Галактики, скопления и сверхскопления

Галактики - это крупные формирования звезд, газа и пыли, которые удерживаются вместе силой гравитации. Галактики собираются вместе в скопления и сверхскопления.

Содержание

1. Кратко о галактиках, скоплениях и сверхскоплениях
2. Типы галактик
3. Активные галактики
4. Скопления и сверхскопления
5. Исследования космического телескопа «Хаббл»

Близкая к нам спиральная галактика М74

Кратко о галактиках, скоплениях и сверхскоплениях

• Звезды в галактиках: от 10 млн до 100 трлн
• Наиболее массивная галактика: М87, 6 трлн масс солнца
• Наименее массивная галактика: Виллман 1, около 500 000 масс солнца
• Ближайшая к Млечному Пути галактика: карликовая галактика в Большом Псе, 25 000 св. лет
• Скопление галактик, в которое входит Млечный Путь: местная группа
• Число галактик в местной группе: 30-50
• Самые большие члены местной группы: Млечный Путь, галактика Андромеда
• Ближайшее к местной группе крупное скопление: скопление Девы
• Число галактик в скоплении Девы: 1200-2000
• Расстояние до центра скопления Девы: 54 млн св. лет
• Масса скопления Девы: 1,2 квадриллиона (1,210¹⁶) масс солнца

Кликните по картинке, она откроется в новом окне и ее можно будет увеличить

Галактический камертон

75 близких галактик, иллюстрирующих камертон Хаббла — морфологическую классификацию галактик, предложенную Эдвином Хабблом.

Космический телескоп «Спитцер» собирал изображения этих галактик в инфракрасном диапазоне с 2003 по 2006 год в рамках проекта SINGS (Spitzer Infrared Nearby Galaxies Survey). Галактики размещены на камертоне Хаббла в соответствии с их внешним видом (морфологией).

Типы галактик

Когда мы смотрим вглубь Вселенной, мы видим много галактик разных типов. Большинство из них похожи на Млечный Путь — тихие, по-домашнему уютные места, в которых звезды медленно перерабатывают водород, оставшийся после Большого взрыва, в другие химические элементы. Только редкие взрывы сверхновых производят некоторое волнение. Астрономы, вслед за Хабблом, классифицируют эти спокойные галактики по их внешнему виду. Так, выделяют спиральные, эллиптические и неправильные, хотя внутри каждой категории существует множество градаций. Млечный Путь — это спиральная галактика. Лучшее объяснение присутствия спиральных рукавов в таких галактиках — волнообразно колеблющееся давление. Эта картина немного напоминает убегающую в сливное отверстие воду. Эти волны стимулируют процесс образования новых звезд во вращающихся рукавах.

Типы галактик.

Помимо спиральных, во Вселенной имеются эллиптические галактики, которые, как и намекает название, представляют собой вытянутые скопления звезд. Они бывают и карликовыми, и гигантскими, превосходящими по размеру Млечный Путь. В эллиптических галактиках, в отличие от спиральных, образования звезд практически не происходит.

А неправильные галактики это остатки бурного прошлого, куски теста, разлегшиеся на столе после нарезки печенья. Большинство неправильных галактик в прошлом были эллиптическими или спиральными, но деформировались в процессе взаимодействия.

Активные галактики

Небольшой процент галактик не похож на наш Млечный Путь. Это дикие и жестокие миры, сотрясаемые мощными взрывами, иногда испускающие гигантские джеты горячего газа, которые простираются на сотни световых лет в межгалактическое пространство. Это так называемые активные галактики, и, как и обычные, они бывают всевозможных видов и форм. У всех имеется то, что астрономы называют активными ядрами, маленькие области в центре, из которых испускается чудовищное количество энергии. Лучшие на сегодняшний день теории полагают, что в центре каждой такой галактики находится большая черная дыра, на которую падает вещество, образуя при этом очень горячий диск. В этом диске предположительно и генерируется большая часть излучения и джетов.

Наиболее важные активные галактики относятся к классу высокоэнергичных объектов, известных как квазары (сокр. от «квазизвездные радиоисточники»). Как следует из названия, квазары испускают большое количество энергии в радиодиапазоне и относительно мало в видимом свете. Они были открыты в 1950-х годах, и астрономам понадобилось больше 10 лет, чтобы отождествить вновь обнаруженные объекты с источниками видимого излучения. Когда это произошло, к большому удивлению ученых, выяснилось, что свет, приходящий от квазаров, претерпевает сильное красное смещение, что свидетельствует об их удаленности от Земли на миллиарды световых лет. Квазары можно увидеть на больших расстояниях. Ученые верят, что, как и все активные галактики, эти необычные объекты подпитываются от вещества, падающего в расположенные в их центрах черные дыры.

Скопления и сверхскопления

Галактики в космосе не распределены равномерно, а имеют тенденцию собираться в группы и скопления. Млечный Путь, например, является частью Местной группы. Крупнейшая в Местной группе туманность Андромеда, третья по размеру галактика Треугольник. Обе они, как и второй по размеру Млечный Путь, спиральные. Кроме них, в Местной группе есть несколько десятков менее крупных галактик. Диаметр Местной группы около 10 млн св. лет.

Местная группа, в свою очередь, является частью более крупной структуры, известной как сверхскопление Девы, которое содержит как минимум 100 групп и скоплений галактик и имеет 110 млн св. лет в поперечнике. Сверхскопления галактик это многочисленные группы и скопления галактик в крупномасштабной структуре Вселенной. Существование скоплений и сверхскоплений высвечивает существование темной материи. Если сложить все силы гравитации от всех звезд во всех галактиках, то этой суммы будет недостаточно, чтобы поддерживать существование скоплений и сверхскоплений. Это возможно, только если принять во внимание темную материю.

Получается, что вещество в наших ближайших окрестностях во Вселенной распределено неравномерно. Вопрос в том, сохраняется ли эта тенденция на более далеких расстояниях. Любая попытка найти ответ на этот вопрос потребует создания крупномасштабной трехмерной карты распределения галактик во Вселенной сложная задача, так как метод цефеид, который использовал Хаббл, слишком громоздок для нее. Но не все потеряно: закон Хаббла - это действенный метод необходимых оценок. Если мы измерим красное смещение, которое испытывает приходящий от галактики свет, мы может найти скорость, с которой галактики удаляются от нас, а затем по закону Хаббла и расстояния до них.

Первыми такую работу в 1982 году выполнили сотрудники Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики Маргарет Геллер и Джон Хучра. Надеясь установить, что совокупность галактик образует однородную сеть, они вдруг обнаружили крупномасштабную структуру, существование которой было впоследствии подтверждено многими исследованиями. Проще всего представить себе крупномасштабную структуру Вселенной в виде шапок мыльной пены, которые вы режете ножом: в разрезе вы увидите тонкие мыльные пленки, разделенные областями пустого пространства.

Маргарет Геллер и Джон Хучра выяснили, что Вселенная представляет собой совокупность нитевидных скоплений галактик, разделенных войдами гигантскими пустотами, в которых практически нет светящейся материи. Первым наблюдаемым сверхмасштабным объектом стала открытая в 1989 году Маргарет Геллер и Джоном Хучра Великая стена CfA2, находящаяся в 200 миллионах св. лет от нас, имеющая размер около 500 млн св. лет и толщину всего 15 млн св. лет. Крупнейшая в наблюдаемой Вселенной крупномасштабная структура, открытая в ноябре 2013 года, называется Великая стена Геркулес Северная Корона и представляет собой плоскую суперструктуру из галактик размером более 10 млрд св. лет.

Исследования космического телескопа «Хаббл»

Если не считать телескопа Галилея, то, пожалуй, космический телескоп «Хаббл» остается на сегодняшний день самым важным астрономическим инструментом из когда-либо построенных. Запущенный в 1990-м, он расположен на низкой околоземной орбите - чуть более чем в 160 км от поверхности Земли. Зеркало телескопа 2,4 м в диаметре.

Космический телескоп «Хаббл»

«Хаббл» не может «заглянуть» во Вселенную дальше других инструментов - это так и останется прерогативой наземного оборудования. Но так как ему не мешает земная атмосфера, он может получить более детальные изображения объектов. Некоторые писатели предлагали даже назвать его «астрономическим микроскопом». Кроме того, «Хаббл» может проводить не только оптические наблюдения: он видит и в ультрафиолете, и в ближнем ИК-диапазоне (эти виды излучения поглощаются земной атмосферой). Инструмент работал неидеально сразу после запуска, тогда выяснилось, что оптика была смонтирована с ошибками. Команда астронавтов устранила эти неполадки, и теперь за плечами «Хаббла» много научных достижений, среди которых:

• уточненная оценка расстояний до звезд, которая позволяет определить возраст Вселенной с точностью до 10%;
• открытие темной энергии;
• открытие галактических черных дыр.