Номер 4, страница 178, часть 2 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

4. Как можно определить расстояние до квазара?

4. Как можно определить расстояние до квазара?

Квазары — это одни из самых далеких объектов во Вселенной, поэтому для определения расстояния до них используют методы, основанные на космологическом расширении Вселенной. Основным методом является измерение красного смещения в их спектрах.

Процесс определения расстояния включает следующие шаги:

1. Получение спектра. С помощью телескопа и спектрографа получают детальный спектр излучения квазара.

2. Измерение красного смещения ($\text{z}$). Спектры квазаров содержат яркие эмиссионные линии известных химических элементов (например, водорода). Из-за расширения Вселенной свет от далеких объектов растягивается, и его длина волны увеличивается, то есть смещается в красную сторону. Красное смещение вычисляется по формуле: $z = \frac{\lambda_{набл} - \lambda_{0}}{\lambda_{0}}$, где $ \lambda_{набл} $ — это длина волны, на которой наблюдается спектральная линия, а $ \lambda_{0} $ — это её лабораторная длина волны (в состоянии покоя).

3. Применение закона Хаббла-Леметра. Красное смещение $\text{z}$ напрямую связано со скоростью удаления объекта и расстоянием до него. Для квазаров, которые имеют большие значения $\text{z}$ (часто $z > 1$), простая версия закона Хаббла ($v = H_0 d$) неприменима. Необходимо использовать релятивистские формулы в рамках стандартной космологической модели ($\Lambda$CDM-модели). Расстояние ($\text{d}$) вычисляется на основе измеренного красного смещения $\text{z}$ и известных космологических параметров, таких как постоянная Хаббла $H_0$, плотность материи $\Omega_m$ и плотность темной энергии $\Omega_{\Lambda}$. Например, фотометрическое расстояние $d_L$ определяется как: $d_L = \frac{c}{H_0} (1+z) \int_0^z \frac{dz'}{\sqrt{\Omega_m(1+z')^3 + \Omega_{\Lambda}}}$

Таким образом, измерив красное смещение квазара, астрономы могут рассчитать расстояние до него, используя современное понимание структуры и эволюции Вселенной.

Ответ: Расстояние до квазара определяют по его красному смещению. Для этого измеряют смещение спектральных линий в спектре квазара, вызванное расширением Вселенной, и затем с помощью закона Хаббла-Леметра и принятой космологической модели вычисляют расстояние.