Cтраница 3
Рассмотрим теперь фазу плазмы, в которой Вселенная оказалась в начале 9 - й эпохи через три часа пасле Большого Взрыва. Однако мы располагаем надежным источником информации о состоянии Вселенной в тот период в форме космического фонового излучения, которое называется также реликтовым излучением. Как уже было сказано, речь идет о тепловом излучении с температурой 2 7 К, максимум которого лежит в центральной части радиодиапазона. Это тепловое излучение заполняет всю Вселенную с плотностью около 5 Ю8 фотонов на кубический метр и приходит на Землю со всех направлений. По гипотезе Гамова, Дорошкевича, Новикова, Дикке, Пиблза и других авторов, реликтовое излучение происходит от горячей плазмы, заполнявшей Вселенную через несколько часов после Большого Взрыва. [31]
Заметим, что по оценке Гамова температура реликтового излучения должна была составлять примерно 5 К. Гамова и в начале 60 - х годов начал совместно со своими коллегами из Принстонского университета США разрабатывать программу поиска реликтового излучения. Ученые сомневались в успехе, полагая, что реликтовое излучение весьма трудно будет выделить на фоне излучений от звезд и галактик. В 1964 году российские астрофизики Андрей Георгиевич Дорошкевич и Игорь Дмитриевич Новиков показали, что в диапазоне сантиметровых и миллиметровых волн реликтовое излучение должно во много раз превосходить излучение от звезд и галактик и, следовательно, в указанном диапазоне волн оно вполне может быть обнаружено с помощью радиотелескопа. К сожалению, группа Дикке не обратила внимания на статью Дорошкевича и Новикова, и можно считать, что открытие реликтового излучения произошло в 1965 году в полном смысле случайно. [32]
Можно представить себе случай, когда рождается вещество с высокой температурой. Кроме того, необходимо, чтобы соблюдались два условия, определенные с точностью до порядка величины. Время остывания должно быть сравнимо с временем Хаббла Н, так что более плотные области могут стать холоднее, чем в среднем, создавая тем самым области пониженного давления, поэтому вещество будет стекать к более плотным областям. Джинса должна быть больше размера такой области. В модели расширяющейся Вселенной тепловая неустойчивость использовалась в сценарии Дорошкевича, Зельдовича и Новикова, где она служила механизмом образования протогалактик из газа, нагретого первым поколением сверхзвезд. [33]
В некоторых случаях процесс формирования первого поколения объектов в расширяющейся Вселенной можно уподобить процессу построения каустических поверхностей в геометрической оптике, так как вещество накапливается в тонких слоях, или блинах. В основе описания процесса формирования блинов лежит предположение о том, что начальные плотность и скорость являются плавно меняющимися функциями пространственных координат. Поэтому небольшой элемент вещества эволюционирует как однородная система, на которую воздействуют приливные силы, создаваемые окружающим веществом. В соответствии с идеями, обсуждавшимися в предыдущем разделе, элемент жидкости, первоначально имевший сферическую форму, со временем приобретает форму эллипсоида и в конце концов может превратиться в плоский блин. Зельдович [454] отметил, что концепция важна для описания образования объектов первого поколения в расширяющейся Вселенной. В работах Зельдовича [457] и Дорошкевича, Шандарина и Саара [72] сделан обзор влияния концепции блинов на сценарии образования галактик и скоплений галактик. [34]
Заметим, что по оценке Гамова температура реликтового излучения должна была составлять примерно 5 К. Гамова и в начале 60 - х годов начал совместно со своими коллегами из Принстонского университета США разрабатывать программу поиска реликтового излучения. Ученые сомневались в успехе, полагая, что реликтовое излучение весьма трудно будет выделить на фоне излучений от звезд и галактик. В 1964 году российские астрофизики Андрей Георгиевич Дорошкевич и Игорь Дмитриевич Новиков показали, что в диапазоне сантиметровых и миллиметровых волн реликтовое излучение должно во много раз превосходить излучение от звезд и галактик и, следовательно, в указанном диапазоне волн оно вполне может быть обнаружено с помощью радиотелескопа. К сожалению, группа Дикке не обратила внимания на статью Дорошкевича и Новикова, и можно считать, что открытие реликтового излучения произошло в 1965 году в полном смысле случайно. [35]
При выводе соотношений (96.7) предполагалось, что распределение галактик служит хорошей мерой флуктуации распределения вещества в масштабе ЮЛ 1 Мне ( это значение относится к современной эпохе) и что со стадии рекомбинации эти флуктуации вещества росли под действием только сил гравитации. Значения (96.9) зависят от дополнительного предположения, что спектр флуктуации плотности вещества является почти плоским. Таким образом, мы приходим к выводу, что при Z - 1000 Вселенная уже была сильно неоднородна в масштабе, соответствующем массе карликовой галактики. В меньших масштабах давление вещества стремится сгладить флуктуации. Сгущение, которое прекращает расширяться до рекомбинации, подходит к этому состоянию постепенно - по мере того как критическая плотность (94.17) становится меньше, чем плотность в сгущении, и излучение медленно ослабляет свои тиски. Такие сгущения могли бы превратиться в объекты ( локальные сингулярности), которые Вагонер, Фаулер и Хойл [429] ввели, изучая один из способов образования тяжелых элементов, а также, возможно, гелия, который наблюдается в наиболее старых звезда. Как было отмечено в работе Дорошкевича, Зельдовича н Новикова [74], такие сгущения могли бы привести к повторному разогреву вещества после рекомбинации. И кроме того, их остатки могли бы содержать значительную массу в такой форме, которую иначе трудно было бы обнаружить. [36]