Арп, Хэлтон Кристиан

Хэлтон Кристиан Арп родился 21 марта 1927 года в Нью-Йорке. Степень бакалавра он получил в Гарварде в 1949 году. Степень доктора философии (англ. Ph.D) была получена им в Калифорнийском технологическом институте в 1953 году, тема диссертации — «Variable Stars with Periods Greater than One Day in Globular Clusters»^[2]. В 1953—1955 и 1957—1986 годах он работал в Институте Карнеги, выполняя исследования в Паломарской обсерватории и обсерватории Маунт-Вилсон, а в 1955—1957 годах — в Университете Индианы^[3][4]. В 1983 году Арп переехал в Германию из-за лишения времени для наблюдений на телескопах в связи с его исследованиями аномальных красных смещений; там он занял должность штатного сотрудника Института астрофизики Макса Планка^[4].

В 1960 годах Хэлтон Кристиан Арп высказал теорию о том, что квазары — это объекты, выброшенные из ядер активных галактик. Теория была высказана в противовес предположения Мартена Шмидта о том, что квазары — это чрезвычайно далёкие галактики (что подтверждалось их значительным красным смещением из-за явления расширения Вселенной).

Совместно с Джайантом Нарликаром Арп разработал гипотезу переменной массы, предлагающую альтернативное объяснение природы «внутренних» красных смещений. Согласно этой концепции, массы элементарных частиц не являются постоянными, а увеличиваются со временем. Предполагалось, что квазары зарождаются в ядрах активных родительских галактик и выбрасываются оттуда с крайне малой массой. Поскольку материя квазара «моложе» материи наблюдателя, её частицы имеют меньшую массу, что и создаёт высокое внутреннее красное смещение, которое по мере старения вещества должно закономерно уменьшаться^[5].

Доказательство своей гипотезы Арп видел в том, что на некоторых фотографиях квазары размещались на переднем плане (или в непосредственной близости) относительно галактик, которые, в соответствии с Законом Хаббла, располагались значительно ближе к Земле. Также он отмечал, что квазары не расположены произвольно по всему небу, а стремятся располагаться недалеко от других известных галактик. Объяснение большого красного смещения, по мнению Арпа, было не «космологическим», а «внутренним», например, связанным с выбросом квазара из ядра активной галактики. Отдельные факты наблюдений (в частности, галактик Дева А, Центавр А) подтверждали теорию Арпа.

В качестве доказательств своей теории Арп приводил примеры систем с сильно различающимися красными смещениями, которые визуально казались связанными. Среди них — спиральная галактика NGC 4319 и квазар Маркарян 205 (соединённые, по мнению Арпа, «светящимся мостом»), сейфертовская галактика NGC 7603 с её компаньоном, а также Квинтет Стефана, где галактика NGC 7320 имеет значительно меньшее красное смещение, чем остальные члены компактной группы, но выглядит частью единой взаимодействующей системы^[6].

Кульминацией споров о природе красного смещения стала дискуссия между Хэлтоном Арпом и Джоном Бэколлом, состоявшаяся 30 декабря 1972 года на симпозиуме Американской ассоциации содействия развитию науки. Арп ставил под сомнение стандартную модель расширяющейся Вселенной, опираясь на видимое соседство объектов с разными красными смещениями. Бэколл же защищал общепринятую космологическую интерпретацию, доказывая, что примеры Арпа являются лишь случайными проекциями объектов, находящихся на огромном расстоянии друг от друга. По итогам дебатов научное сообщество приняло сторону Бэколла, однако эта дискуссия стимулировала дальнейшие исследования и помогла разрешить ряд сопутствующих астрофизических проблем^[7].^[8]

Прогресс в развитии средств изучения космоса с момента выдвижения гипотезы Арпа позволил более глубоко изучить квазары, в результате чего сейчас они, в основной своей массе, признаются очень удалёнными галактиками с большим красным смещением. Глубокие исследования космоса, такие, как Hubble Deep Field позволили найти сходство спектров квазаров и галактик поблизости, в том числе в рентгеновском и в радио диапазонах. Несмотря на эти факты Арп полностью не отказался от своей гипотезы и продолжал публиковать материалы в её подтверждение.

В современной астрофизике альтернативные гипотезы Арпа окончательно опровергнуты данными наземных и космических обсерваторий. Тем не менее, научное сообщество признаёт, что критика со стороны Арпа и его готовность отстаивать неудобные наблюдательные факты принесли пользу науке, заставив астрономов более тщательно обосновывать и перепроверять фундаментальные теории формирования галактик и космологические модели^[9].

В 1966 году Арп опубликовал каталог галактик, который служит наглядной иллюстрацией процесса эволюции, изменения, взаимодействия и поглощения галактик.

В каталог вошли 338 объектов с необычной морфологией. Основная работа по наблюдению и сбору данных проходила в обсерваториях Маунт-Вилсон и Паломар, а главным техническим инструментом для фотографирования стал 200-дюймовый телескоп Хейла^[10][11][12]. Хэлтон Арп разделил объекты атласа на пять основных групп^[13]:

• Спиральные галактики (Arp 1—101)^[13];
• Эллиптические и эллиптикоподобные галактики (Arp 102—145);
• Галактики с неправильностями (Arp 146—268)^[13];^[14]
• Двойные галактики и группы (Arp 269—332)^[13];^[14]
• Разное (Arp 333—338).

Одним из известных объектов каталога является Arp 220 — ближайшая к Земле сверхсветящаяся инфракрасная галактика, представляющая собой результат столкновения и слияния двух спиральных галактик^[15][16].

Публикация атласа оказала фундаментальное влияние на развитие компьютерного моделирования взаимодействия галактик^[17][18]. Зафиксированные в нём структуры стали наблюдательной основой для теоретических изысканий братьев Алара и Юри Тумре^[19]. В 1972 году они с помощью численных компьютерных симуляций доказали, что причудливые формы взаимодействующих галактик являются прямым результатом их взаимного гравитационного влияния^[20].

• Премия Ньюкомба Кливленда (1960)
• Премия Хелен Уорнер по астрономии (1960)

• Quasars, Redshifts and Controversies (1987). В книге выдвигается тезис о том, что наблюдательные данные противоречат теории Большого взрыва, а красное смещение квазаров имеет некосмологическую природу, при этом сами квазары физически связаны с близлежащими галактиками^[21][22].
• Seeing Red: Redshifts, Cosmology and Academic Science (1999). Работа расширяет аргументацию первой книги: на основе наблюдательных данных автор оспаривает предположение о том, что внегалактические красные смещения обусловлены расширением Вселенной^[21].