Местное сверхскопление галактик

Исследования галактик

В 1922 году астроном из Эстонии Эрнст Эпик смог рассчитать приблизительное расстояние, которое отделяет Солнечную систему от туманности Андромеды. Данные, которые получил астроном, составляют 0,6 от тех цифр, которыми располагают ученые сейчас – а это даже более точный расчет, чем у Э. Хаббла. Сам Эдвин Хаббл в 1924 году воспользовался самым огромным в то время телескопом. Его диаметр составлял 254 см. Хаббл также сделал вычисления расстояния до Андромеды. Сейчас ученые располагают более точными данными, которые в три раза меньше сделанных Хабблом – однако все же это расстояние настолько велико, что туманность никак не может быть частью нашей галактики. Так туманность Андромеды стала первой отдельной галактикой.

Большой портрет галактик

Не так давно астрономы начали работать над совместным проектом для выявления расположения галактик во всей Вселенной. Их задача – получить более детальную картину общей структуры и формы Вселенной в больших масштабах. К сожалению, масштабы Вселенной сложно оценить для понимания многими людьми. Взять хотя бы нашу галактику, состоящую более чем из ста миллиардов звезд. Во Вселенной существуют еще миллиарды галактик. Обнаружены дальние галактики, но мы видим их свет таким, который был практически 9 млрд лет назад (нас разделяет такое большое расстояние).

Астрономам стало известно, что большинство галактик относятся к определенной группе (ее стали называть «кластер»). Млечный путь – часть кластера, который, в свою очередь, состоит из сорока известных галактик. Как правило, большинство таких кластеров представлены частью еще большей группировки, которую называют сверхскоплениями.

Наш кластер – часть сверхскопления, которое принято называть скоплением Девы. Такой массивный кластер состоит больше чем из 2 тыс. галактик. В то время, когда астрономы создали карту расположения данных галактик, сверхскопления начали принимать конкретную форму. Большие сверхскопления собрались вокруг того, что представляется как бы гигантскими пузырями или пустотами. Что это за структура, никто еще не знает. Мы не понимаем, что может находиться внутри этих пустот. По предположению, они могут быть заполнены определенным типом неизвестной ученым темной материи или же иметь внутри пустое пространство. Перед тем как мы узнаем природу таких пустот, пройдет много времени.

Что такое галактическая стена?

Согласно статье, опубликованной в The New York Times, международная группа астрономов во главе с Даниэлем Помаредом из университета Париж-Сакле и Р. Брентом Талли из Гавайского университета опубликовала результаты нового исследования в журнале Astrophysical Journal. В работе присутствуют карты и диаграммы особенностей нашей локальной Вселенной, а также видео-экскурсия по стене Южного полюса.

Эта работа – последняя часть продолжающейся миссии, главной целью которой является обнаружение нашего места во Вселенной. В конце-концов мы должны знать своих галактических соседей и бесконечных пустот в лицо, ведь именно благодаря им можно понять, куда мы движемся. Открытие особенно примечательно, так как обнаруженное гигантское звездное скопление все это время оставалось незамеченным. Но что именно удалось узнать ученым?

Как оказалось, новая стена объединяет множество других космографических особенностей: расположение галактик или их отсутствие, о чем исследователи узнали за последние несколько десятилетий. Исследование основывается на измерениях расстояний от 18 000 галактик до 600 миллионов световых лет. Для сравнения – самые отдаленные объекты, которые мы можем увидеть — это квазары и галактики, образовавшиеся вскоре после Большого взрыва, — находятся от нас на расстоянии около 13 миллиардов световых лет.

Компьютерная модель стены Южного полюса, с более плотными областями материи, отображенными красным цветом. Вся показанная область занимает около 1,3 миллиарда световых лет; галактика Млечный Путь, едва достигающая 100 000 световых лет в поперечнике, расположена в центре изображения

В расширяющейся Вселенной далекие галактики удаляются от нас, прямо как точки на надувающемся воздушном шаре; чем дальше они находятся, тем быстрее они удаляются от нас, согласно соотношению, называемому законом Хаббла. Это движение от Земли заставляет свет от галактик смещаться к более длинным, более красным длинам волн и более низким частотам, словно удаляющиеся сирены скорой помощи. Измеряя расстояния между галактиками исследователи смогли отличить движение, вызванное космическим расширением, от движения, вызванного гравитационными неравномерностями.

В результате астрономы обнаружили, что галактики между Землей и стеной Южного полюса удаляются от нас немного быстрее, чем должны были. А галактики за стеной движутся медленнее, чем следовало бы, сдерживаемые гравитационным сопротивлением стены. И все же, в космологическом отношении, стена Южного полюса находится поблизости. Можно удивиться тому, как такое большое и не столь отдаленное сооружение оставалось незамеченным все эти годы, но в расширяющейся Вселенной всегда есть на что посмотреть.

Типы галактик по форме

Галактические скопления могут быть рассеянными, или иметь шарообразную форму. В их состав могут входить десятки и даже тысячи различных галактик. Самая близкая к нам галактика расположена в созвездии Девы и удалена на расстояние 10 миллионов парсеков. Скопления галактик, называемые правильными, имеют сферическую форму. Входящие в их состав галактики имеют тенденцию концентрироваться в одной точке – центре галактического скопления. Правильные скопления и без того отличаются высокой плотностью галактик, но в их центре концентрация достигает максимума. Однако есть у правильных скоплений и различия, проявляемые, главным образом, в их плотности и различной численности входящих в их состав галактик.

Как соединяются звезды

Одно из самых популярных сообществ в космосе — это звездное скопление. Звезды объединены вместе не случайно, обычно все объекты скопления образованы из одного облака и удерживаются рядом силой гравитации. Существует два основных типа звездных скоплений.

Самые крупные и яркие шаровые звездные скопления в нашей галактике можно увидеть только из Южного полушария планеты. Это 74 Тукана в созвездии Тукана и Омега Центавра в созвездии Центавра

Открытые скопления обычно имеют неправильную форму, звезды в них распределены неравномерно. Это молодые скопления звезд, в нашей галактике они располагаются на диске. Средний размер — 30 световых лет в диаметре. Одно из самых близких к нам открытых скоплений — Плеяды, или Семь сестер (русское название — Стожары); их можно увидеть невооруженным глазом.

В отличие от открытых, шаровые скопления имеют преклонный возраст. Практически все звезды, из которых они состоят, достигли стадии красных гигантов или белых карликов. Эти скопления имеют размер до 100 световых лет, в них может находиться до миллиона звезд. При этом концентрация объектов увеличивается ближе к центру скопления. В галактике Млечный Путь большая часть шаровых звездных скоплений разместилась в центре. Самые заметные скопления, видимые в Северном полушарии, — М 13 в созвездии Геркулеса и М 15 в созвездии Пегаса.

Другая разновидность объединения звезд — ассоциация. От скоплений ассоциации отличаются тем, что звезды в них не удерживаются вместе силой гравитации. Поэтому эти образования непостоянны, они могут меняться и полностью расформировываться. В настоящее время мы можем наблюдать звездную ассоциацию в созвездии Ориона, она состоит из молодых, не очень ярких по светимости звезд.

Туманностями называют области, состоящие из межзвездного газа и пыли. В некоторых случаях туманность — это то, что осталось от взорвавшейся звезды. В других — наоборот, это материал для создания новых звезд, который может быть использован в будущем.

• Галактики их виды
• Видимые и невидимые галактики
• Млечный путь — наш дом во Вселенной

Поделиться ссылкой

Галактические вычисления

Эдвин Хаббл является основоположником галактических исследований. Он первый, кому удалось определить, как можно вычислить точное расстояние до галактики. В своих исследованиях он опирался на метод пульсирующих звезд, которые более известны как цефеиды. Ученый смог заметить связь между периодом, который нужен для завершения одной пульсации яркости, и той энергией, которую выделяет звезда. Результаты его исследований стали серьезным прорывом в области галактических исследований. Помимо этого, он обнаружил, что есть корреляция между красным спектром, излучаемым галактикой, и расстоянием до нее (постоянная Хаббла).

В наше время астрономы могут измерять расстояние и скорости галактики посредством измерения количества красного смещения в спектре. Известно, что все галактики Вселенной движутся друг от друга. Чем дальше галактика находится от Земли, тем больше ее скорость движения. 

Чтобы визуализировать данную теорию, достаточно представить себя за рулем авто, который двигается на скорости 50 км в час. Перед Вами едет авто быстрее на 50 км в час, что говорит о том, что скорость его передвижения составляет 100 км в час. Перед ним есть еще одно авто, которое движется быстрее еще на 50 км в час. Несмотря на то что скорость всех 3 машин будет разной на 50 км в час, первый автомобиль на самом деле движется от Вас на 100 км в час быстрее. Поскольку красный спектр говорит о скорости движения галактики от нас, получается следующее: чем больше красное смещение, тем, соответственно, галактика быстрее движется и тем большее ее расстояние от нас. 

Сейчас мы располагаем новыми инструментами, помогающими ученым в поисках новых галактик. Благодаря космическому телескопу Хаббла ученым удалось увидеть то, о чем раньше оставалось только мечтать. Высокая мощность этого телескопа обеспечивает хорошую видимость даже мелких деталей в ближних галактиках и позволяет изучать более дальние, которые никому еще не были известны. В настоящее время новые инструменты наблюдения космоса находятся в стадии разработки, а в скором будущем они помогут получить более глубокое понимание структуры Вселенной. 

Группы галактик, доступные для наблюдения

Известная часть скопления галактик называется «Метагалактика» — ее можно наблюдать с помощью астрономических методов. В состав Метагалактики входит порядка одного миллиарда галактик, наблюдение которых доступно при помощи телескопов. Млечный Путь является одной из звездных систем, которая является частью Метагалактики. Наша галактика и еще порядка 1,5 десятка галактик являются частью галактической группы, называемой местной группой галактик.

Возможности исследовать Метагалактику появились, главным образом, в конце ХХ века. Астрономы выяснили, что в межгалактическом пространстве находятся космическое и электромагнитное излучение, отдельные звезды, а также межгалактический газ. Благодаря научным достижениям стало возможным изучать галактики разных типов – квазары, радиогалактики.

Когда во Вселенной появились первые звезды?

По мнению некоторых астрономов, звезды появились достаточно рано – уже через 30 млн. лет после Большого взрыва. Другие убеждены, что эта цифра составляет 100 млн. лет. Исследования при помощи современной техники показывают, что светила формировались одновременно по нескольку штук – часто это количество доходило даже до сотен. Этому способствовали гравитационные силы, оказывающие влияние на заполнявший Вселенную газ. Газовые облака закручивались в диски, и в них постепенно формировались уплотнения, затем становившиеся звездами. В юной Вселенной первые звезды были действительно гигантских размеров – ведь для них было много «строительного материала».

Самое большое скопление галактик, открытое астрономами, называется SPT-CL J0546-5345. Ее масса практически равна массе 800 триллионов Солнц. Обнаружить гигантскую галактику ученые смогли при помощи астрономического эффекта Сюняева-Зельдовича – он заключается в том, что температура микроволнового излучения падает при его взаимодействии с гигантскими объектами Вселенной. Это скопление удалено от нас на 7 млрд. световых лет. Иными словами, астрономы наблюдают его таким, какое оно было 7 млрд. лет назад – а это через 6,7 млрд. лет после Большого взрыва.

В дальних просторах Вселенной было обнаружено еще одно скопление галактик, образующее обособленную космическую систему — ACT-CL J0102-4915. Эту огромную группу галактик астрономы прозвали El Gordo, что в переводе с испанского означает «толстяк». Ее расстояние до Земли – 9,7 млрд. световых лет. Масса этой группы галактик превышает массу Солнца в 3 миллиона миллиардов.

Неправильные скопления галактик

Скопление галактик в созвездии Дева

Неправильные (иррегулярные) скопления галактик имеют неправильную форму и в них часто встречаются отдельные сгущения. В скоплениях этого типа встречаются галактики всех типов.

Типичным представителем неправильных галактик является скопление в созвездии Девы. Размеры его примерно 3 Мегапарсека. Число галактик — несколько тысяч (не больше 10 тысяч).

Ещё одним хорошим примером неправильного скопления галактик является скопление в созвездии Геркулес:

Скопление галактик в созвездии Геркулес

В этом скоплении очень много спиральных галактик, внутри которых идёт активное звёздообразование. Часть галактик сталкивается друг с другом и со временем сливаются в одну. Учёные считают, что это скопление — хороший пример того, как на раннем этапе развития Вселенной взаимодействовали между собой галактики и после отдалились друг от друга, вследствие расширения Вселенной.

Свойства Метагалактики

Иногда астрономы любят называть Метагалактику «Большой Вселенной». С улучшением техники и телескопов все большая ее часть становится доступной для наблюдения. Астрономы считают, что Млечный путь и ближайшие 10-15 галактик являются членами одного галактического скопления. В Метагалактике очень распространены скопления галактик, численность которых составляет от 10 до нескольких десятков членов. Такие группы плохо различимы астрономами на больших расстояниях. Причина в том, что карликовые галактики не доступны для наблюдения, а гигантских в подобных группах, как правило, всего несколько.

Согласно эйнштейновской теории относительности, большие массы способны искривлять вокруг себя пространство. Поэтому положения геометрии Евклида в этом пространстве не оправдываются. Только в огромном масштабе Метагалактики можно увидеть различия между двумя научными подходами – ньютоновской механикой и механикой Эйнштейна. В Метагалактике также действует так называемый закон красного смещения. Это значит, что все находящиеся около нас галактики удаляются в разные стороны. Причем чем дальше они удаляются, тем больше становится их скорость.

Описание

Сверхскопление Шепли является известным сверхскоплением. Эта карта показывает каждую галактику которая ярче, чем величина 16,5 (из базы данных HyperLeda) из этой области неба. Существует четыре основных направления, сверхскопление Центавра (жёлтый цвет) которое находится прямо перед сверхскоплением Шепли. За сверхскоплением Центавра на расстоянии 500 миллионов световых лет, ещё одно небольшое сверхскопление (с зелёной этикеткой). А на расстоянии 650 миллионов световых лет находится огромная концентрация крупных скоплений галактик (отмечены синим) — это сверхскопление Шепли которое впервые заметил Харлоу Шепли в 1930 году.

Дополнительно

Карта плотности сверхскопления шепли

Волосы Вероники

Скопление Волосы Вероники – это одна из самых интересных галактических групп в Метагалактике. Оно насчитывает порядка нескольких тысяч галактик. Расположены они в нескольких сотнях миллионов световых лет от Млечного пути. Большинство галактик являются эллиптическими. Волосы Вероники не отличаются яркими звездами – даже альфа, называемая Диадемой, невелика. В этом созвездии можно наблюдать скопление слабо светящихся звезд «Кома», что в переводе с латинского означает «волосы». Древнегреческий ученый Эратосфен называл это скопление «Волосами Ариадны». Птолемей же относил его к составу звездного скопления Льва.

Одна из самых красивых галактик созвездия — NGC 4565, или «Игла». С поверхности нашей планеты видна с ребра. Находится она в 30 млн. световых лет от Солнца. А диаметр галактики составляет более 100 тыс. световых лет. В Волосах Вероники есть и две взаимодействующие галактики — NGC 4676, или, как еще называют эту группу, «Мыши». Они удалены от Земли на расстояние 300 млн. световых лет. Исследования показали, что уже однажды эти галактики прошли друг через друга. Ученые предполагают, что «Мыши» будут сталкиваться еще не раз, до тех пор, пока не превратятся в одну галактику.

Состав

Скопления

Ниже приведен список основных скоплений в сверхскоплении Волосы Вероники. Сверхскопление содержит только два крупных скопления галактик. Это очень богатые скопления, с богатством класса 2, хотя A1656 больше и богаче, чем A1367.

• A1367
• A1656

Группы Галактик

Ниже приведен список некоторых других основных групп в непосредственной близости от сверхскопления Волосы Вероники. Некоторые из этих групп находятся на переднем плане группы, некоторые находятся между сверхскоплением Девы и сверхскоплением Волосы Вероники. Эти два сверхскопления соединены друг с другом через небольшие стены из галактик.

• IC 698
• UGC6583(A1367-West)
• NGC3801
• NGC3902
• NGC3995
• NGC4005
• NGC4017
• NGC4065
• NGC4169
• NGC4213
• NGC4956
• NGC5056(A1656-East)
• NGC5127
• NGC5174
• IC 944
• IC4342

Правильные скопления галактик

Скопление галактик в созвездии Волосы Вероники

Правильные (регулярные) скопления — как правило правильной сферической формы, состоят из большого числа галактик (количество может превышать 10 тысяч), к центру этого скопления увеличивается концентрация галактик. Самые яркие члены этих скоплений относятся к типам E и S0. В самом центре можно обнаружить одну или две ярчайшие эллиптические галактики.

Типичным и известным представителем правильных скоплений является скопление в созвездии Волосы Вероники (показано на изображении выше). Его размеры превышают 4 Мегапарсека. Помните, что 1 парсек = 3.08567758 × 1016 метра. Число галактик в этом скоплении — несколько десятков тысяч.

Состав

Скопления

Это список основных скоплений галактик в Сверхскоплении Шепли. Состоит из 25 скоплений галактик которые обозначены в этом списке (но не включает в себя четыре скопления в сверхскоплении Центавра). Семь из этих скоплений имеют богатство класса 2 или выше, что означает (грубо), что есть семь скоплений, которые так богаты, как Персей или скопление Волосы Вероники.

• A1631
• A1644
• A3528
• A3530
• A3532
• A3537
• A3542
• A1709
• A3553
• A3554
• A3555
• A3556
• A1736
• A3558
• A3559
• A3560
• A3562
• A3564
• A3566
• A3570
• A3571
• A3572
• A3575
• A3577
• A3578

Группы Галактик

Ниже приведен список из пяти других основных групп галактик сверхскопления Шепли. Группы SC1327-312 и SC1329-313 особенно знамениты тем, что они находятся недалеко от центра сверхскопления между скоплениями A3558 и A3562.

• S718
• S729
• S731
• SC1327-312
• SC1329-313

Известные сверхскопления

Обзор Новой Земли

Обзор Церебрума