Происхождение скоплений галактик
Образование скопления галактик согласно первому сценарию выглядит так. Огромное разреженное газовое облако массой порядка 1013 ¸ 1014М
* сжимается под действием гравитационных сил. По мере сжатия оно разбивается на фрагменты, из которых впоследствии формируются галактики. С этой точки зрения скопления галактик должны быть гравитационно устойчивыми системами, в которых кинетическая энергия галактик
меньше
, чем их гравитационная энергия связи между собой. Согласно теореме вириала (параграф 1.3) кинетическая энергия гравитационно связанной системы в два раза меньше её потенциальной энергии. Во второй четверти двадцатого века астрономы применили теорему вириала к скоплениям галактик и получили интересный результат. Значительная часть скоплений оказалась гравитационно неустойчивыми системами. Скорости галактик, входящих в скопления, столь велики, что скопления должны в будущем распасться на отдельные галактики. Исходя из этого можно было сделать только два диаметрально противоположных вывода.
Вывод
1. Скопления галактик являются гравитационно неустойчивыми системами и, следовательно, первый сценарий образования галактик неверен. Именно такой вывод сделал В. Амбарцумян [12].
Вывод
2. Первый сценарий образования галактик верен и, следовательно, скопления галактик содержат скрытую массу, которая обеспечивает их устойчивость. Такой вывод является общепринятым в настоящее время.
Здесь необходимо сделать пояснение. Существование гравитационно связанных скоплений и групп галактик не противоречит второму сценарию образования галактик, согласно которому скопления галактик образовались в результате взрывов сверхплотных массивных объектов. С этой точки зрения скопления могут быть как гравитационно устойчивыми системами, так и гравитационно неустойчивыми. Но существование хотя бы одного неустойчивого скопления галактик явно противоречит общепринятому сценарию. И именно поэтому современные астрономы-теоретики твёрдо стоят на том, что скопления галактик содержат скрытую массу. Они просто постулируют, что все скопления являются гравитационно устойчивыми системами и уже исходя из этого рассчитывают величину скрытой массы в них.
Нет никакого сомнения в том, что скопления галактик содержат скрытую массу. Это могут быть, например, потухшие звёзды, межгалактический газ, шаровые скопления, состоящие из очень слабых звёзд. Наконец, это могут быть карликовые галактики очень низкой светимости. Однако навряд ли скрытая масса способна обеспечить гравитационную устойчивость всех скоплений.
Вопрос о существовании неустойчивых скоплений – это очень важный вопрос, потому что такие скопления наносят серьёзный удар по общепринятому (первому) сценарию образования галактик. И очень важно в этом вопросе услышать мнение астронома-наблюдателя, который, с одной стороны, является специалистом в своей области, а, с другой стороны, – не является приверженцем какой-либо теории образования галактик. На роль такого специалиста, на мой взгляд, вполне подходит английский астроном Саймон Миттон. Приведём несколько цитат из его монографии «Исследование галактик» [102,с.*]:
Цитата***** (Найти!)
С. Миттон – это астроном-наблюдатель. Он не выражает симпатий какой-либо из существующих теорий образования галактик и поэтому не делает никаких выводов из астрономических наблюдений. Но вывод сделать необходимо. Существование гравитационно неустойчивых, распадающихся скоплений галактик явно противоречит первому (общепринятому) сценарию образования галактик. И это противоречие становится ещё более сильным, если мы от скоплений перейдём к сверхскоплениям.
Рассмотрим в качестве примера Местное сверхскопление галактик. Это гигантская система, состоящая из множества скоплений и групп галактик. Её диаметр около 100 млн. св. лет и толщина около 60 млн. св. лет [146]. В её центре находится гигантское скопление галактик, расположенное в созвездии Девы и удалённое от нас на 50 млн. св. лет. То есть наша Местная группа галактик находится на самой окраине сверхскопления.
Как образовалось это сверхскопление галактик?
Может быть, в результате гравитационного сжатия разреженных масс газа? Нет, наше сверхскопление является гравитационно неустойчивой системой, и поэтому не могло образоваться таким способом. Но, может быть, оно содержит гигантскую скрытую массу? Почему астрономы-теоретики не выдвигают гипотезу о скрытой массе сверхскопления, способной обеспечить его гравитационную устойчивость, как они это делают в случае скоплений галактик? Потому что в данном случае это совершенно бесполезно. Наше сверхскопление не просто гравитационно неустойчивая система. Сверхскопление расширяется
. Входящие в него группы и скопления галактик
удаляются
друг от друга.
Расширение Местного сверхскопления явилось настолько ошеломляющим фактом для астрономов, что было окончательно осознано ими только к концу двадцатого века! Учитывая огромную важность этого явления для понимания эволюции Вселенной, мы рассмотрим его в главе 7, в одной связке с другими, не менее интересными астрономическими открытиями.
ГЛАВА 7
ТРИ ТАЙНЫ ХХ ВЕКА
7.1. Первая тайна:
Предыдущая28Следующая
Сверхскопление галактик
| Космология |
| Изучаемые объекты и процессы |
|
| История Вселенной |
|
| Наблюдаемые процессы |
|
| Теоретические изыскания |
|
Вселенная в пределах 1 млрд световых лет (307 Мпарсек), показывающая ближайшие сверхскопления
Сверхскопление галактик
— многочисленные группы галактик и скоплений галактик в составе крупномасштабной структуры Вселенной.
Галактики в нашей Вселенной не распределены равномерно — большинство из них объединены в группы и скопления, содержащие от десятков до нескольких тысяч галактик. Эти скопления и дополнительные изолированные галактики в свою очередь образуют ещё большие структуры, называемые сверхскоплениями, включающими от двух до двадцати галактических скоплений, которые расположены либо в галактических нитях, либо в узлах пересечения нитей. Размеры сверхскоплений достигают сотен миллионов световых лет. Сверхскопления настолько велики, что не являются гравитационно-связанными и, поэтому, принимают участие в расширении Хаббла. В пределах 1 млрд св. лет находится около 100 сверхскоплений[1].
Ранее предполагалось, что сверхскопления являются самыми большими структурами во Вселенной. Однако после ряда недавних открытий, считается, что сверхскопления являются частью огромных стен, также называемых нитями, которые могут достигать в длину миллиарда световых лет, то есть более 5 % наблюдаемой Вселенной. При наблюдении сверхскоплений и более крупных структур в наши дни мы узнаём о состоянии Вселенной в то время, когда эти сверхскопления только образовались. Направления осей вращения галактик в сверхскоплениях также дают нам понимание процесса формирования галактик в ранней истории Вселенной.
Сверхскопления имеют огромные размеры, поэтому для их изучения используется большое количество наблюдательных данных — в первую очередь, лучевые скорости галактик.
Перечень сверхскоплений галактик
Ближайшие сверхскопления
| Сверхскопление галактик | Расстояние/Размер (млн св. лет)] | Примечание |
| Местное сверхскопление (Сверхскопление Девы) | Размер = 110 | Сверхскопление содержит Местную группу галактик, включая нашу галактику Млечный путь. В сверхскопление также входит Скопление Девы — ближайшее к Местной группе скопление галактик. |
| Сверхскопление Гидры-Центавра | Расстояние = 150—200 Размер = 150 | Сверхскопление состоит из двух частей, иногда упоминаемых в качестве отдельных сверхскоплений:
Это сверхскопление является ближайшим сверхскоплением к Сверхскоплению Девы . |
| Сверхскопление Рыб-Персея | Расстояние = 222 Размер = 100 | Сверхскопление занимает область на небе размером 15 градусов и содержит более тысячи галактик. |
| Сверхскопление Павлина-Индейца | Расстояние = 235 Размер = 100 | Сверхскопление имеет относительно низкую плотность галактик и не содержит богатые скопления галактик. |
| Сверхскопление Волос Вероники | Расстояние = 290 Размер = 100 | Сверхскопление содержит более 3000 галактик и формирует значительную часть структуры CfA Homunculus, которая в свою очередь является центром Великой стены. |
| Сверхскопление Феникса | Расстояние = 372 Размер = 150 | |
| Сверхскопление Геркулеса | Расстояние = 413 Размер = 100 | SCl 160 |
| Сверхскопление Льва | Расстояние = 440 Размер = 150 | SCl 93 |
| Сверхскопление Змееносца | cz=8500-9000 км/с (центр) 59 x 85 | |
| Сверхскопление Шепли | Расстояние = 654 Размер = 200 | Второе обнаруженное сверхскопление после Сверхскопления Девы. |
| Сверхскопление Скульптора | Расстояние = 668 Размер = 100 | Сверхскопление формирует часть Стены Скульптора] |
Далёкие сверхскопления
| Сверхскопление галактик | Расстояние/Размер (млн св. лет) | Примечание |
| Сверхскопление Рыб-Кита | Расстояние = 813 Размер = 350 | |
| Сверхскопление Волопаса | Расстояние = 826 Размер = 150 | SCl 138 |
| Сверхскопление Часов | Расстояние = 905 Размер = 550 | Сверхсопление также часто называют сверхскоплением Часов-Сетки. |
| Сверхскопление Северной Короны | Расстояние = 970 Размер = 250 | |
| Сверхскопление Голубя | ||
| Сверхскопление Водолея | ||
| Сверхскопление Водолея B | ||
| Сверхскопление Водолея-Козерога | ||
| Сверхскопление Водолея-Кита | ||
| Сверхскопление Волопаса А | ||
| Сверхскопление Резец | SCl 59 | |
| Сверхскопление Дракона | ||
| Сверхскопление Дракона-Большой Медведицы | ||
| Сверхскопление Печь-Эридан | ||
| Сверхскопление Журавля | ||
| Сверхскопление Льва А | ||
| Сверхскопление Льва-Секстанта | ||
| Сверхскопление Льва-Девы | SCl 107 | |
| Сверхскопление Микроскопа | SCl 174 | |
| Сверхскопление Пегаса-Рыб | SCl 3 | |
| Сверхскопление Рыб | SCl 24 | |
| Сверхскопление Рыб-Овна | ||
| Сверхскопление Большой Медведицы | ||
| Сверхскопление Девы-Волос Вероники | SCl 111 |
Очень далёкие сверхскопления
| Сверхскопление | Расстояние/размер | Примечание |
| Сверхскопление Рыси | =1, 27 | Сверхскопление было обнаружено в 1999 году] и включает два скопления: RXJ 0848.9+4452 (z=1, 26) и RXJ 0848.6+4453 (z=1, 27). На момент открытия это сверхскопление стало самым далеким известным сверхскоплением]. Также семь меньших групп галактик связаны со сверхскоплением]. |
| SCL @ 1338+27 | =1, 1 Размер = 228 | В 2001 году было обнаружено множество скоплений галактик на расстоянии z=1, 1 около необычной концентрации из 23-х квазаров. Размер группы скоплений указывает на то, что возможно существует галактическая нить вместо одиночного сверхскопления. На момент открытия это было наибольшее и наиболее далекое сверхскопление за z=0, 5]. |
| SCL @ 1604+43 при z=0, 9 | =0, 91 | На момент своего открытия в 2000 году это сверхскопление было самым большим сверхскоплением, найденным в далеком космосе. Сверхскопление состоит из двух ранее известных скоплений и одного скопления в результате исследования которого и было открыто сверхскопление. Известными кластерами являются Cl 1604+4304 (z=0, 897) и Cl 1604+4321 (z=0, 924), которые имеют соответственно по 21 и 42 галактики]. |
| SCL @ 0018+16 при z=0, 54 в SA26 | =0, 54 | Это сверхскопление находится около радиогалактики 54W084C (z=0, 544) и состоит как минимум из трех больших скоплений: CL 0016+16 (z=0, 5455), RX J0018.3+1618 (z=0, 5506) и RX J0018.8+1602]. |
| MS 0302+17 | =0, 42 Размер = 20 | Сверхскопление содержит по меньшей мере три скопления: восточное скопление CL 0303+1706, южное скопление MS 0302+1659 и северное скопление MS 0302+1717[10]. |
| SPT-CL_J0546-5345 | =1, 07 | Наиболее массивное сверхскопление из когда-либо обнаруженных во Вселенной. Находится на расстоянии 7 млрд св. лет от Земли и имеет массу около 1015 солнечных масс.[11]. |
