрино (это первыми отметили в 1975 году венгерские физики Маркс и Салаи) и лишь позднее, после рекомбинации водорода, к ним подстраиваются возмущения плотности нейтрального газа. В частности, образование скоплений галактик оказывается возможным совместить с малой амплитудой возмущений микроволнового излучения. Эта картина развивается в нескольких заметках Я.Б. Зельдовича, Р.А. Сюняева, А.Г. Дорошкевича и М.Ю. Хлопова в «Письмах в Астрономический журнал» (август 1980 года).

Есть указания, что масса гигантских скоплений галактик больше суммы масс галактик, входящих в эти скопления. Наиболее убедительные данные по проблеме скрытой массы дал эстонский астроном Эйнасто. Возможно, что скрытая масса представляет собой облако тяжелых нейтрино, в которое погружены галактики.

В настоящее время (декабрь 1980 года) мир с нетерпением ожидает новых экспериментальных данных по массам нейтрино различных сортов.

Наконец, возникает естественный вопрос — ограничивается ли число сортов нейтрино тремя (соответствующим электрону, мюону и тау-лептону). В.Ф. Шварцман (СССР, 1969 год) показал, что слишком большое число сортов нейтрино изменило бы результаты нуклеосинтеза, так что космология позволяет высказать суждение о частицах, еще не открытых в лаборатории, позволяет бороться с демографическим взрывом среди частиц. Эти соображения уточняли американские астрофизики. Сейчас считается, что число сортов нейтрино не превышает 4–6.

ДОПОЛНЕНИЕ 8. НАЧАЛЬНЫЕ ВОЗМУЩЕНИЯ

И ПЕРВИЧНЫЕ ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ

В настоящее время Вселенная с хорошей точностью однородна в большом масштабе. Но определенные отклонения от однородности в масштабе, соответствующем скоплениям галактик, т. е. порядка 10 — 100 мегапарсек, несомненно имели место, иначе не могла бы возникнуть наблюдаемая структура Вселенной.

Амплитуду этих возмущений в начальном состоянии при большом сжатии можно характеризовать безразмерной величиной — локальным отклонением метрики пространства от метрики однородного пространства. На классическом языке можно говорить о возмущении ньютонового гравитационного потенциала, причем за единицу принят квадрат скорости света. Раньше предполагалось, что безразмерное возмущение имеет порядок 10-3. Если у нейтрино масса покоя около 10 эВ, то для образования структуры Вселенной достаточно, чтобы начальные возмущения были порядка 10-5 в безразмерных единицах.

При этом астрономические наблюдения дают сведения о возмущениях в указанном выше большом масштабе и на начальном этапе эволюции; отдельные галактики, облака газа и звезды в галактиках появились позже! Они возникли при дроблении возмущений плотности большого масштаба и не характеризуют начальные малые возмущения метрики.

Наиболее вероятной представляется картина, в которой возмущения во всех масштабах имеют одинаковый порядок величины (около 10-5 в безразмерных единицах). Начальные возмущения определенного масштаба, порядка 10 — 100 мегапарсек, оказываются при этом единственно важными для сегодняшней картины Вселенной в силу физических законов развития возмущений во время эволюции от начального до сегодняшнего состояния.

В принципе, однако, эти же законы не исключают возможности больших отклонений от однородности в малом масштабе, например в масштабе, который сегодня равен одному парсеку, или 3 × 1018 см. В ходе расширения длина волны возмущения также растет; эта длина волны была меньше 3 × 1015 см в момент рекомбинации (температура 3000 К), 3 × 1012 см в момент, когда температура равнялась 3 × 106 К, и т. д. В частности, при красном смещении z = 1011, температуре порядка 3 × 1011 К и плотности 5 × 1011 г/см3 в момент t = 10-3 с длина волны такого возмущения имела порядок 3 × 107 см, т. е. примерно равнялась произведению скорости света на время, истекшее с момента начала расширения. В период между t = 10-3 с и моментом рекомбинации возмущение плотности с такой длиной волны превратится в акустическую волну, которая вскоре затухает под действием вязкости, не оставляя следа ни в распределении вещества, ни в спектре излучения. Точно так же сгладятся и возмущения в распределении нейтрино и вещества. Таков вывод, который можно сделать из теории возмущений малой амплитуды, наложенных на фридмановское решение.

Однако, если амплитуда возмущения велика, то возможен и другой вариант развития событий. Я.Б. Зельдович и И.Д. Новиков (1967 год) отметили, что большой избыток плотности в какой-то области может остановить расширение. В этой области оно сменится сжатием и образуется черная дыра, которая уже не выпустит находящиеся внутри нее вещество и излучение. Получающееся тело было названо первичной черной дырой в отличие от тех черных дыр, которые образуются в настоящее время или образовались в недалеком прошлом в результате эволюции звезд или звездных скоплений.

Перейти на страницу:

Похожие книги

История космического соперничества СССР и США
История космического соперничества СССР и США

Противостояние СССР и США, начавшееся с запуска Советским Союзом первого спутника в 1957 году и постепенно вылившееся в холодную войну, послужило причиной грандиозных свершений в области освоения космоса. Эта книга включает в себя хронику как советских, так и американских космических исследований и достижений, подробное описание полета Найла Армстронга и База Олдрина на Луну, а также множество редких и ранее не опубликованных фотографий. Авторы книги — Вон Хардести, куратор Национального Смитсонианского аэрокосмического музея, и Джин Айсман, известный исследователь и журналист, показывают, каким образом «параллельные исследования» двух стран заставляли их наращивать темпы освоения космоса, как между США и СССР назревал конфликт, в центре которого были Джон Кеннеди и Никита Хрущев. Это история освоения космоса, неразрывно связанная с историей противостояния двух великих держав на Земле.

Вон Хардести , Джин Айсман

Астрономия и Космос / История / Технические науки / Образование и наука
Мир в ореховой скорлупке
Мир в ореховой скорлупке

Один из самых блестящих ученых нашего времени, известный не только смелостью идей, но также ясностью и остроумием их выражения, Хокинг увлекает нас к переднему краю исследований, где правда кажется причудливее вымысла, чтобы объяснить простыми словами принципы, которые управляют Вселенной.Великолепные цветные иллюстрации служат нам вехами в этом странствии по Стране чудес, где частицы, мембраны и струны движутся в одиннадцати измерениях, где черные дыры испаряются, и где космическое семя, из которого выросла наша Вселенная, было крохотным орешком.Книга-журнал состоит из иллюстраций (215), со вставками текста. Поэтому размер ее больше стандартной fb2 книги. Иллюстрации вычищены и подготовлены для устройств с экранами от 6" (800x600) и более, для чтения рекомендуется CoolReader.Просьба НЕ пересжимать иллюстрации, т. к. они уже сжаты по максимуму (где-то Png с 15 цветами и более, где то jpg с прогрессивной палитрой с q. от 50–90). Делать размер иллюстраций меньше не имеет смысла — текст на илл. будет не читаемый, во вторых — именно по этой причине книга переделана с нуля, — в библиотеке была только версия с мелкими илл. плохого качества. Макс. размер картинок: 760(высота) x 570(ширина). Книга распознавалась с ~300mb pdf, часть картинок были заменены на идент. с сети (качество лучше), часть объединены т. к. иногда одна илл. — на двух страницах бум. книги. Также исправлена последовательность илл. в тексте — в рус. оригинале они шли на 2 стр. раньше, здесь илл. идет сразу после ссылки в тексте. Psychedelic

Стивен Уильям Хокинг

Астрономия и Космос
Леденящие звезды. Новая теория глобальных изменений климата
Леденящие звезды. Новая теория глобальных изменений климата

Как образуются облака? Оказывается, «виновники» этого процесса — космические лучи. А от облачного покрова зависит температура нашей планеты. Больше космических лучей — на Земле холоднее. Потоки заряженных частиц из космоса уменьшаются — планета теплеет. Так все просто? Нет, конечно же, не просто; картина куда более сложная и… захватывающая!В своей книге, впервые выходящей на русском языке, датский физик Хенрик Свенсмарк и английский писатель, популяризатор науки Найджел Колдер объясняют, каким образом наше родное Солнце и далекие галактики участвуют в формировании погоды над нашими головами.

Найджел Колдер , Хенрик Свенсмарк

Астрономия и Космос / Зарубежная образовательная литература, зарубежная прикладная, научно-популярная литература / Прочая научная литература / Научпоп / Образование и наука / Документальное