Мир Знаний

Просторовий розподіл галактик (стр. 2 из 3)

Кожне скупчення (чи група) галактик зазвичай, хоча і не завжди, динамічно стійке. Це означає, що його потенціальна енергія більша від суми кінетичних енергій членів скупчення. Тільки зрідка та чи інша галактика внаслідок гравітаційної взаємодії з іншими об'єктами скупчення може набути швидкості, достатньої, щоб покинути його. Але для того, щоб зоряна система вийшла за межі скупчення, потрібний величезний проміжок часу. Тому у Всесвіті дуже мало галактик, які не належать ніякому угрупованню.

Таким чином, у просторовому розподілі галактик виявлено неоднорідності. Основна частка (майже 80%) зоряних систем, які ми спостерігаємо, входить до груп і пар галактик, 5% зоряних систем належать багатим скупченням, а 15 % галактик — це одиночні галактики (не входять до угруповань галактик). Галактики в парах і групах, а також одиночні галактики — це, головним чином, спіральні й неправильні зоряні системи, а в багатих скупченнях галактик переважають, здебільшого, еліптичні й лінзоподібні зоряні ситстеми. Таким чином, галактики різних морфологічних типів групуються по-різному, тобто має місце таке явище як розподіл галактик за морфологічними типами. Це може бути пов'язано з впливом оточення кожної із зоряних систем на її еволюцію, коли галактика перебувала на пізній протогалактичній стадії. Узагалі, за сучасними уявленнями, на властивості галактик (а, отже, і на їхні морфологічні особливості) впливають як початкові умови формування, так і еволюція, в т.ч. взаємодія з оточенням: з іншими галактиками та міжгалактичним середовищем. Однак співвідношення між цими факторами поки що невідоме.

Поряд з існуванням різноманітних систем галактик у Всесвіті виявлено велетенські порожнини. Найбільшою з відомих на сьогодні є порожнина в сузір'ї Волопаса (Bootes, Boo). Групи й скупчення галактик та порожнини — приклади неоднорідного розподілу речовини у Всесвіті: у масштабах мільйонів світлових років зоряні системи розподілені в Метагалактиці нерівномірно.

Надскупчення галактик. Місцеве надскупчення галактик

За сучасними уявленнями групи й скупчення галактик не є останньою ланкою в ієрархії систем галактик. Наступним «щаблем» ієрархічної «драбини» є надскупчення (або скупчення другого порядку) галактик. Структурними одиницями таких утворень є скупчення й групи галактик.

Іще в перші десятиліття XX ст. деякі астрономи, серед яких шведський астроном К.Е. Лундмарк (1889—1958), вказували на ймовірність існування надскупчення галактик, до якого входить і Галактика. Проте гіпотеза про реальність такої велетенської надсистеми тоді не мала достатньо аргументів. Уважається, що наявність Місцевого надскупчення галактик довів французький астроном Жерар Анрі де Вокулер (1918—1995) на основі своїх досліджень за 1953—1956 pp. Він проаналізував видимий розподіл галактик на небесній сфері та звернув увагу на явно виражену концентрацію яскравих галактик уздовж великого кола небесної сфери (велике коло небесної сфери — це уявна крива, утворена перетином небесної сфери площиною, котра проходить через око спостерігача). Вокулер пояснив цей факт тим, що існує велетенське сплющене надскупчення галактик, а Місцева група (і Галактика) розміщена на значній віддалі від його центра. Провівши так звані підрахунки галактик, учений установив, що центр даного надскупчення розміщений у напрямку на скупчення галактик у сузір'ї Діви (див. вище). Він дійшов висновку, що скупчення у сузір'ї Діви є якщо не центром, то принаймні одним із основних згущень у центральній частині Місцевої надгалактики. Невдовзі Вокулер опублікував статтю в одному з наукових журналів (Astronomical Journal, vol. 58, Ν 30, 1953), де описав всі наявні тоді докази на користь гіпотези про існування Місцевого надскупчення галактик. Однак наведені в згаданій статті аргументи були описовими та якісними. Невдовзі Вокулер детально й кількісно дослідив видимий розподіл яскравих галактик на небесній сфері. На основі такого дослідження Вокулер дійшов висновку, що Місцева надгалактика охоплює тисячі, а то й десятки тисяч галактик, а сильна сплюснутість названої надсистеми вказує на її обертання. Обертання Місцевого надскупчення відбувається навколо центра, який збігається зі скупченням галактик у сузір'ї Діви. Обертання Місцевої надгалактики диференційне, тобто різні її частини обертаються з різною швидкістю: поблизу центра період обертання становить 50 млрд років, а в зовнішніх областях — 100—200 млрд років. Наша зоряна система теж бере участь у загальному обертанні Місцевого надскупчення галактик.

Таким чином, Місцеве надскупчення галактик (або Місцева надгалактика) — це фізично реальна система, зв'язана силами гравітаційного притягання її членів. Воно охоплює Місцеву групу галактик і близькі до нас скупчення зоряних систем. Місцева група галактик міститься на периферії Місцевої надгалактики. Згідно з оцінками загальна кількість галактик Місцевого надскупчення, не враховуючи карликових, становить близько 2-Ю4, а діаметр його дорівнює майже 60 Мпк.

Астрономи вивчають динаміку Місцевої надгалактики, зокрема досліджують рух Місцевої групи галактик у цій надсистемі. Цікавим є вивчення гравітаційного впливу скупчення галактик у сузір'ї Діви на Місцеву групу галактик. Є вказівки на те, що сили притягання між цими об'єктами здатні сповільнити, а то й зупинити їхнє взаємне віддалення. Ймовірно й те, що після цього Місцева група галактик почне рухатися у напрямку до скупчення в сузір'ї Діви. Ще астрономи виявили, що Місцева група галактик рухається в напрямку на сузір'я Гідри (Hydra, Hya) зі швидкістю приблизно 600 км/с. Це переміщення Місцевої групи галактик виявлено з аналізу асиметрії мікрохвильового фонового випромінювання неба, виявленої понад 10 років тому. Щоб пояснити виявлений рух, учені висунули гіпотезу про існування велетенського скупчення зоряних систем, так званого Великого Атрактора, яке притягує до себе Місцеву групу галактик. Сучасні дослідження вказують на те, що гіпотетичним Великим Атрактором може бути скупчення галактик під назвою АС03627, віддалене від нас на 250 млн св. років. Згідно з оцінками воно містить понад 103 галактик, а його маса перевищує масу Галактики в 104 разів. Це велетенське скупчення — один із основних факторів, які визначають рух Місцевої групи галактик.

Місцеве надскупчення галактик — не єдине у Всесвіті. Уже виявлено декілька десятків надскупчень, кожне з яких охоплює десятки окремих великих скупчень зоряних систем. Типові розміри надскупчень галактик становлять 50—100 Мпс. Проте поряд з надскупченнями у Всесвіті виявлено й одиночні скупчення галактик, тобто такі, що не входять до надскупчень.

В ієрархії космічних утворень скупчення й надскупчення галактик — це проміжні об'єкти між галактиками й Метагалактикою. Метагалактикою називають частину Всесвіту, яка доступна сучасним засобам досліджень. Вона охоплює всі відомі тепер небесні тіла. За сучасними уявленнями надгалакитики є складовими частинами Метагалактики.


Великомасштабна структура всесвіту. Розширення метагалактики

У дослідженні просторового розподілу галактик та їхньої еволюції позагалактична астрономія близько підходить до космології — галузі астрономії, яка вивчає Всесвіт у цілому. Космологія грунтується на даних спостережень і теоретичних висновках, які стосуються всієї охопленої астрономічними спостереженнями частини Всесвіту — Метагалактики. Основним питанням космології є питання щодо виникнення так званої великомасштабної структури Всесвіту, тобто розподілу речовини у Всесвіті в найбільших масштабах. Таким чином, основну проблему космології можна розуміти як питання про формування галактик, їхніх груп, скупчень і надскупчень. У переважній частині сучасних космологічних моделей механізмом виникнення великомасштабної структури Всесвіту вважається гравітаційна нестійкість речовини. Як припускають учені, сучасна великомасштабна структура Всесвіту, яку спостерігають астрономи, могла утворитися з флюктуацій первинної речовини внаслідок гравітаційної нестійкості. Із флюктуацій густини галактичного масштабу сформувалися зоряні системи, а із великомасштабних неоднорідностей речовини утворилися багаті скупчення галактик і великі порожнини. У наш час у космології поширено два альтернативних сценарії (моделі) утворення великомасштабної структури Всесвіту. Це так звані сценарій фрагментації великомасштабних первинних неоднорідностей речовини на галактики та сценарій ієрархічного скупчування галактик. Згідно з останнім галактики утворюються внаслідок злиття об'єктів меншої маси. Для побудови ж узгодженої зі спостереженнями, цілісної теорії формування галактик та їхніх угруповань потрібно розв'язати цілу низку питань, одне з яких — природа так званої темної матерії.