Preprint (12.10.2002)
Date: Sat, 12 Oct 2002 10:45:18 GMT
From: redshift0@narod.ru (Alex Chepick)
Organization:
Newsgroups: sci.physics, sci.astro,
alt.sci.physics.new-theories
Subject: decreasing of the value H0
Key words: Hubble Constant
- - - - - - - -
Почему
растёт параметр Хаббла?
Чепик А.М., Нижний Новгород
12.10.2002
(Статья опубликована в ж." Spacetime & Substance" №4(14)-2002,p.181)
Абстракт
Увеличение во времени параметра Хаббла объяснено с позиции статической модели Вселенной; также показано, почему измерения константы Хаббла дают теперь и будут давать в будущем её уменьшение.
1. Введение
В 1995 году, когда еще модели Вселенной с уменьшающейся скоростью роста масштабного фактора считались наиболее вероятными, Тамман [1] сделал предсказание, что к 1 июля 2007 года будет установлено точное значение константы Хаббла: H0=55 км/с/Мпк. Это утверждение базировалось на ограничении на возраст Вселенной, и на замеченном уменьшении величины константы Хаббла от измерения к измерению. Константа Хаббла вела себя неправильно, не укладываясь в принятые модели Вселенной с нулевой космологической константой.
Но в самом
конце ХХ века две независимые группы исследователей под руководством С.
Перлмуттера [2, (далее P1998)] и У. Фридмана [3, (далее F2000)] обнаружили явление ускоренного расширения Вселенной.
Этот неожиданный результат получился в качестве следствия доказанного увеличения во времени параметра Хаббла, что заставило ученых вспомнить идею Эйнштейна о ненулевой космологической константе и искать её объяснение.
Указанный
вывод был сделан на основе теории Большого Взрыва (БВ). Между тем, вывод именно
о таком поведении параметра Хаббла легко следует из модели статической
Вселенной.
2. Константа Хаббла в расширяющейся Вселенной
В таблицах 6,9,10 [F2000] можно увидеть, как параметр Хаббла уменьшается с ростом расстояния до оцениваемых объектов, что соответствует росту параметра Хаббла во времени. Выразим параметр Хаббла H(t) через масштабный фактор a(t): H(t)= a'(t)/a(t), где t – время, прошедшее с момента Большого Взрыва. Константа Хаббла есть значение параметра Хаббла в настоящий момент t0: H0=H(t0). Рост H(t) говорит о том, что масштабный фактор должен не просто увеличиваться, а увеличиваться с ускорением. В свою очередь, ускоренный рост масштабного фактора говорит о бесконечном расширении Вселенной, без перехода в стадию сжатия. Это ставит вопрос перед космологией не только о том, что было до и во время Большого Взрыва, но и что будет потом, так как теперь представление о возможной цикличности существования Вселенной уже не проходит.
К тому же появился вопрос о причинах, порождающих ненулевую космологическую константу. Попытка объяснить её действие с помощью Эффекта Казимира не проходит, так как совершенно непонятно, как сила Казимира влияет на метрику пространства и увеличивает масштабный фактор, то есть изменяет измеряемое расстояние между объектами, в то же время не сдвигая с места сами эти объекты. А если объекты сдвигаются, то какой же энергией должны обладать эти силы, чтобы далекие галактики двигались относительно нас с околосветовой скоростью. К тому же нет доказательства того, что больший «объем» вакуума даст более сильный Эффект Казимира. А именно это должно выполняться для предполагаемого действия космологической константы.
И еще одно замечание – о стационарности орбит. В частности, стационарность орбиты Земли необходимо нужна для существования жизни на нашей планете. Ясно, что скорость изменения a'(t) масштабного фактора a(t) не равна нулю, так как параметр Хаббла не равен нулю. То есть масштабный фактор – переменный. Если расширение пространства – явление всеохватывающее, то для нейтрализации этого расширения в атомах, телах, планетных системах и галактиках электромагнитные и гравитационные силы должны строго соответствовать изменению масштабного фактора a(t)>1. Предположим, например, что в некоторый момент мы имеем стационарные орбиты в некоторой планетной системе, в которой действует масштабный фактор a(t)= const >1. При этом стремление к увеличению радиуса орбит компенсируется большей, чем в случае a(t)=1, величиной гравитационной константы G. Но если масштабный фактор – переменный, то никакой значение G не сможет обеспечить стационарность орбит планет в этой звездной системе, так как переменное увеличение радиуса орбиты приводит к переменному уменьшению силы притяжения, что не может быть скомпенсировано никаким постоянным значением G. То есть, орбита планеты должна быть нестационарной. А поскольку это не так, то масштабный фактор не может изменяться (так как его действие не будет скомпенсировано) в пределах гравитационного поля, по крайней мере, там, где сила притяжения направлена на один центр масс и могут существовать циклические орбиты (поэтому мы видим, что галактики не расширяются).
В таблицах 1,2 [Р1998] приведены фактические данные о красных смещениях и звездных величинах Сверхновых типа Ia в пике их светимости. Именно эти данные позволили Перлмуттеру заявить о неожиданном поведении параметра Хаббла в зависимости от красного смещения. Аналогичные данные из таблиц 6,7,9,10 [F2000] подтвердили этот вывод. В частности, в статье Р1998 было замечено, что «Сверхновые в красном смещении z = (0.3-1.0) дают в среднем на 0.28 mag большее расстояние, чем ожидаемое» (подразумевалось Λ=0). Это эквивалентно приему энергии меньшей, чем расчетная, от объекта, находящегося на заданном удалении (расстоянии или красном смещении).
Рассмотрим подробнее формулу светимости: E= L
/ (R02
ψ2(z) K(z)A(z)),
где E – принимаемая мощность потока энергии , L – светимость объекта, R0=c/H0, R0ψ(z) - метрическая функция расстояния (зависит от выбранной модели), K(z) – К-коррекция, A(z) –коэффициент поглощения.
Так как энергии от далекого объекта приходит меньше
расчетной (для конкретного z ), то приходится считать, что расчетное
расстояние R0=c/H0 должно быть больше, но
для этого приходится уменьшать H0. Вот и получаем не только
увеличение H(t) со временем, но и
уменьшение значения H0
.
Так как мы, стремясь увеличить точность определения H0, стараемся увеличить объемы выборок, то для этого приходится брать всё более далёкие объекты (со временем возможности астрономов растут). Но более далёкие объекты дают меньшее значение H0, что сказывается при усреднении результатов измерений. Следовательно, этот процесс "уменьшения константы H0" будет продолжаться до тех пор, пока используется теория БВ с Λ=0.
3. Константа Хаббла в статической Вселенной
Формула зависимости расстояния RS от красного смещения z в статической Вселенной имеет вид:
RS(z)=c/H0
ln(z+1)
Вывод этой формулы в своих статьях дают многие авторы: Цвикки (1929)[4], Хаббл (1932 г.), Вейник (1969 г.), ЛаВиолетт (1986 г.)[5], Н.А. Жук (1989)[6], и др.
Проанализируем эту зависимость. В статической Вселенной RS(z) не ограничено. А для любой модели Большого Взрыва RBB(z) упирается в предел: RBB(z) < c/H0. Для z=0 выполняется соотношение: RS(0)=RBB(0)=0. Для малых z выполняется соотношение: RS(z)=RBB(z)=zc/H0. Следовательно, RS(z)>RBB(z) для z>0.
Последнее неравенство показывает, почему видимая светимость объектов и должна увеличиваться в статической Вселенной по сравнению с БВ.
Более того, этот вывод верен для любой модели БВ, так сделан без конкретизации величины космологической константы. Следовательно, и вывод об "уменьшении константы H0" будет верен до тех пор, пока используется теория БВ с любой Λ.
Расчет увеличения расстояния (в звездных величинах) для SNe Ia в статической Вселенной по сравнению с моделью БВ с Λ=0 , Ω=1 по метрической формуле Маттига RBB(z)=2(c/H0)[1- (z+1)-1/2] дал для z = (0.3-1.0) в среднем на 0.26 mag большее расстояние.
4. Выводы
1. Расчетное увеличение звездных величин SNe Ia в статической Вселенной по сравнению с моделью БВ с Λ=0 , Ω=1 для z = (0.3-1.0) совпало с фактическим.
2. Сверхновые в красном смещении z = (1.0-1.5) дадут в среднем на 0.13 mag большее расстояние, чем ожидаемое для Λ>0 (на 0.43 mag большее расстояние, чем ожидаемое для Λ=0).
3. Вывод об "уменьшении константы H0" будет верен до тех пор, пока используется теория БВ с любой Λ.
Литература
1.
Tammann
G.A. “The Hubble Constant : A Discourse.” 1996PASP..108.1083T
2.
Astro-ph/ 9812133 v1 8 Dec 1998 “MEASUREMENTS OF Ω AND Λ FROM 42 HIGH-REDSHIFT SUPERNOVAE”, S.
Perlmutter et all,
(P1998).
3.
Astro-ph/ 0012376 v1 18 Dec 2000. “Final
Results from the Hubble Space Telescope Key Project to Measure the Hubble
Constant” Wendy L.
Freedman et all, (F2000).
4.
Zwicky,
F., 1929, Proc. Nat. Ac. Sc., Washington, 15, 773.
5.
LaViolette,
P. A., 1986…301:544L
6. Жук, Н.А., “Космология”, Харьков: АО «Модель Вселенной»,2000
Why the Hubble parameter
grows up?
Chepick A.M., Nizhni Novgorod
12.10.2002
Abstract
The increase during time of the
Hubble parameter is explained from the point of view of the state universe
model. Also it is demonstrated why measurements give now and will give in
future a decreasing of the Hubble constant.
- - - - - - - -
Последняя коррекция 22.11.2002 22:18