Великий аттрактор

Известные галактики

• ESO 137-001 — это спиральная галактика с перемычкой, расположенная в скоплении Наугольника, известной, как Abell 3627. Эта галактика движется к центру скопления и обдувается горячим газом, создающим позади галактики хвост размерами в 260 тысяч световых лет. В этом хвосте происходит активное звёздообразование. Удаление газа из галактики, как считают учёные, оказывает значительное влияние на развитие галактики, удаление холодного газа, прекращение образования новых звёзд, а также изменения внешнего вида галактики и её рукавов.
• ESO 137-2 — яркая спиральная галактика в скоплении наугольника. По размерам значительно превышает соседние галактики — подобно космическому киту она плывет в космическом пространстве среди рыбешек-мелких галактик. Эта галактика имеет своеобразные Х-усы в центре, подобные есть ещё у галактики NGC 4710.

Виды формализации определения

Поскольку всё фазовое пространство в любом случае сохраняется динамикой, формальное определение аттрактора можно давать, исходя из философии, что «аттрактор это наименьшее множество, к которому всё стремится» — иными словами, выкидывая из фазового пространства всё, что может быть выкинуто.

Максимальный аттрактор

Пусть для динамической системы задана область U{\displaystyle U}, которая переводится строго внутрь себя динамикой:

f(U)¯⊂U{\displaystyle {\overline {f(U)}}\subset U}

Тогда максимальным аттрактором системы в ограничении на U называется пересечение всех его образов под действием динамики:

Amax=⋂n=1∞fn(U).{\displaystyle A_{max}=\bigcap _{n=1}^{\infty }f^{n}(U).}

То же самое определение можно применить и для потоков: в этом случае, необходимо потребовать, чтобы векторное поле, задающее поток, на границе области было направлено строго внутрь неё.

Это определение часто применяется как для характеризации множества как «естественного» аттрактора («является максимальным аттрактором своей окрестности»). Также его применяют в уравнениях с частными производными.

У этого определения есть два недостатка. Во-первых, для его применения необходимо найти поглощающую область. Во-вторых, если такая область была выбрана неудачно — скажем, содержала отталкивающую неподвижную точку с её бассейном отталкивания — то в максимальном аттракторе будут «лишние» точки, около которых на самом деле несколько раз подряд оказаться нельзя, но текущий выбор области этого «не чувствует».

Аттрактор Милнора

По определению, аттрактором Милнора динамической системы называется наименьшее по включению замкнутое множество, содержащее ω-предельные множества почти всех начальных точек по мере Лебега. Иными словами — это наименьшее множество, к которому стремится траектория типичной начальной точки.

Неблуждающее множество

Основная статья: Неблуждающее множество

Точка x динамической системы называется блуждающей, если итерации некоторой её окрестности U никогда эту окрестность не пересекают:

∀n>fn(U)⋂U=∅.{\displaystyle \forall n>0\quad f^{n}(U)\bigcap U=\emptyset .}

Иными словами, точка блуждающая, если у неё есть окрестность, которую любая траектория может пересечь только один раз. Множество всех точек, не являющихся блуждающими, называется неблуждающим множеством.

Статистический аттрактор

Статистический аттрактор определяется как наименьшее по включению замкнутое множество Astat{\displaystyle A_{stat}}, в окрестности которого почти все точки проводят почти всё время: для любой его окрестности U{\displaystyle U} для почти любой (в смысле меры Лебега) точки x{\displaystyle x} выполнено

1N#{j≤N∣fj(x)∈U}→1,N→∞.{\displaystyle {\frac {1}{N}}\#\{j\leq N\mid f^{j}(x)\in U\}\to 1,\quad N\to \infty .}

Минимальный аттрактор

Минимальный аттрактор определяется как наименьшее по включению замкнутое множество Amin{\displaystyle A_{min}}, в окрестности которого почти вся мера Лебега проводит почти всё время: для любой его окрестности U{\displaystyle U} выполнено

1N∑j=N−1(f∗j(Leb))(U)→1,N→∞.{\displaystyle {\frac {1}{N}}\sum _{j=0}^{N-1}(f_{*}^{j}(Leb))(U)\to 1,\quad N\to \infty .}

Регулярные и странные аттракторы

Регулярные аттракторы

Предельный цикл

(пример: микрофон+колонки, осциллятор Ван дер Поля)

Странные аттракторы

Классический пример странного аттрактора — аттрактор Лоренца

(примеры: аттрактор Лоренца, аттрактор Рёсслера, соленоид Смейла-Вильямса; комментарий про эффект бабочки и про динамический хаос.)

Странный аттрактор — это притягивающее множество неустойчивых траекторий в фазовом пространстве диссипативной динамической системы. В отличие от аттрактора, не является многообразием, то есть не является кривой или поверхностью. Структура странного аттрактора фрактальна. Траектория такого аттрактора непериодическая (она не замыкается) и режим функционирования неустойчив (малые отклонения от режима нарастают). Основным критерием хаотичности аттрактора является экспоненциальное нарастание во времени малых возмущений. Следствием этого является «перемешивание» в системе, непериодичность во времени любой из координат системы, сплошной спектр мощности и убывающая во времени автокорреляционная функция.

Среди странных аттракторов встречаются такие, хаусдорфова размерность которых отлична от топологической размерности и является дробной. Одним из наиболее известных среди подобных аттракторов является аттрактор Лоренца.

Что такое Великий аттрактор. Стоит ли бояться Великого аттрактора?

Где-то в самых глубоких уголках космоса, вдали от безопасных границ нашей домашней Галактики, затаился монстр.

Пол Саттер, астрофизик в Университете штата Огайо (США) и главный научный сотрудник Научного центра COSI (США), представил свою теорию влияния Великого аттрактора на будущее Млечного Пути.

Где-то в самых глубоких уголках космоса, вдали от безопасных границ нашей домашней Галактики, затаился монстр. В течение миллиардов лет он притягивает нас и все, что между нами. Ученые называют его «Великий аттрактор», и до недавнего времени его истинная природа оставалась полной загадкой. Она и до сих пор не решена полностью.

Великий аттрактор был впервые обнаружен в 1970-е годы, когда астрономы сделали детальные карты реликтового излучения и заметили, что оно немного (меньше, чем на одну сотую градуса) теплее с одной стороны Млечного Пути, чем с другой. Даже измерив скорость вращения Млечного Пути, астрономы не смогли объяснить эту разницу.

Спустя время астрономы смогли приблизиться к изучению этой области с помощью рентгеновских и радиотелескопов и положить начало мутному, неясному эскизу до сих пор неизвестного участка Вселенной.

Чтобы понять, что происходит с Великим аттрактором, необходимо оценить общую картину. За пределами нашей Галактики ближайшим галактическим соседом приличного размера является галактика Андромеды, расположенная в 2,5 миллионах световых лет от Земли. Для Вселенной это практически соседняя улица. Млечный Путь, Андромеда, галактика Треугольника и несколько десятков меньших по размеру в Местной группе связаны в гравитационный комок, простирающийся на 10 миллионов световых лет. Если смотреть еще шире, мы увидим огромные коллекции галактик, суперкластеры, которые очень долго определялись как «это больше, чем кластер, но меньше, чем Вселенная». К этой категории относится сверхскопление Девы, частью которого является наш Млечный Путь.

Мы живем в иерархической Вселенной. То есть, в течение последних 13 миллиардов лет, материя накапливались в небольшие сгустки, которые сливались в более крупные сгустки, которые сливались в еще большие комки.

Понимание того, что именно является «сверхскоплением», стало началом в разгадке тайны Великого аттрактора. Ведь все ближайшие к нам объекты, в том числе и Млечный Путь, и Андромеда, и скопление Девы, и его окрестности, направляются в его сторону.

Вместо того, чтобы быть просто «большим комком из галактик», сверхскопление стало определяться, как объем пространства, в котором все галактики стекаются к общему центру. И это определение перевернуло наше понимание о Локальной Вселенной. Сверхкопление Девы не является изолированным объектом, это часть еще более крупного строения: Ланиакеи.

Глядя на супер-галактические структуры через призму потоков вещества, легко понять, что происходит с Великим аттрактором. Мы живем в иерархической Вселенной, собранной из мелких структур, галактических Lego-блоков. Млечный Путь и Андромеда направляются к центру Местной группы. Весь материал в сверхскоплении Девы падает к его центру: скоплению Девы. А все, что есть в Ланиакеи, падает к ее центру, кластеру Норма.

Таким образом, Великий аттрактор на самом деле координационный центр нашего участка Вселенной, конечный результат процесса, приведенного в движение более 13 миллиардов лет назад, и естественный результат потока и наращивания материи во Вселенной.

В заключении размышления Пол Саттер подводит черту: мы никогда не достигнем Великого аттрактора. Темная энергия разорвет кластер Норма. Скопления останутся, как они есть, но судьба суперкластеров предопределена. Таким образом, у нас нет причин бояться Великого аттрактора.

Классификация

Аттракторы классифицируют по:

1. Формализации понятия стремления: различают максимальный аттрактор, неблуждающее множество, аттрактор Милнора, центр Биркгофа, статистический и минимальный аттрактор.
2. Регулярности самого аттрактора: аттракторы делят на регулярные (притягивающая неподвижная точка, притягивающая периодическая траектория, многообразие) и странные (нерегулярные — зачастую фрактальные и/или в каком-либо сечении устроенные как канторово множество; динамика на них обычно хаотична).
3. Локальности («притягивающее множество») и глобальности (здесь же — термин «минимальный» в значении «неделимый»).

Также, есть известные «именные» примеры аттракторов: Лоренца, Плыкина, соленоид Смейла-Вильямса, гетероклинический аттрактор (пример Боуэна).

Примечания

1. ↑ . Астронет — Картинка дня. Астронет. Дата обращения 30 октября 2013.
2. ↑ Максим Борисов. . Grani.ru (5 октября 2006).
3. ↑ Перевод: А.В. Козырева. . Астронет. Астронет (4 января 2000). Дата обращения 17 декабря 2017.
4. ↑ Илья Хель. . Hi-News.ru — Новости высоких технологий (22 июня 2013). Дата обращения 18 декабря 2017.
5. ↑
6. ↑
7. ↑ Д. Ю. Климушкин, С. В. Граблевский. . Космология (2001). Дата обращения 11 декабря 2017.
8. Роман Фишман. Центр притяжения // Популярная механика. — 2017. — № 12. — С. 40—41.
9. ↑ Richard Powell.  (англ.). An Atlas of the Universe. Дата обращения 17 декабря 2017.
10. ↑ Woudt, P. A., Kraan-Korteweg, R. C., & Fairall, A. P. The Core of the Great Attractor :   // Cosmic Flows Workshop, ASP Conference Series. — 2000. — Т. 201 (January). — С. 88.
11. ↑
12. ↑
13. . AstroNews.ru — Новости космоса (4 сентября 2014). Дата обращения 21 декабря 2017.
14. ↑
15. ↑ R.C.Kraan-Korteweg и O.Lahav, перевод Игоря Дроздовского. . Астронет. Дата обращения 30 октября 2013.
16. . Астромиф — Мифология созвездий (1 мая 2010).
17. Около 370 км/с в направлении с галактической долготой l=265° и широтой b=50° на границе созвездий Лев и Чаша
18. Современные оценки расстояния дают большее значение, ближе к 75 МПк.
19. . Ifa.hawaii.edu (11 января 2006). Дата обращения 20 декабря 2017.

Гравитационной аномалии Великий аттрактор. Великий аттрактор

– большая гравитационная аномалия Вселенной в созвездии Наугольник: описание, характеристика, масса, расстояние, карта скоплений, влияние.

В космическом пространстве есть область, где все притягивается. К огромному сожалению, она расположена на противоположной стороне нашей галактики Млечный Путь, поэтому недоступна для наблюдения. Но что же это за объект?

Давайте проследим за нашим движением, ведь Вселенная лишена статики, и все объекты куда-то стремятся. Планета Земля совершает обороты вокруг, а сама Солнечная система мчится сквозь космос на скорости в 2.2 миллиона км/ч. Но куда? Просто ходим по кругу? Или же это эллипс? Может тогда есть еще круги? И что же в них происходит?

Ну, забудем о кругах и эллипсах. Млечный Путь и другие галактики движутся, но к конкретному месту. Оно находится в 150 миллионах световых лет. И хотя мы не видим, с чем имеем дело, но название у него есть – Великий Аттрактор (Великий центр притяжения).

Нажмите на изображение, чтобы его увеличить

Почему его нельзя увидеть? Просто Великий аттрактор скрывается в «зоне избегания» галактики. Это участок с большим количеством пыли и газа, что закрывает обзор. Но мы замечаем, что все объекты стремятся к этой точке, а значит, что-то там есть. Причем это должен быть массивный объект или нечто, с чем мы еще не сталкивались.

Впервые о Великом Аттракторе всерьез заговорили в 1970-х годах. Конечно, в видимом свете никто так и не мог ничего разглядеть. Но приборы, улавливающие инфракрасное и рентгеновское излучения, развивались. И что же в итоге нашли? Это было огромное сверхскопление галактик в области Великого Аттрактора. Сейчас его называют Скоплением Наугольника, чья масса достигает триллиона солнечной (вмещает тысячи галактик).

Сверхскопление Шепли, снятое в объектив обсерватории Планка. Его описали как «крупнейшая космическая структура в пределах локальной Вселенной» (март 2013 год).

Хотя Скопление Наугольника массивное и к нему стремятся галактики, это все равно не описывает всей картинки. Масса Великого Аттрактора не достигает такой величины, чтобы также подкрепить подобную тягу. И вот здесь самое интересное. Если проследить за локальными галактиками и самим Аттрактором, то видно, что и они тянутся к чему-то еще. Это Сверхскопление Шепли, в пределах которого сожительствуют 8000 галактик, а по массе – 10 миллионов миллиардов солнечных. В пределах миллиарда световых лет это наиболее массивное галактическое скопление.

В космическом путешествии не мы, а гравитация выбирает дорогу. Мы движемся к Великому Аттрактору. Хотя может звучать и устрашающее, но это обычная галактическая коллекция, которую просто не удается разглядеть.

Источники

• Великий_аттрактор
• ESO_137-001
• Norma_Cluster
• Great_Attractor
• Скопление_Наугольника

Экспериментальные данные

Границы сверхскопления Ланиакея. Белыми линиями обозначены потоки движения (в его пределах) галактик и их скоплений в сторону гигантского центра притяжения — Великого Аттрактора.

Необходимость существования некоего центра притяжения следовала из расхождения предсказанной в 1960-х годах и выявленной в 1970-х годах и известных на тот момент её источников — вращения Земли вместе с Солнцем вокруг центра Галактики в направлении созвездия Лебедя, а также движения в сторону созвездия Льва. Данные свидетельствовали о том, что наша галактика и её соседи, составляющие так называемую Местную Группу, а также скопление Девы, кроме взаимного движения, движутся со скоростью около 600 км/с в направлении созвездия Гидра. Суперпозиция скоростей движения к скоплению галактик в созвездии Девы и к Великому Аттрактору и даёт наблюдаемую скорость движения Млечного Пути относительно космической системы отсчёта, измеряемую по величине дипольной анизотропии реликтового излучения.

Таким образом учёные пришли к заключению о существовании Великого Аттрактора, находящегося на расстоянии около 60 Мпк, из столь огромного скопления материи, что его притяжение достаточно однородно, чтобы не разрывать гравитационную связь галактических скоплений между собой. Впервые гипотеза была высказана Аланом Дресслером в 1986 году. Прямое наблюдение Великого Аттрактора, однако, затруднено тем, что он находится в так называемой «зоне избегания», закрытой от наблюдения плоскостью Млечного пути с большим количеством звёзд и межзвёздной пыли; скопление вещества отчётливо прослеживается только путём радионаблюдений рентгеновских источников. В 1980-е годы с помощью радиотелескопов было открыто (первым в «зоне избегания») новое скопление на расстоянии 20 Мпк в созвездии Корма; учёт его влияния давал несколько лучшее согласие с положением космического фонового диполя. Хотя в этом предполагаемом направлении на Великий Аттрактор плотность видимых галактик и увеличивалась, скопление включало только 50 галактик, что не могло составлять достаточную массу для аттрактора. Лишь к концу 1990-х годов дальний обзор в оптическом диапазоне на различных телескопах, находящихся в южном полушарии, позволил учёным из Европейской южной обсерватории обнаружить ещё 600 галактик в этом скоплении. Это исследование показало, что центр Великого Аттрактора находится в кластере Норма (ACO 3627, или Наугольник) в созвездии Наугольник. Он напоминает скопление Coma (Волосы Вероники), в частности, имеет массу порядка 1015M_ʘ, или около 10000 масс нашей Галактики. Учёт его влияния уже позволил практически полностью объяснить наблюдаемые движения галактик в ближайшей Вселенной.

В прилегающих к Аттрактору областях Вселенной галактики обнаруживают крупномасштабное течение в его сторону. Многие галактики в составе самого кластера Наугольника движутся по направлению друг к другу, весь же он в целом находится, судя по всему, в покое относительно реликтового излучения. Однако потоки галактик, аналогичные падению нашей и других расположенных рядом систем на Великий Аттрактор, — это местные явления, существование которых не противоречит справедливости космологического принципа в больших масштабах, где отклонения от закона Хаббла сравнительно невелики.

Возможно, помимо Великого Аттрактора, свой вклад в наличие пекулярной скорости Местного сверхскопления вносит притяжение и других систем галактик: Местная группа находится также и в зоне притяжения сверхскопления Персея — Рыб, а также сверхскопления Шепли в созвездии Центавра (с центром в Abell 3558) в 400 миллионах световых лет от Земли. Существуют и данные, указывающие на присутствие других источников притяжения, скрытых за плоскостью Млечного Пути. Поскольку все зарегистрированные сверхскопления всё ещё не могут полностью объяснить движение Млечного пути, вероятно, что эти данные не полны. Большую роль также играет не до конца изученное распределение тёмной материи (центр тяжести её скоплений может не совпадать с центром тяжести местного сверхскопления), определяющее крупномасштабную структуру Вселенной.