В.М. Антонов

 

1.11. О существовании серий с фиолетовым смещением в излучении галактик и квазаров

 

 

Аннотация

 

В работе показывается, что спектры галактик наряду с сериями, обладающими красным смещением zk, должны иметь серии с фиолетовым смещением zФ.

Существуют пять причин по которым линии с фиолетовым смещением пока не обнаружены: 1. Расстояние между линиями серии с фиолетовым смещением в (1+zk)/(1+zф) раз меньше, чем расстояние у серии с красным смещением; во столько же раз фиолетовые линии уже красных; 3. Фиолетовое излучение проходит вблизи гравитационной линзы (ядро галактики), что искажает ширину, число и интенсивность линий; 4. Объем области, излучающей с фиолетовым смещением, на порядок меньше области, излучающей с красным смещением; 5. Существует психологический барьер, заключающийся в уверенности наблюдателей в невозможности одновременного существования серий с красным и фиолетовым смещением.

 

--   Оглавление  --

 

В § 1.8  получена формула интенсивности излучения в линии спектра

                                 ,                                        (1)

 

I1, s, Iф _- _ постоянные, α- угол, под которым видно на излучающей сфере  кольцо, излучение от которого собирается в линию; Еν – объемная плотность излучения, r расстояние от наблюдателя до галактики, zDA- доплеровский компонент красного смещения в ближайшей к наблюдателю точки излучающей поверхности, zG –гравитационный компонент красного смещения, 

ΔR, R – «толщина» и радиус излучающей сферы;

            Рассмотрим вопрос о возникновении линий излучения с фиолетовым смещением.

            Угол α в формуле  (1) заключен в пределах  0≤ α π. Так как до значительных расстояний r величина доплеровского компонента красного смещения смещения zD  превышает величину гравитационного смещения zG, то должны существовать эмиссионные линии с фиолетовым смещением.

            Итак, предлагаемая теория природы красных смещений галактик предсказывает существование серий, смещенных в фиолетовую часть спектра. Величину фиолетового смещения  zФ  можно определить через известное красное смещение zk. Почему же до сих пор не были обнаружены серии линий излучения с фиолетовым смещением?

            Рассмотрим некоторые причины, затрудняющие обнаружение серий с фиолетовым смещением линий.

            При наличии смещения линий z  расстояние между линиями в серии изменяется в (1+z) раз

 

Δλ=(1+z)Δλ.

При z >0  разрешимость линий в серии возрастает, при  z<0 – уменьшается.

Например, при zk =2  и при соответствующем zф=-0,7 расстояние между линиями серии с красным смещением будет больше соответствующего расстояния в серии с фиолетовым смещением в

раз.

По той же причине линии с фиолетовым смещением zф = - 0,7 будут в 10 раз уже соответствующих им линий с красным смещением zk = 2. Обе причины затрудняют обнаружение линий с фиолетовым смещением.

Обнаружение фиолетовых серий затрудняется также тем, что излучение их всегда проходит вблизи гравитационной линзы (ядро галактики), что приводит к искажениям ширины и интенсивности линий.

Нам необходимо рассмотреть ещё один фактор, затрудняющий обнаружение линий с фиолетовым смещением, и выяснить вклад в ИК – и УФ – излучение не рассмотренных областей излучения галактики. Оба вопроса связаны с необходимостью выяснения формы областей, излучающих в линиях. Задачу о форме излучающей в линиях области можно решить строго. Однако отложим эту работу на будущее. Здесь, исходя из очевидных соображений, попытаемся грубо представить форму области.

Ранее в качестве области, излучающей в линиях, принимались сфера радиуса R   и толщиной ΔR.

В настоящей  работе, исследуя формулу (1), мы уточнили, что излучение в линиях воспринимается в спектре только до αкк ( для красного смещения) и до αф≥ π -αкф, где   αкк, αкф – критические значения угла α при которых Iсп =0.

Как показано выше, с ростом угла α (формула (1)) красное смещение излучения уменьшается вплоть до нуля при α=π/2. Ранее было показано, что красное смещение растет с уменьшением расстояния R от излучающей области до центра галактики. Следовательно, чтобы излучение при α>0 попало в ту же точку спектра, в которую попадает излучение из точки А (рис.1) с красным смещением zDA, надо чтобы область излучения  была  ближе  к  центру галактики по сравнению с удаленностью от центра точки А.

Рассуждая так, мы установили, что область излучения в линии с определенным красным смещением, равным смещению излучения, исходящего из точки А представляет собой «поверхность переменной толщины», имеющей форму похожую на поверхность, полученную при вращении кардиоиды вокруг оси симметрии (рис.1).

Рассуждая аналогично, обнаружим, что область, излучающая с определенным фиолетовым смещением, равным смещению излучения, исходящего из точки В (рис.1), имеет форму кожуры лимона переменной толщины.

Размер области, излучающей с красным смещением, примерно в три раза больше размера области, излучающей с фиолетовым смещением.

Объемы областей, излучающих с красным и соответствующим ему фиолетовым смещением различаются более чем на порядок.

Следовательно, интенсивность линий, порожденных в фиолетовой части спектра, будут (приблизительно) на порядок слабее соответствующих линий, обладающих красным смещением.

В этом состоит третья причина затрудняющая обнаружение серий с фиолетовым смещением.

И, наконец, до сих пор существует сильный психологический барьер, заключающийся в уверенности наблюдателей в невозможности одновременного существования серий с фиолетовым и красным смещением.

При малых z  разрешимости серии красного и фиолетового смещения различаются немного. В этом случае обнаружение фиолетовых серий наиболее вероятно.

Следовательно, поиск фиолетовых серий в спектре галактик и квазаров является одним из тестов, позволяющих решить вопрос о природе красных смещений.

Чтобы представить области, делающие вклад в непрерывное излучение, обратимся к рисунку 1.

На рисунке 1 пунктирной линией EF обозначена поверхность нулевого смещения линий, прямая OG – луч зрения.

Те области, которые не принадлежат области К и Ф, дают вклад в непрерывное излучение.

Области С и С’ дают излучение с красным смещением, причем zc< zc. Часть излучения области С, близкая к ядру и расположенная справа от него, дает наибольшее смещение. Это излучение вносит вклад в инфракрасную область спектра.

Области D и D дают излучение с фиолетовым смещением, причем

zD│<│zD│. Часть излучения области D, близкая к ядру и расположенная слева от него, дает наибольшее фиолетовое смещение.

Это излучение вносит вклад в ультрафиолетовую область спектра.