https://subscribe.ru/group/klub-lyubitelej-kosmosa/14503522/

 

Красное смещение у неподвижной галактики (Часть 2)

У всякого полученного аналитически неочевидного результата  должно быть физическое обоснование, которое желательно пояснить «на пальцах» так, чтобы интуитивно стала понятна причина данного явления. Давайте вернёмся к вопросу о красном смещении с самого начала. Что было? Обнаружили красное смещение излучения галактик. Объяснили разбеганием галактик после Большого взрыва. Такое разбегание должно гравитационно тормозиться. Но торможения не было. Противоречие. Тогда объяснили расширением пространства Вселенной. Пространство – это всё, что вокруг нас, и что внутри нас. Если пространство расширяется, то и всё сущее расширяется. Не может же пространство внутри наших лёгких расширяться, а лёгкие оставаться неизменными.
Или может?! Это противоречие стараются не замечать.

Красное смещение имеет однозначно доплеровскую природу, то есть источник излучения должен удаляться

Картинки по запросу трудности господствующих теорий топтуноваРис. 1
трудности господствующих теорий топтунова

Но почему удаляться должна вся галактика? Предложен другой вариант объяснения: красное смещение вызвано излучением газа, аккрецирующего на ядро галактики из межгалактического пространства

Картинки по запросу Что такое красное смещение галактик топтунова Рис. 2
Что такое красное смещение галактик топтунова

Тут же сразу возникает целая лавина вопросов:

Вопрос 1. Газ аккрецирует на галактику со всех сторон. Почему мы видим только красное смещение?

Ответ. Максимальное красное смещение даёт газ, удаляющийся от наблюдателя по лучу зрения. На рис.2 это направление от наблюдателя к центру галактики. Близкое к максимальному красному смещению дадут также  все направления, в правом телесном угле в 60о (рис.3). На всякий случай: телесный угол это конус. Они не сильно отклоняются от луча зрения. Кроме доплеровского красного смещения есть якобы ещё гравитационное красное смещение Эйнштенйна. На всякий случай мы его тоже учли. На рис.3 поверхности с равным гравитационным смещением показаны пунктирными кривыми.  В телесном угле в 60о поверхности постоянных доплеровских  и постоянных гравитационных смешений соприкасаются, то есть весь аккрецирующий газ в правом телесном угле в 60о  работает на максимальное красное смещение.

Картинки по запросу Что такое красное смещение галактик топтунова   Рис. 3
Что такое красное смещение галактик топтунова

 

Слева есть аналогичный угол, но газ в нём движется не от нас, а к нам. Поэтому должны возникать в спектре линии с фиолетовым смещением. Но они никогда не наблюдаются. Почему? Потому что всё происходящее слева экранируется ярким ядром галактики.

Газ, направления аккреции которого лежат вне этих двух телесных углов, даёт вразнобой самые разные значения смещения от фиолетового до красного. Излучение от этого газа просто незаметно «размазывается» по всему спектру.

Вопрос 2. Излучение идёт и из поверхностных слоёв, и из глубоких слоёв телесного угла.  Почему мы видим вполне определённое красное смещение, а не все красные смещения от малых до больших?

Ответ. Подсказку дают сейфертовские галактики, открытые в 1942 году. У них очень яркое звездоподобное ядро и яркие эмиссионные линии в спектре. Причём есть линии узкие и есть линии широкие. Красное смещение узких линий соответствует скорости 1000 км/с, а широкие линии соответствуют скорости более 5000 км/с. Если спектр сейфертовских галактик обусловлен аккрецией межгалактического газа, то всё объясняется. На рис.4  изображён сферический слой газа, падающего на ядро.

Похожее изображение  Рис.4
Сферическая аккреция

Внутренняя сферическая поверхность слоя к центру притяжения ближе, чем внешняя, и потому падает быстрее (обратите внимание, это изображено чёрными стрелками разной величины). Чем ближе к центру тяжести слой газа, тем больше его скорость и тем больше разница между скоростями внешней и внутренней сфер. Поэтому из глубоких слоёв галактики эмиссионные линии шире и красное смещение у них больше. Запомним это. А теперь объясним, почему в галактике возникает эмиссионный слой, дающий в спектре яркую линию.

Чтобы понять, как возникает эмиссионная линия в спектре, нужно учесть две тенденции:
1.Чем больше скорость аккрецирующего газа, тем мощнее его излучение;
2. Чем больше скорость аккрецирующего газа, тем шире эмиссионная линия.

При слишком большой скорости аккрецирующего газа эмиссионная линия может расшириться настолько, что в спектре её невозможно будет опознать. Из-за противоборства этих двух тенденций в спектре и возникает излучение из одного тонкого эмиссионного  слоя. На рис.3  он выделен цветом

Дело в том, что ближе к краю галактики скорость аккреции ещё мала и потому рекомбинационное излучение слабо влияет на спектр. А ближе к центру галактики наоборот – скорость слишком большая и потому эмиссионные линии размыты.

Вопрос 3. Почему, как правило, у галактик наблюдается только одно красное смещение и только в редчайших случаях в спектре находят серии линий излучения с разными красными смещениями.

Ответ. Это зависит от распределения массы по объёму галактики. Похоже, что именно повышенная концентрация массы  в ядре  порождает  возникновение двух эмиссионных слоёв. В рассмотренной в части 1 математической модели галактики 20% массы было сосредоточено в объеме, диаметр которого составляет 0,02% диаметра галактики. В сейфертовских галактиках также отмечается необычная яркость ядра.

Вопрос 4. Кроме линий излучения в спектрах галактик наблюдаются линии поглощения от совокупности звездного их населения. Эти линии показывают тоже самое красное смещение (зависящее от расстояния до галактики), что и эмиссионные линии, которые, кстати, могут возникать не только в ядрах галактик, но и в планетарных туманностях, остатках вспышек сверхновых, да и самих звёздах.

Ответ. Аккреция межгалактического газа на галактику  начинается с расстояния ~1,5·Rгал  и порождает рекомбинационное излучение из-за столкновений частиц газа между собой и с галактическим газом. Величина рекомбинационного излучения имеет максимум при значении    Rem = B·M2/r2   , где М – масса галактики, а В    константа. Это эмиссионный радиус галактики. При уменьшении расстояния r до галактики эмиссионный радиус увеличивается. Начиная с некоторого расстояния r, эмиссионный радиус становится больше радиуса галактики. По законам излучения эта эмиссионная сфера будет поглощать некоторые частоты излучения галактики. Так возникает спектр поглощения близких галактик (рис.5)

Картинки по запросу линии поглощения  Рис. 5
линии поглощения

Независимо от того, где расположена эмиссионная сфера, внутри галактики, или за её пределами, красное смещение z зависит от расстояния до галактики по закону аккреции, подобному закону Хаббла.

Закон Хаббла:
Картинки по запросу Тёмная энергия - это мираж 

Закон аккреции:

Картинки по запросу Тёмная энергия - это мираж
Тёмная энергия - это мираж 

Что же касается эмиссионных линий, которые возникают в планетарных туманностях, остатках вспышек сверхновых, и звёздах, то этот вопрос не относится к красному смещению галактик, послужившему рождению гипотезы о Большом взрыве.