https://subscribe.ru/group/klub-lyubitelej-kosmosa/14501108/

 

Красное смещение у неподвижной галактики (Часть 1)

Возникнет ли красное смещение у неподвижной галактики за счёт аккреции межгалактического газа, окончательно выяснить можно только расчётами. Хотя из предварительных соображений было ясно, что красное смещение возникнуть должно.

Предварительные соображения были такими. У галактики наибольшая яркость в центре, а к краю галактики она быстро спадает (рис.1)

Похожее изображение  Рис. 1
яркость диска галактики

Из-за фона ночного неба края далёкой галактики могут стать невидимыми.  Причём, чем дальше будет галактика, тем большая часть её краёв станет невидимой. Для очень далёкой галактики может оказаться видным только центр.

Красное смещение определяют по спектру галактики. На рис.2 жирно показаны линии излучения от неподвижного водорода, а пунктиром эти же линии при красном смещении.

Картинки по запросу спектр водорода разные красные смещенияРис. 2
спектр водорода разные красные смещения

По спектру нельзя понять, откуда он взят – от всей галактики, или только от центра. Поэтому по спектру нельзя определить что смещается – вся галактика целиком, или только газ, аккрецирующий на её неподвижное ядро.

Для проверки взяли галактику таких де размеров и массы, как наша галактика Млечный Путь. Но для облегчения расчётов были сделаны два упрощения:

Первое упрощение – не учитывалось влияние магнитного поля. Магнитное поле делает аккрецию несимметричной. У нас же предполагалась сферически симметрия аккреция (рис.3)

Картинки по запросу сферическая аккреция    Рис. 3
Сферическая аккреция

 

Второе упрощение – форма галактики предполагалась сферической (рис.4)

 Похожее изображение  Рис. 4

Сфероидальные галактики тоже встречаются, но реже, чем спиральные и эллиптические.

Распределение массы по объёму галактики было экспоненциальным в соответствии с установленными к настоящему времени закономерностями. При расчётах варьировались два параметра:
1) расстояние до галактики,
2) концентрация массы к центру галактики.

Расчёты показали, что во всех случаях спектр показывает красное смещение за счёт движения аккрецирующего газа. Для близких галактик на сплошном спектре от звёзд видны только тёмные линии поглощения (рис.5)

Картинки по запросу линии поглощения  Рис. 5
линии поглощения

Поглощение излучения происходит в аккрецирующем газе за пределом галактики (аккреция начинается с расстояния ~ полтора радиуса звёздного диска).

При увеличении расстояния до галактики в спектре начинают появляться линии излучения  (рис.6)

Картинки по запросу Что такое красное смещение галактик топтунова  Рис. 6

Что такое красное смещение галактик топтунова

Это происходит потому, что при падении к центру галактики газ сгущается и набирает скорость, которая с некоторого момента становится сравнимой со скоростью света. Из-за столкновений частиц аккрецирующего газа с газом галактики возникает излучение, называемое рекомбинационным. На некотором расстоянии от ядра мощность рекомбинационного излучения становится сравнимой с мощностью излучения звёзд. Появление светлых эмиссионных линий соответствует этому моменту. Эмиссионные линии бывают только у далёких галактик. При дальнейшем увеличении расстояния до галактики в её спектре преобладает только рекомбинационное излучение. В этом случае спектр может показать две серии линий излучения с разными красными смещениями. Для выбранной модели галактики два экстремума с близкими интенсивностями излучения  будут при следующих значениях параметров (в системе СГС):
расстояние до галактики
r = 3·1027cм ,
масса галактики МГ=1045г,
радиус галактики  5·1021<RГ<1022cм.