Космос
Креацентр > Статті > Космос > У разі космологічного червоного зміщення

У разі космологічного червоного зміщення

Багато креаціоністів останнього часу, мабуть, виступають проти постійної Хаббла, розширення Всесвіту і/або космологічного червоного зміщення квазарів. Тут я розглядаю ці три теми. Є вагомі причини прийняти всі три. Відмова від цих тем багатьма креационистами, мабуть, мотивована страхом можливих еволюційних наслідків. Однак еволюційні ідеї,це лише інтерпретації, засновані на припущенні про еволюцію. Відмова від космологічного червоного зміщення може задушити розвиток істинної біблійної космології.

Вступ

Едвіну Хабблу (1929) приписують відкриття розширення Всесвіту.  Технічно Хаббл знайшов постійну Хаббла, лінійну залежність між червоним зміщенням галактики і відстанню (див.МАЛ.1 для відтворення оригінального графіка Хаббла 1929 року). Зверніть увагу, що горизонтальна вісь в термінах парсеків (ПК), краща одиниця відстані за межами Сонячної системи. Вертикальна вісь знаходиться в термінах швидкості (Хаббл опустив «в секунду» в одиницях). Хоча можна висловити червоне зміщення у швидкості, сьогодні більш поширене використовувати безрозмірну величину z = ?? / ?, де ? — довжина хвилі спокою спектральної лінії, а ?? — її зрушення по довжині хвилі. Коли z позитивний, відстань до об'єкта збільшується, а його довжина хвилі зміщується в бік більш довгих довжин хвиль, відповідних червоному у видимому спектрі. Однак, колиz негативно, відстань об'єкта зменшується, і зрушення в його спектрі в бік більш коротких довжин хвиль, відповідних синьому у видимому спектрі. Отже, позитивне значення z називається величина червоного зміщення, в той час як від'ємне значення z називається фіолетове зміщення.

Мал. 1. Оригінальний сюжет Хаббла про постійну Хаббла. Точки це вимірювання червоного зміщенн і відстані до 24 галактик. Суцільна лінія — це лінійна підгонка до цих 24 точках. Кола є Біннінг цих 24 галактик, причому пунктирна лінія відповідає цим точкам. Хрест є середня швидкість і відстань 22 галактик, для яких індивідуальні вимірювання відстані були неможливі.

Червоне зміщення позагалактичних об'єктів-це сума двох різних ефектів, локального і глобального. Гравітація локальних об'єктів прискорює галактики так, що вони рухаються щодо простору. Для простоти ми можемо назвати це доплеровским рухом, тому що компонент цього руху в нашій прямій видимості, вимірюється через ефект Доплера. Точне (спеціальне релятивістське) рівняння, що зв'язує швидкість з червоним зміщенням для доплерівського руху.

 

 

 

Однак точне рівняння має мало відношення до нашого обговорення, тому що швидкості зірок і великих скупчень зірок, таких як галактики, ніколи не наближаються до c. Для малого z розкладання ряду Тейлора зводить це до простого наближення.

 


Доплерівські рухи галактик зазвичай мають величину від сотень до трохи більше тисяч км / с, в залежності від кількості присутньої місцевої речовини. Вони групуються навколо нульового значення, причому половина доплеровских рухів позитивна, а половина негативна.

В контексті космології глобальний ефект, обумовлений розширенням Всесвіту, набагато важливіше доплерівського компонента. Коли загальна теорія відносності застосовується до Всесвіту, найбільш загальним рішенням є те, що Всесвіт або розширюється, або стискається. Це питання спостереження, щоб визначити, яке рішення є правильним для Всесвіту. Передбачення полягає в тому, що якщо Всесвіт розширюється, то червоне зміщення буде збільшуватися зі збільшенням відстані. З іншого боку, якщо Всесвіт стискається, червоне зміщення буде зменшуватися зі збільшенням відстані. Оскільки постійна Хаббла підтверджує найперше, здається, що Всесвіт розширюється.

 Червоне зміщення через розширення може бути дано просто як:

 

 

 

де a0 — поточний масштабний коефіцієнт Всесвіту, а а — масштабний коефіцієнт в той час, коли випромінює світло, яке ми зараз отримуємо від віддалених об'єктів. Масштабний фактор — це функція часу. Оскільки це червоне зміщення пов'язано з ефектом космології, ми говоримо, що червоні зсуви цієї природи є космологічними. На відміну від доплеровського руху, космічне розширення завжди призводить до позитивного червоного зміщення. Крім того, космічне червоне зміщення збільшується зі збільшенням відстані. Однак з точки зору спостережень неможливо провести відмінність між доплеровським рухом і космологічним червоним зміщенням. Тому неможливо визначити, яка частина червоного зсуву позагалактичного об'єкта обумовлена ??космічним розширенням, а яка — доплеровским рухом. Безсумнівно, в червоному зміщенні найближчих галактик домінує доплеровський рух, в той час, як у червоному зміщенні далеких галактик домінує космічне розширення. На достатній відстані доплеровский рух настільки скромний в порівнянні з космічним розширенням, що нехтувано мало.

Спочатку астрономи і космологи інтерпретували універсальне розширення як доплеровський рух. Однак, це не так. На жаль, багато трактуваннь постійної Хаббла не роблять цієї відмінності, додаючи плутанини. Бо для незначних червоних зміщень (z <,<, 0) немає помітної різниці між правильним трактуванням і неправильним трактуванням. В літературі по творчості, за останні півстоліття, у багатьох дискусіях з космології продовжували плутати космічне розширення з доплерівським рухом. Це гідно жалю, і ми повинні прагнути викорінити цю практику.

Відразу після відкриття Хаббла почалися суперечки про те, що означають червоні зміщення позагалактичних об'єктів. Як визначено вище, космологічні червоні зміщення означають, що Всесвіт розширюється так, що червоні зміщення відображають відстань. Однак деякі задавалися питанням, розширюється Всесвіт, одночасно приймаючи постійну Хаббла, щоб червоні зміщення вказували відстань. Найбільш примітна пропозиція Цвикки «старіння світла» (1929).

Відповідно до цієї гіпотези,непізнаний агент, подорожуючи в космосі, зміщує червоне світло. Чим більше відстань, тим більше червоне зміщення, тому постійна Хаббла вірна, але без розширення Всесвіту. Ця дискусія поступово пішла на спад і відновилася в 1960-х роках з відкриттям квазарів. З тих пір дискусія знову значно ослабла.

Однак в співтоваристві творіння останнього часу залишаються значні сумніви що до космологічності червоного зміщення (наприклад, Ettari 1989, Hartnett 2004a). Серед недавніх креационістів, мабуть, існує плутанина у трьох пов'язаних питаннях:

  1. Розширюється Всесвіт?
  2. Червоні зміщення галактик вказують на відстань?
  3. Червоні зміщення квазара вказують на відстань?

Більшість астрономів відповіли б на всі три питання ствердно. Однак багато креаціоністів відповіли б на одне або декілька з цих питань негативно. Дозвольте мені торкнутися цих питань, починаючи з першого. Опозиція розширення Всесвіту, мабуть, мотивована опозицією моделі великого вибуху. Ймовірно, що якщо Всесвіт не розширюється, то великого вибуху не могло статися. Однак модель великого вибуху — не єдина можлива космологія/космогонія, заснована на розширенні Всесвіту. Наприклад, вічна модель стаціонарного стану також була заснована на розширенні Всесвіту. Що, якщо Всесвіт розширюється? Якщо це так, то відмова від цієї концепції зробила б неможливим розробку біблійної космологічної моделі. Розширення Всесвіту було пророкуванням загальної теорією відносності, однією з найбільш перевірених теорій фізики. Я знаходжу цікавим, що деякі креаціоністи,які, здається, беруть загальну теорію відносності, відкидають передбачення цієї теорії.

Що стосується другого питання, постійна Хаббла, мабуть, показує, що червоне зміщення і відстань пов'язані. За минулі дев'ять десятиліть після першої публікації Хаббла, його постійна неодноразово підтверджувалася неймовірною кількістю різноманітних даних.

 Постійна Хаббла, H0, є кутом нахила постійної Хаббла. Якщо постійна Хаббла справедлива для інших позагалактичних об'єктів (зазвичай інших галактик), то ми можемо використовувати H0 в постійної Хаббла, щоб знайти відстані цих позагалактичних об'єктів. Це питання чистої спостережної науки, тому важко зрозуміти, чому хтось буде сумніватися в цьому.

Третє питання полягає в тому, чи застосовна постійна Хаббла до квазарів, а також до галактик. Це питання виникло в кінці 1960-х років, коли деякі астрономи, прихильні моделі стаціонарного стану, зрозуміли, що відсутність локальних квазарів спростовує модель стаціонарного стану. Багато креаціоністів останнього часу перемогли над роботою тих хто сумнівається (в основному Халтон Арп), не розуміючи програми цих людей. Більш того, багато креаціоністів, які посилаються на роботу Арпа, схоже, думають, що Арп сумнівався в розширенніВсесвіту і що більшість позагалактичних червоних зміщень були космологічними. Навпаки, Арп вважав, що Всесвіт розширюється, інакше його краща модель — стаціонарний стан — не працювала б. І Aрп визнав, що більшість червоних зміщень галактик були космологічними. Швидше, він виступав проти того, що він вважав рабською відданістю космологічним червоним зміщенням. Він вважав, що астрономи помиляються, вважаючи, що червоне зміщення квазарів є космологічним, оскільки він стверджував, що квазари набагато ближче, ніж можна було б припустити по їх червоному зміщенню.

Моя мета тут — розвіяти ці сумніви серед креационістів останнього часу. Я закликаю креационістів відповісти на друге і третє питання ствердно, оскільки для цього є вагомі підстави. Ці спостереження відносно вільні від припущень про минуле. Хоча перше питання є більш теоретичним і може бути предметом філософських припущень, я закликаю креационістів відповісти на це питання ствердно, бо це найкраща інтерпретація даних.

Яке значення H0?

Постійна Хаббла не тільки корисна для знаходження позагалактичних відстаней, вона має величезне значення в космології. Найпростіша інтерпретація постійної Хаббла полягає в тому, що Всесвіт розширюється. Якщо це вірно, то H0 вимірює швидкість розширення. У будь-якому випадку, знання значення H0 життєво важливо. Спочатку Хаббл визначив H0 як 500 км/с /ГДК, але було ясно, що це в кращому випадку попередній результат. Протягом наступних трьох десятиліть значення H0 неухильно знижувалося, поки до 1960-х років його стандартне значення не склало 55 км/с/ГДК, де воно залишалося ще протягом трьох десятиліть.

На початку 1990-х років константа Хаббла піддалася серйозній переоцінці, і вперше її значення було переглянуте у бік підвищення. Сьогодні найкраща оцінка H0 становить близько 70 км/с /ГДК. (Два основних поточних визначення постійної Хаббла становлять 73 ± 2 км/с /ГДК на основі змінних цефеїд і наднових типу Ia і 66,9 ± 0,6 км/с /ГДК на основі космічного мікрохвильового фону CMB.4 Зверніть увагу, що вони не перекриваються, і тепер це визнано однією з основних проблем астрономії і космології. Також зверніть увагу, що перше значення є прямим наглядом, в той час як друге сильно залежить від моделі.)

Чому такий величезний діапазон? Дані червоного зміщення відносно однозначні. Вимірювання червоного зміщення вимагає спектроскопії, що є неефективним використанням світла, що поступає з вже дуже тьмяних джерел в цьому випадку. Це вимагає великої апертури телескопа і чутливих детекторів. Однак, як тільки вимірюються червоні зміщення, немає особливих розбіжностей щодо їх значень. Однак відстань — інша справа. (Дивіться Фолкнер (2013) для обговорення астрономічних методів визначення відстаней). Тригонометричний паралакс, єдиний прямий метод вимірювання зіркових відстаней, занадто обмежений по дальності, щоб бути корисним при визначенні позагалактичних відстаней. Тому астрономи використовують найновіші типу Іа в якості непрямихметодів вимірювання відстаней галактик. Найвідоміша, найновіша — це змінні цефеїди. Багато з ранніх зменшень значення постійної Хаббла були викликані поліпшеним розумінням цих наднових. Наприклад, один з основних низхідних варіантів Н0 був в 1950-х роках, коли астрономи зрозуміли, що є два типи змінних цефеїд. Однак, навіть з сьогоднішньою найкращою технологією, більшостей наднові можна побачити за близько 15 ГДК, визначаючи верхню межу для їх використання.

Це піднімає найскладнішу проблему в вимірі H0. Якщо Всесвіт розширюється, то спостережуване червоне зміщення галактики — це сума її космологічного червоного зміщення, або потоку Хаббла, викликаного розширенням Всесвіту, і доплерівського руху галактики через локальні ефекти гравітації. У той час як компонент потоку Хаббла червоного зміщення завжди позитивний, доплеровській компонент може бути позитивним або негативним. Крім того, в той час як потік Хаббла лінійно збільшується з відстанню, доплеровський рух має коливатися позитивно і негативно навколо середнього значення нуля для будь-якої даної області простору. В результаті в червоних зміщеннях, найближчих галактик домінує доплеровський рух, в той час як в червоних зміщеннях далеких галактик домінує потік Хаббла. Експериментально, потік Хаббла і доплеровський рух невиразні, тому неможливо визначити, яка частина червоного зміщення галактики обумовлена ??потоком Хаббла, а яка — доплеровським рухом.

Мал. 2. Галактика Андромеда (M31), поряд з двома з її набагато менших галактик-супутників. M32 знаходиться зліва від центру M31, в той час як M110 знаходиться в правому нижньому кутку центру M31. Фото надано Гленом і Катріною Фаунтейн.

Кращим прикладом цієї проблеми є галактика Андромеда (M31), показана на мал. 2. При майже 0.8 ГДК M31 є найближчою галактикою будь-якого розміру (як і Чумацький Шлях, це велика спіраль). Припускаючи, що H0 становить 70 км/с /ГДК, ми очікуємо, що потік Хаббла M31 складе близько 50 км/с, але ми також очікуємо, що величина доплеровських рухів M31 перевищить це. Виміряне червоне зміщенняM31 становить — 300 км/с (z = -0.001), негативний знак вказує, що його рух до нас і, отже, є синім зміщенням. Це не дивно, тому що астрономи думають, що М31 і галактика Чумацький Шлях (наша галактика) обертаються навколо одна одної (можливо, зливаючись в майбутньому?). М31 — єдина галактика будь-якого розміру з піднаглядним синім зміщенням (М33, інша прилегла спіральна галактика, також має невелике синє зміщення, але вона менше, ніж Чумацький Шлях і М31). Звідки ми знаємо, що таке типовий доплеровський рух галактик? Більшість галактик знаходяться у великих скупченнях галактик. Чумацький Шлях і М31 незвичайні в цьому відношенні, тому що вони не є частиною великого скупчення галактик. Замість цього ці дві великі галактики, поряд з М33, домінують в локальній групі, що складається з цих трьох галактик і більше 50 набагато менших галактик.

 Червоні зміщення галактик усередині скупчення мають дисперсію в їх червоних зміщеннях з центром в середньому. Ймовірно, середнє є червоний зсув скупчення, в той час як дисперсія дає нам уявлення про типові доплеровскірухи галактик всередині скупчення. На мал.2 показана гістограма червоного зміщення з 42 галактик в скупченні Кома (Abell +1656). Середнє червоне зміщення становить 0,02181, що відповідає швидкості 6540 км/с, а відстань майже в 100 ГДК (встановлене червоне зміщення, засноване на набагато більшій кількості даних, трохи більше, з відповідною трохи великою відстанню). Найбільша різниця в червоному зміщенні галактик показана на мал. 3, одно 0,01614, що відповідає максимальному зсуву швидкості від середнього значення 2 400 км/с. Дисперсія становить 1 000 км/с (Struble and Rood 1999), трохи менше половини 2 400 км/с.

 Найближчим скупченням галактик є скупчення Діви (мал. 3). Скупчення Діви містить більше 1 000 галактик і розташоване на відстані 16,5 ГДК. Знову ж, припускаючи, що H0 = 70 км/с /ГДК, ми очікуємо, що потік Хаббла скупчення Діви буде 1 150 км/с. Це істотно, але, ймовірно, можна порівняти з дисперсійною швидкістю Галактик з накопиченням Діви. Тому скупчення Діви не можна використовувати безпосередньо для визначення H0 (проте його можна використовувати длякалібрування більш віддалених скупчень). Скупчення Діви тягнеться приблизно на 16° по небу, що відповідає діаметру 4,5 ГДК. Якщо скупчення сферичне, то відстані між його членами становлять 12-21 ГДК. Це поміщає членів на ближній стороні скупчення в межах діапазону більшості наднових, в той час як ті, що на дальній стороні, ймовірно, знаходяться поза нашої здатності виміряти їх відстань більшістю наднових. Всі ці фактори повинні бути враховані при встановленні належного зв'язку між червоним зміщенням і відстанню між цими галактиками.

 

Мал.3

 Центральний регіон скупчення Діви. Фото: Wikimedia Commons: Kees Scherer.

 Однак, існує набагато серйозніша проблема. Скупчення Діви настільки потужне, що його гравітація притягує все на значну відстань, включаючи членів локальної групи. Отже, майже напевно існує доплеровській компонент синього зміщення для червоного зміщення, яке ми вимірюємо для скупчення Діви. Інші прилеглі галактики, що не входять в скупчення Діви, для яких ми можемо визначити відстані надновими, притягуються до скупченняДіви, майже напевно забруднюючи їх виміряні червоні зміщення, відносно великими доплерівськими рухами в порівнянні з їх компонентами потоку Хаббла. «Як правильно виправити ці труднощі?» — ця тема була джерелом деяких дебатів про значення H0.

В ідеалі можна було б визначити H0, вимірюючи червоне зміщення і відстані до галактик, настільки далеких, що їх доплеровская складова несуттєва в порівнянні з їх Хаббловскою складовою потоку єдина наднова досить яскрава для цього, — це найновіша типу Ia. Однак у цій надновій є своя унікальна проблема. Наднові типу Ia — відносно рідкісні випадкові події, тому ймовірність побачити їх в будь-якій галактиці досить низька. Тому протягом деякого часу цей метод був дуже обмежений. Проте, досягнення в області комп'ютерних технологій зробили метод, наднових типу Ia для пошуку позагалактичних відстаней, можливим.

Роботизовані телескопи середнього розміру зазвичай роблять знімки тисяч галактик щоночі, і коли калібрувальні зображення автоматично вичищуються, всі інші об'єкти є надновими. Ці виявлення викликають оповіщення для набагато більших телескопів, які можуть додатково досліджувати, чи є виявлені наднові типу Ia, вимірюють максимальну яскравість будь-яких кандидатів і вимірюють червоне зміщення галактик-господарів. Протягом останніх 25 років цей метод використовувався для виявлення червоних зміщень і відстаней багатьох галактик в широкому діапазоні відстаней і червоних зміщень. Майже всі ці вимірювання виходять за межі того, що доплеровськікомпоненти значні, тому що спостерігаються червоні зміщення, майже повністю є потоком Хаббла. Тому ставлення Хаббла, засноване на наднових типу Ia, дуже надійно. Ця робота була основним методом визначення в даний час прийнятого значення H0, що становить трохи більше 70 км/с /ГДК.

Поява квазарів

Вивчення позагалактичної астрономії зазнало істотних змін на початку 1960-х років з відкриттям квазарів (або QSOs, що означає квазізіркові об'єкти). Радіообстеження неба в 1950-і роки виявили безліч джерел радіовипромінювання. Однією з перших завдань було ідентифікувати оптичні аналоги цих виявлених об'єктів.

Багато оптичних аналогів виявилися туманностями або галактиками. Деякі радіоджерела не мали очевидних оптичних аналогів. Зрештою оптичні аналоги деяких джерел радіовипромінювання були ідентифіковані як слабкі блакитні зірки. Найяскравіша з цих «радіозірок», 3C 273 (273-я запис в третьому Кембриджському каталозі джерел радіо), була додатково досліджена в 1963 році (мал. 5). Найбільш помітними особливостями його спектра виявилися лінії випромінювання серії Лаймана, зміщені майже на 16% (z = 0,158). Припускаючи H0 = 70 км/с /ГДК, відстань становить майже 700 ГДК (хоча значення H0 в той час, 55 км/ГДК, маю на увазі більшу відстань). 3C 273 був одним з об'єктів з найбільшим червоним зміщенням і, отже, найбільшою відстанню (під час відкриття 3C 273 найвіддаленішим відомим об'єктом була радіо-галактика 3C 295 з z = 0,461, такого не було до відкриття в 1964 році 3C 147, з z = 0,545, що квазар був найвіддаленішим відомим об'єктом). Це відстань і виміряна видима величина 3C 273 вказували на те, що вона була приблизно в 100 разів яскравіше, ніж яскрава галактика, така як М31, галактика, яка містить майже трильйон зірок.

Іншими словами, 3С 273 затьмарює більш декілька десятків трильйонів зірок. Ще більш примітно, що 3C 273 варіюється по яскравості в масштабах десятиліть і навіть декількох днів. Зміна яскравості вимагає поширення деякого сигналу, пов'язаного з фізичною причиною зміни. Найшвидший можливий сигнал — це світло, але фізичні механізми зазвичай змушені рухатися повільніше світла. Тому об'єкт не може змінювати яскравість в масштабі часу, що перевищує його розмір, виражений в відстані переміщення світла. Тому, найбільше, 3C 273 — це кілька світлових днів у діаметрі. Це робить його максимальний розмір трохи більше, ніж Сонячна система. Його фактичний розмір, ймовірно, набагато менше.

 

Мал. 4

 3С 273, перший відкритий квазар. Фото: ESA / Hubble &, NASA.

Це відразу ж поставило питання про те, якими силами мають квазари. Було очевидно, що звичайних об'єктів, таких як зірки, недостатньо. Незабаром виникло припущення, що квазари харчуються надмасивними чорними дірами. Наше розуміння тільки зароджувалося в 1960-х роках (Джон Уілер придумав термін «чорна діра» в 1967 році).

Деякі люди, які висловлюють сумніви в космологічному червоному зміщенні для квазарів, критикують цей механізм, хоча часто неясно, мотивовано це більше для підтримки сумнівів в космологічному червоному зміщенні, ніж через справжнє занепокоєння про механізм. У всякому разі, деталі цього механізму були значно конкретизовані за останні півстоліття, до цієї теми я повернуся пізніше.

Незабаром були виявлені додаткові квазари з ще більшим червоним зміщенням, і число відомих квазарів різко зросла за останні півстоліття. Самим останнім вичерпним каталогом квазарів є каталог Хьюїтта і Бербідж (1993), заповнений до кінця 1992 року. Їх список містить 7315 об'єктів, в тому числі близько 90 об'єктів BL Lac, які здаються пов'язаними з квазарами. Очевидно, цей список застарів.

Зовсім недавно V?ron-Cetty і V?ron (2010) склали список з 133 336 квазарів. Як і слід було очікувати, відкриття квазарів продовжувалося протягом останніх 25 років, і число відомих квазарів сьогодні набагато більше. Наприклад, дослідження цифрового неба Слоана (SDSS) привело до відкриття багатьох квазарів. SDSS, яка працює з 2000 року, використовує спеціальний 2,5-метровий оптичний телескоп для вичерпної зйомки зображень і червоного зміщення позагалактичних об'єктів. SDSS охоплює близько 35% небесної сфери. Майерс та ін. (2007) відібрали близько 300 000 квазарів фотометричного класу з четвертого випуску даних SDSS. Багато з цих ідентифікацій, ймовірно, були помилковими. У той час як квазари спочатку були, і до сих пір остаточно ідентифікуються по їх великим червоним зміщенням і крапковому вигляду, квазари, як відомо, дуже сині. Тому найпростіше ідентифікувати квазари по їх синього кольору за допомогою фотометрії, яка є набагато  ефективнішим використанням світла в телескопі, ніж спектроскопія. Однак, цей метод, як правило, включає інші квазар об'єкти.

Зовсім нещодавно Shen і співавтори (2011) каталогізував 105 783 «боніфіцірованних» квазара з сьомого випуску даних SDSS. Якщо квазари випадковим чином розподілені по небу (це повинно бути чітко, якщо квазари знаходяться накосмологічних відстанях), і якби SDSS були поширені на всю небесну сферу, він виявив би понад 300 000 квазарів. Якщо SDSS повна (а це не так), то в середньому на квадратний градус неба припадає понад семи квазарів. З огляду на консервативні оцінки, які використовуються тут, фактична двовимірна щільність квазарів в небі, ймовірно, набагато вище. Ця щільність буде важлива пізніше.

При великій кількості відомих квазарів астрономи добре розуміють загальні характеристики квазарів. Про деякі з них я розповім пізніше. Крім того, були встановлені і неодноразово побито рекорди для квазарів. Одна з цікавих записів — крайності в червоному зміщенні. В даний час ULAS J1342 + 0928 є рекордсменом за найбільше червоне зміщення з z = 7.54. Квазар 3С 454.3 є найвідомішим об'єктом у Всесвіті. Його світність майже 100 раз, ніж 3C 273. Його червоне зміщення становить 0,86.

Відкриття квазарів відродило і переорієнтувало дискусію про природу позагалактичних червоних зміщень. Велика частина дебатів раніше була присвячена джерелу червоного зміщення. Як уже згадувалося раніше, найпростіша інтерпретація постійної Хаббла полягає в тому, що Всесвіт розширюється. Універсальне розширення було передбачене ранніми космологами (наприклад, Де Сіттера, Фрідманом і Леметром), які застосували загальну теорію відносності до Всесвіту, до, або приблизно в той же час, коли Хаббл відкрив постійну Хаббла. Після відкриття Хаббла деякі астрономи і фізики запропонували альтернативне пояснення, наприклад гіпотези Цвикки про старіння світла.

Ця гіпотеза припускала, що світ природним чином втрачає енергію при поширенні на великі відстані, причому кількість енергії пропорційно відстані. Механізм, за яким це сталося, так і не був встановлений. Зверніть увагу, що ця альтернатива відкинула розширення, що було рівнозначно відмові від загальної теорії відносності, на якій заснована інтерпретація постійної Хаббла, як розширення. Це альтернативне пояснення червоного зміщення брало реальність постійної Хаббла, яке складається в переконанні, що червоне зміщення є космологічним, як я його визначив. Однак термін «космологічне червоне зміщення» сьогодні зазвичай має на увазі не тільки прийняття того, що червоне зміщення точно вказує відстань, але і віру в те, що Всесвіт розширюється.

До 1960-х років це розуміння космологічних червоних зміщень стало майже універсальним. Однак на той час уже сформувалися дві протилежні школи космології. Один з таборів дотримувався моделі великого вибуху, вірячи, що Всесвіт раптово з'явився, в кінцевому минулому в дуже щільному, гарячому стані, з якого він розширювався та охолоджувався, щоб стати Всесвітом, який ми бачимо сьогодні.

Інший табір стверджував вічність Всесвіту, що Всесвіт завждиіснував у розширюваному стані і завжди буде існувати. Ця стаціонарна модель, як її стали називати, вимагала спонтанного створення матерії для підтримки постійної середньої щільності у Всесвіті в міру її розширення, тому іншою назвою цієї моделі була теорія безперервного створювання. Одне з фундаментальних відмінностей між цими двома космологічними моделями полягає в тому, що Всесвіт великого вибуху має історію, в той час як стаціонарний Всесвіт — немає.

Величезні відстані, з якими стикається позагалактична астрономія, наводять на думку про час, обернений назад. Тобто, якщо об'єкт знаходиться на відстані мільярда світлових років, ми зараз розглядаємо його таким, яким він існував мільярд років тому, а не таким, яким він існує сьогодні. Оскільки стаціонарний Всесвіт не змінюється з часом, то не буде систематичних змін у тому, що ми бачимо на великих відстанях. Але оскільки Всесвіт великого вибуху змінюється з часом, ми очікуємо змін на великих відстанях з відповідним часом оглядання назад.

Квазари представили стаціонарну модель з проблемою кризових пропорцій. Немає квазарів з низьким червоним зміщенням, що, якщо червоне зміщення космологічне, передбачає, що квазари не існують локально. Крім того, протягом чотирьох років після їх відкриття було показано, що щільність квазарів збільшується зі збільшенням відстані. Це говорить про те, що квазари були в достатку в минулому, але відносно рідкісні сьогодні, маючи на увазі, що Всесвіт має історію.

Отже,існування квазарів, якщо їх червоне зміщення є космологічним, спростовує теорію стаціонарного стану. Тому не дивно, що найсуворіші критики червоних зміщень квазарів, є космологическими (наприклад, Arp, Burbidge і Hoyle), також були прихильниками моделі стаціонарного стану.

У 1965 році, на півдорозі між відкриттям квазарів і визнанням їх значення для історії Всесвіту, було відкриття космічного мікрохвильового фону (CMB). У той час як CMB часто приписують загибель моделі стаціонарного стану, ймовірно, це був один-два удари CMB і історичні наслідки квазарів, які зробили цю модель. Головні противники червоних зміщень квазарів, які були космологическими, померли, і разом з ними помер і великий ентузіазм з приводу цієї опозиції.

Креаціоністи прийшли до цієї дискусії трохи пізніше, але багато креаціоністів довго критикували ставлення Хаббла (Bouw 1982, DeYoung 1983, Ettari 1988). Мотивація, мабуть, була опозицією космології великого вибуху. Вважається, що якщо Всесвіт не розширюється, то модель великого вибуху не може бути істинною. Це вірно, але прийняття розширення Всесвіту не обов'язково призводить до моделі великого вибуху. Наприклад, модель стаціонарного стану також ґрунтувалася на універсальному розширенні.

Що, якщо Всесвіт дійсно розширюється? Якщо ми відкинемо це відразу, то у нас немає ніякої надії встановити правильну біблійну космологію. Інші відповіді недавніх креационістів, мабуть, визнають реальність постійної Хаббла, але намагаються пояснити його іншими засобами, ніж універсальне розширення (Bishard 2006, Hartnett 2002 2005d, 2011a, 2011b, Oard 1987, Repp 2003). Багато що з цього було зосереджено на альтернативних поясненнях високих червоних зсувів квазарів (Worraker 2006). Наприклад, Хартнетт припустив, що постійна Хаббла є результатом розтягування простору Богом.

Неясно, що рухає цим мисленням. Деякі з цих авторів, мабуть, не розуміють, що відмова від космічної експансії рівнозначна відмові від загальної теорії відносності. Креаціоністи часто використовують можливість квантування червоного зміщення, як доказ того, що ми знаходимося в центрі Всесвіту (Humphreys, 2002). Між іншим, в цій статті Хамфриз висловив думку, що, провівши багато років проти вселенської експансії, як причини червоних зміщень, він врешті-решт прийшовдо прийняття якоїсь форми експансії як причини. Однак багато інших креаціоністів останнього часу не прийшли до такого висновку. Отже, деякі з них висловлюють сумніви щодо реальності постійної Хаббла і космологічних червоних зміщень, одночасно приймаючи галактоцентричні слідства квантованих червоних зсувів, не усвідомлюючи властивого протиріччя цих двох позицій. Більша частина цього обговорення червоного зміщення, в літературі про творіння,зосереджена на природі квазарів. Наприклад, Хартнетт (Hartnett, 2003 2004a, 2004b, 2005c) стверджує, що квазари викидаються з ядер щодо близьких галактик і, отже, набагато ближче, ніж зазвичай думають (це дуже схоже на те, що стверджував Aрп, хоча і посилаючись на інший механізм — Хартнетт передбачає, що ми можемо бути свідками створення цих об'єктів на четвертий день), багато з цього здається заплутаним, тому цей огляд червоних зміщень і квазарів у науковій літературі про створення так необхідний.

Робота Хелтона Арпа

Ключем до цієї дискусії є робота покійного астронома Хелтона Арпа. На початку своєї кар'єри Арп відзначився, як гострий спостерігач, справжній гігант в області астрономії спостережень. Найбільш помітною публікацією Aрпа була його «Атлас своєрідних галактик» (Arp 1966). Однак незабаром Арп зосередив свою увагу на питанні  космологічних червоних зміщень. Він активно займався цією роботою протягом двох десятиліть, але до 1980-х років більшість астрономів прийшли до висновку, що робота Aрпа безглузда, і вона займає цінний час при використанні великого телескопа, яке в іншому випадку можна було б використовувати для більш продуктивних досліджень. Це призвело до того, що директора Паломарскої обсерваторії і Національної оптичної астрономічної обсерваторії спільно інформували Арпа про те, що йому більше не буде надано час для використання телескопа ні в одній з установ для продовження цієї роботи. Арп міг займатися іншими видами досліджень, але не тією роботою, якій присвятив своє життя.

Оскільки інших відповідних обсерваторій у нього не було, Арп вважав цей крок обурливим. Він вийшов у відставку і зайняв посаду в Інституті астрофізики Макса Планка в Німеччині, де він залишався до кінця свого життя. Зрозуміло, що цей випадок озлобив Aрпа, і він поділився своїми думками про це, а також роботою свого життя в двох книгах, спрямованих на аудиторію популярного рівня (Arp 1987, 1998). ці дві книги добре відомі креаціоністам останнього часу, які сумнівають

Написати коментар