Учеными Астрокосмического центра Физического института им. Лебедева (АКЦ ФИАН) предложен новый способ исследований крупномасштабной структуры Вселенной путем определения пекулярных скоростей по собственным движениям галактик относительно неподвижных фоновых объектов. Знание пекулярных скоростей позволит получить точные данные о распределении массы во Вселенной, о расстояниях до других галактик и о космологической постоянной Хаббла.
Известно, что все галактики подчиняются закону общего Хаббловского разбегания в контексте теории "Расширяющейся Вселенной". Однако если бы Вселенная подчинялась исключительно этому закону, то не существовало бы галактик. Факт неоднородного распределения массы во Вселенной говорит нам о геометрическом нарушении закона Хаббла. В связи с этим можно сказать, что на скорость движения галактик влияет не только закон Хаббла, но и отклонения от него, связанные с крупномасштабной структурой Вселенной. В космологии часть скорости, зависящая от структуры, называется пекулярной.
Измерение скорости для расчета космологических расстояний осуществляется сегодня с помощью эффекта Доплера, определения лучевой скорости по смещению линий спектра. В случае, когда объект удаляется - наблюдается красное смещение линий спектра. Однако данный метод позволяет узнать только общую радиальную скорость. Точное же разделение этой полной скорости на Хаббловскую и пекулярную части является важнейшей нерешенной до сих пор задачей космологии. Ее решение как раз и было предложено сотрудниками АКЦ ФИАН В.Н. Лукашем и С.В. Пилипенко.
"До сих пор точных методов разделения космологии и структуры не было. Космология – это Хаббловский поток, структура – это нарушение Хаббловского потока. В принципе, это точная математическая задача, требующая своего решения. Но раньше не было технологий, которые бы позволяли получить необходимые параметры. Сейчас, с развитием миллиметровых и субмиллиметровых радиоинтерферометров, мы имеем возможность перейти от теории к практике," – разъяснил Владимир Николаевич Лукаш, сотрудник АКЦ ФИАН, доктор физико-математических наук, профессор.
Для того, чтобы вычислить собственные пекулярные скорости галактик предложено измерять движения галактик на небесной сфере относительно дальних неподвижных объектов. При этом хаббловская компонента скорости, в силу своей радиальности, никакого вклада в эти сдвиги не вносит. Осуществление таких наблюдений стало возможным, благодаря появлению космических интерферометров, принцип действия которых основан на явлении интерференции. Интерферометр способен зафиксировать невидимые одиночным телескопам смещения космических объектов. Частью такого интерферометра является международный проект Радиоастрон, координатором которого выступает АКЦ ФИАН. Следующий планируемый проект – Миллиметрон, в задачи которого и войдет предложенный учеными метод вычисления пекулярных скоростей. В проекте создание космической обсерватории миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов волн. С помощью сети наземных и одного космического радиотелескопов одновременно будет осуществляться наблюдение выбранного объекта. Такие наблюдения необходимо будет повторить через несколько лет, чтобы найти смещение объекта. Полученные данные позволят вычислить пекулярную компоненту и, в результате, восстановить трехмерную модель скорости наблюдаемого объекта.
"Изучая численные модели Вселенной, мы выяснили, что пекулярные скорости движения галактик не случайны и подчиняются такой закономерности, что могут быть описаны потенциальным полем скоростей. Это означает, что если мы измерим для большого количества галактик их скорости, ну скажем, в одном или двух направлениях, то после этого сможем восстановить трехмерные скорости ... И вот мы предложили это сделать не в численных моделях, а уже по настоящему, на практике. " – пояснил Сергей Владимирович Пилипенко, сотрудник АКЦ ФИАН, ассистент кафедры общей физики.
Пекулярные скорости несут важную информацию о начальных космологических возмущениях плотности и о распределении массы во Вселенной. Разделение Хаббловской и пекулярной скоростей откроет невероятные перспективы понимания крупномасшатбной структуры Вселенной. Обладая точными данными о расстояниях и траекториях различных объектов во Вселенной, можно будет лучше понять прошлое и будущее нашей и соседних галактик. Данные же о распределении массы во Вселенной помогут человечеству еще на шаг приблизиться к разгадке тайны происхождения Мироздания.
справа – восстановленная по собственным движениям.
Е. Барчугова, АНИ "ФИАН-Информ"
14.02.2013
