- PVSM.RU - https://www.pvsm.ru -
Нас всех окружают оптические иллюзии. Например, рельсы сходятся на горизонте, фактически оставаясь параллельными. Из-за перспективы вообще всё, что расположено ближе, кажется большим, чем оно есть на самом деле. Но никто же (кроме маленьких детей) не заявляет, что может взять в руку Солнце. Более того, наш
Однако данный принцип не сработал в галактической астрономии и там принято правило «что вижу, то и есть на самом деле». Хотя на самом видном месте, практически в самом начале словаря находится определение для «аберрации света звёзд». Например, в Большом Энциклопедическом словаре [2] определение выглядит так:
3) Аберрация света в астрономии — изменение направления светового луча из-за движения источника и приемника света друг относительно друга. Аберрация света вызывает смещение видимого положения светила на небесной сфере.
Ну и что такого, ведь все эффекты аберрации уже учтены. Суточная, из-за вращения Земли вокруг своей оси, годовая, из-за вращения Земли вокруг Солнца, и вековая — из-за вращения Солнечной системы вокруг центра Галактики.
Господа астрономы забыли, что галактики не являются точечными объектами. Например, Туманность Андромеды занимает на небосводе 3,2 градуса. Что больше углового размера Луны более чем в шесть раз. Но даже если угловой размер галактики составляет всего лишь секунды угловой дуги, её всё равно не стоит считать точечным источником света, и всё из-за аберрации.
Дело в том, что звёзды имеют собственное, и довольно значительное, движение в своих галактиках. Пусть проекция скорости некоторой звезды на картинную плоскость равна V. Тогда аберрация приведёт к отклонению изображения этой звезды на угол f, который может быть вычислен как tg f = — V / c. (Примечание: релятивистская формула несколько более громоздка, но для случая V << c, она приближённо даёт тот же результат с высокой точностью).
Например, для случая 300 км/с (что равно примерно 1/1000 от скорости света), мы получим величину 3,4 минуты дуги, и эта величина является постоянной и не зависит от расстояния до галактики. Если бы галактики находились в не расширяющемся евклидовом пространстве, то по мере увеличения дистанции, в полном соответствии с законами перспективы, их угловой размер бесконечно уменьшался бы, а аберрационные искажения, вызванные собственными движениями их звёзд, оставались неизменными.
Но, вместо того, чтобы принять к сведению эти факты, и признать изначально, что наблюдаемые форма и угловые размеры галактик существенно отличаются от истинных, а сами галактики находятся в пространстве с обычной метрикой, господа астрономы и астрофизики решили, что галактики устроены именно так, как они выглядят, а прочие эффекты объяснили космологическим расширением пространства. В результате имеем то, что имеем. Едва ли не каждый день астрономы вываливают на наши (и свои) головы кучу новых необычных открытий, настолько противоречащих друг другу и устоявшейся картине мира, что уже пора звать админа. Но ничего не происходит, и к кривому зданию налепляются очередные заплатки, подставляются то тут палка, то здесь шуруп — лишь бы не рухнуло. То придумают Тёмную Материю, то добавят Тёмной Энергии, и всё равно как-то не очень сходится.
Для того чтобы увидеть наглядно, какие именно аберрационные искажения мы сможем наблюдать в далёкой галактике, в зависимости от дистанции и угла наклона галактики к лучу зрения, я сделал простенькое приложение [3]. Изначально предположим, что галактика имеет форму диска радиусом 100 тыс. св. лет (наша Галактика, кажется, поменьше, но это не существенно), и состоит из звёзд и парных звёздных систем, движущихся примерно в одной плоскости по круговым орбитам вокруг общего центра масс. При этом строго (так проще) соблюдая законы механики Ньютона, т.е. скорость каждой такой звёздной системы можно посчитать по формуле:
Чтобы не вводить в рассмотрение массу галактики, примем, что скорость для звезды на среднем расстоянии 50 тыс. св. лет от центра равна 100 км/c, воспользуемся более простой формулой V = 100 * sqrt(50000/R). Кроме того, учтём, что в двойных системах каждая компонента может иметь свою текущую скорость, но проекция этой скорости W на картинную плоскость имеет скорее случайное значение, ввиду неизвестной (и случайной) ориентации нормали к плоскости эклиптики этой системы, и множества других характеристик. Поэтому будем просто варьировать максимальное значение для скорости W.
В результате, мы получим первые следствия. Во-первых, диск из звёзд, изначально не имеющий никаких особенностей, приобретает форму спирали — если мы наблюдаем его под достаточно острым углом (менее 30 градусов к лучу зрения).
Причём, спираль эта имеет несколько меньшую приплюснутость, чем оригинальный эллипс (слева). В результате, вполне возможно, что спиральная галактика, кажущаяся повёрнутой к нам под прямым углом (так, что мы видим её плашмя), на самом деле имеет достаточно острый угол с лучом зрения до 30 градусов. Что приводит к иллюзии спиральных рукавов по причине аберрационного смещения даже в кажущейся расположенной к нам плашмя галактике.
Кстати, пара фактов. В различных источниках процентное количество спиральных галактик указывается различное. Достаточно долго, например, считалось, что таких около трети. Что хорошо согласовывается с углом 30 градусов, после которого спирали перестают наблюдаться. Второй момент: большинство оставшихся составляют эллиптические галактики. Но есть и здесь странность: эллиптических галактик с эксцентриситетом больше 0,7 не существует. В данной модели и эта странность хорошо объясняется тем, что слишком сплюснутые эллиптические галактики визуально выглядят как спиральные. А точнее, все галактики — дисковые, а их вид (спиральная или эллиптическая) зависит в основном от угла наклона, под которым мы на неё смотрим.
И еще пара фактов. Ближайшие спутники Млечного Пути, галактики Большое и Малое Магелланово Облако относят к спиральным класса S0. Т.е., у них все характеристики распределения вещества соответствуют спиральным галактикам, но вот только спирали в них почему-то не образовались. Ну как почему — эти галактики слишком близко расположены, влияние аберрации света звёзд слишком мало, чтобы начать своё «светлое» дело (ну не тёмное же, о тёмном чуть ниже).
Теперь перейдём к самой больной теме. Это ужасно, но не учёт аберрации света звёзд в далёких галактиках привёл науку к неверным выводам о распределении вещества. Дело в том, что спиральность — это не единственная, и даже не основная иллюзия, вызываемая эффектом аберрации. Самое важное то, что в наблюдаемой картинке внутренняя часть галактики в значительной степени «выплеснулась» во внешние её области.
На рисунке приведена кривая вращения типичной спиральной галактики: предсказанная (A) и наблюдаемая (B)
Скорости движения вещества, измеренные для внешних слоёв галактики, относятся, как оказалось, к её внутренней части. В результате, астрономы получили проблему кривой вращения: галактики вращаются как твердотельные тарелки, а почему — никто не может объяснить. Что только не предлагали, но в итоге стали искать Тёмную Материю. И так понравилась идея, что теперь этой ТМ затыкают все дыры в астрофизике, физике, астрономии, какие только найдут. Затупилась бритва дядюшки Оккама.
Вторая по значимости проблема, это несоответствие углового размера галактик их красному смещению. Если красное смещение принято считать усреднённой характеристикой расстояния до галактик, то наблюдаемые угловые размеры этому расстоянию соответствуют совершенно нелинейно. Что, разумеется, не может происходить в Евклидовом пространстве. Но, вместо того, чтобы поискать решение в оптических явлениях, господа астрофизики привлекли космологию. И как удачно получилось: заодно и дополнительное подтверждение для расширяющейся после Большого Взрыва Вселенной получили.
Изображение получено с ресурса: http://www.astronet.ru/db/msg/1166765/node31.html [4]. Представляет график видимого углового размера галактики диаметром 10 кпк (тэта) в зависимости от красного смещения z для разных космологических моделей.
Ко этим двум основным проблемам, возникающим из-за недооценённости эффекта аберрации, я бы добавил до кучи:
И кто знает, что еще там можно накопать. Но для начала придётся:
В заключение, хотелось бы напомнить господам астрономам, что именно их наука имеет замечательные традиции по игнорированию всех неугодных альтернативных фактов. Достаточно вспомнить знаменитое «камни с неба не падают». Не хотелось бы, чтобы повторилась история с небесными камнями и в отношении столь странно забытого эффекта галактической аберрации.
Да, и теперь вы тоже знаете, что всё небо усеяно миражами. Спиральные и эллиптические, а теперь ещё и пушистые, или сверх-рассеянные галактики — это оптическая иллюзия. Но она может быть полезна, если знать, что это всего лишь оптический эффект. Не надо брать Солнце в руки. Пора взрослеть.
Автор: v1kladov
Источник [5]
Сайт-источник PVSM.RU: https://www.pvsm.ru
Путь до страницы источника: https://www.pvsm.ru/fizika/91416
Ссылки в тексте:
[1] мозг: http://www.braintools.ru
[2] Большом Энциклопедическом словаре: http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc3p/45134
[3] простенькое приложение: http://http://sourceforge.net/projects/galaxyaberration/
[4] http://www.astronet.ru/db/msg/1166765/node31.html: http://www.astronet.ru/db/msg/1166765/node31.html
[5] Источник: http://geektimes.ru/post/251320/
Нажмите здесь для печати.