Кластеры во вселенной что это

фото: Скопление галактик

Галактики имеют свойство группироваться вместе, иногда в небольшие группы, а иногда и в огромные комплексы. У большинства галактик есть спутники — либо несколько близлежащих объектов, либо крупномасштабный кластер. Другими словами, изолированные галактики встречаются довольно редко.

Типы скоплений

Группы галактик

Иррегулярные кластеры

Сферические кластеры

Сферические кластеры плотны и состоят преимущественно из эллиптических и линзообразных галактик (S0-галактик). Они огромны, имеют линейный диаметр до 50 миллионов световых лет. Сферические кластеры могут содержать до 10 000 галактик, которые сосредоточены по направлению к центру кластера.

Распределение галактических кластеров

Скопления галактик встречаются по всему небу. Их трудно обнаружить вдоль Млечного Пути, где высокие концентрации пыли и газа Галактики затмевают практически все на оптических длинах волн. Однако даже там кластеры могут быть найдены в нескольких галактических «окнах», случайных дырах в пыли, которые позволяют проводить оптические наблюдения.

Кластеры распределены на небе неравномерно. Они расположены таким образом, который предлагает определенную организацию. Кластеры часто связаны с другими кластерами, образуя гигантские сверхскопления. Эти сверхскопления обычно состоят из 3-10 кластеров и охватывают целых 200 миллионов световых лет. Существуют также огромные области между кластерами, которые образуют пустоты. Крупномасштабные исследования лучевых скоростей галактик, проведенные в 80-е годы, выявили еще более крупную структуру. Было обнаружено, что галактики и скопления галактик имеют тенденцию выстраиваться вдоль больших плоскостей и кривых, почти как гигантские стены, с относительно пустыми пространствами между ними. Существование подобной крупномасштабной структуры обнаруживается, когда в определенных направлениях происходят отклонения от соотношения скорость-расстояние. Один из таких объектов, открытый в 1988 году, получил название «Великий аттрактор».

Взаимодействие между членами скопления

Галактики в кластерах существуют в той части Вселенной, плотность которой намного выше средней, и в результате у них есть несколько необычных особенностей. Во внутренних областях плотных скоплений существует очень мало нормальных спиральных галактик . Эта особенность, вероятно, является результатом довольно частых столкновений между близко расположенными галактиками, так как такие сильные взаимодействия приводят к утечке межзвездного газа, оставляя только сферическую составляющую и безгазовый диск. То, что остается, по сути, является галактикой типа S0.

Второй особенностью, также связанной с эффектом взаимодействия галактик, является наличие в центрах больших иррегулярных кластеров спиральных систем с низким содержанием газа. Значительное число членов таких кластеров имеют аномально небольшие количества нейтрального водорода, а их газовые компоненты в среднем меньше, чем у более изолированных галактик. Считается, что это результат частых прошлых столкновений между такими галактиками, которые привели к нарушениям их внешних частей.

Третья особенность галактических скоплений заключается в наличии в некоторых кластерах — обычно небольших плотных скоплениях – галактики необычного типа, называемой cD галактикой. Эти объекты несколько схожи по структуре с линзообразными галактиками (S0), но они значительно больше, с оболочками, простирающимися на расстояние до миллиона световых лет. Многие из них имеют несколько ядер, и большинство из них являются сильными источниками радиоволн. Наиболее вероятное объяснение для cD-галактик состоит в том, что они являются массивными центральными галактическими системами, которые захватили меньшие члены кластера своими доминирующими гравитационными полями и поглотили другие галактики в свои собственные структуры.

Еще одной особенностью, которую можно проследить в кластерной среде, является присутствие радиогалактик и сильных рентгеновских источников, которые имеют тенденцию встречаться в центрах скоплений галактик или вблизи них.

Источник

Что представляют собой гигантские космические структуры?

Хотя это может казаться неочевидным, галактики не просто случайным образом распределены во Вселенной. Вместо этого они сгруппированы в большие нити, разделенные гигантскими пустотами пространства. Каждая нить в основном представляет собой стену галактик, простирающуюся на сотни миллионов световых лет. Интересно, что одну из самых больших структур в известной Вселенной астрономы обнаружили совсем недавно, а ведь это гигантская стена галактик длиной около 1,4 миллиарда световых лет! Учитывая, насколько близко к нам находится это массивное сооружение, удивительно, что ученые не замечали его раньше. В течение последних десяти лет международная группа астрономов во главе с Брентом Талли из Института астрономии Гавайского университета занималась составлением карт распределения галактик вокруг Млечного Пути. Астрономы назвали эту недавно определенную структуру «Стеной Южного полюса», которая находится за пределами Ланиакеи – огромного сверхскопления галактик, включая нашу собственную.

Наша Галактика быстро движется к массивной области космического пространства – Великому аттрактору.

Вселенная в больших масштабах

В самых больших масштабах Вселенная выглядит как огромная космическая паутина. Звезды соединяются в галактики, которые группируются в галактические группы. Многие группы, связанные вместе, приводят к скоплениям галактик, и иногда кластеры сливаются вместе, создавая еще более крупные кластеры. Многие скопления вместе, охватывающие сотни миллионов или даже миллиарды световых лет в поперечнике, по-видимому, образуют самые большие структуры из всех: сверхскопления.

Наше собственное сверхскопление – Ланиакея – состоит примерно из 100 000 галактик, более чем в 10 раз богаче, чем самые крупные известные скопления. Однако эти сверхскопления только кажутся структурами. По мере старения Вселенной отдельные компоненты сверхскоплений раздвигаются, показывая, что они все-таки не являются истинными структурами.

Ланиакея и соседнее сверхскопление галактик Персея-Рыб. Изображение: nature.com

Горячее море материи и излучения, будучи плотным и расширяющимся, со временем остывает. В результате, в течение достаточно долгого времени будут формироваться атомные ядра, нейтральные атомы и, в конечном итоге, звезды, галактики и их скопления. Непреодолимая сила гравитации делает это неизбежным, благодаря ее воздействию как на обычную (атомную) материю, которую мы знаем, так и на темную материю, заполняющую нашу Вселенную, природа которой до сих пор неизвестна.

Еще больше увлекательных статей о последних открытиях в области астрономии и астрофизики, читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен. Там регулярно выходят статьи, которых нет на сайте!

За пределами Млечного Пути

Когда мы смотрим во Вселенную – за пределы нашей галактики, эта картина имеет огромное значение. По крайней мере, так кажется на первый взгляд. В то время как многие галактики существуют изолированно или сгруппированы в коллекции только из нескольких, во Вселенной также существуют огромные гравитационные «колодцы», которые притягивают сотни или даже тысячи галактик, создавая огромные скопления.

Довольно часто в центре находятся сверхмассивные эллиптические галактики, причем самая массивная из обнаруженных на сегодня показана ниже: это IC 1101, она более чем в тысячу раз массивнее нашего собственного Млечного Пути.

Самая массивная галактика из известных – IC 1101 – выглядит так.

Так что же больше скопления галактик? Сверхскопления – это скопления скоплений, соединенных большими космическими нитями темной и нормальной материи, гравитация которых взаимно притягивает их к их общему центру масс. Вы не были бы одиноки, если бы думали, что это всего лишь вопрос времени – то есть времени и гравитации – когда все скопления, составляющие сверхскопление, сольются вместе. Когда это произойдет, мы, в конечном итоге, сможем наблюдать единую связанную космическую структуру беспрецедентной массы.

Местная группа галактик

В нашем собственном районе местная группа, состоящая из Андромеды, Млечного Пути, Треугольника и, возможно, 50 меньших карликовых галактик, находится на окраине сверхскопления Ланиакея. Наше местоположение помещает нас примерно в 50 000 000 световых лет от основного источника массы: массивного скопления Девы, которое содержит более тысячи галактик размером с Млечный Путь. По пути можно найти много других галактик, групп галактик и небольших скоплений.

В еще больших масштабах скопление Девы является лишь одним из многих в той части Вселенной, которую мы нанесли на карту, наряду с двумя ближайшими: скоплением Центавра и скоплением Персея-Рыб. Там, где галактики наиболее сконцентрированы, представляют собой самые большие скопления массы; там, где линии соединяют их вдоль нитей, мы находим «нити» галактик, похожие на жемчужины, слишком тонкие на ожерелье; и в больших пузырьках между нитями мы находим огромную недостаточную плотность материи, поскольку эти области отдали свою массу более плотным.

Млечный Путь окружают другие, более мелкие галактики.

Если мы посмотрим на наше собственное окружение, то обнаружим, что существует большая коллекция из более чем 3000 галактик, которая составляет крупномасштабную структуру, включающую нас, Деву, Льва и многие другие окружающие группы. Плотное скопление Девы – самая большая его часть, составляющая чуть более трети общей массы, но в нем есть много других концентраций массы, включая нашу собственную локальную группу, соединенных вместе невидимой силой гравитации и невидимыми нитями темной материи.

Великая тайна

Здорово, правда? Вот только на самом деле эти структуры не настоящие. Они не связаны друг с другом и никогда не станут таковыми. Однако сама идея существования сверхскоплений и название для нашего – Ланиакея – будут сохраняться в течение длительного времени. Вот только назвав объект, реальным его не сделаешь: через миллиарды лет все различные компоненты будут просто разбросаны все дальше и дальше друг от друга, и в самом отдаленном будущем нашего воображения они исчезнут из поля зрения. Все это из-за того простого факта, что сверхскопления, несмотря на их названия, вовсе не являются структурами, а просто временными конфигурациями, которым суждено быть разорванными расширением Вселенной.

Источник

Массивный галактический кластер глазами телескопа “Хаббл”

Галактические кластеры – одни из самых массивных и самых больших структур, которые можно найти во Вселенной. Новое изображение космического телескопа “Хаббл” (НАСА / ЕКА) демонстрирует одну из этих структур – массивный галактический кластер RXC J0142.9 + 4438, который расположен примерно в 4 миллиардах световых лет от нас в направлении созвездия Андромеды. По оценкам астрономов RXC J0142.9 + 4438 имеет массу 9*10 14 солнечных масс.

Галактические кластеры – одни из самых интересных объектов в космосе. Они могут содержать тысячи галактик, удерживаемых вместе силами гравитации.

В какой-то момент времени они считались крупнейшими структурами во Вселенной – до тех пор, пока в 1980-х годах это звание не перешло к суперкластерам, которые обычно состоят из десятков скоплений и групп галактик и простираются на сотни миллионов световых лет.

В 1930-х годах астрофизики поняли, что видимая составляющая галактических скоплений представляет собой лишь небольшую часть от общей массы; около 80% материи невидима – это так называемая тёмная материя.

Кроме того, что кластеры галактик идеальны для изучения этого типа материи, они также позволяют изучать более далёкие галактики.

Огромное гравитационное влияние этих структур искажает пространство-время вокруг них, что позволяет использовать их в качестве гигантских космических линз.

Представленный образ RXC J0142.9 + 4438 был получен улучшенной обзорной камерой (ACS) и широкоугольной камерой (WFC3) телескопа “Хаббл” в рамках обширной программы наблюдений, получившей название Reionization Lensing Cluster Survey (RELICS).

Источник

Скопления и сверхскопления галактик – что это?

Скопление галактик представляет собой одну из самых больших структур во Вселенной . Связанные между собой гравитацией системы галактик, скопления по размеру достигают десятком миллионов световых лет.

Что характерно скоплениям галактик:

• скопления галактик содержат от 100 до 1000 галактик;
• здесь присутствует горячий рентгеновский газ и огромное количество темной материи;
• в совокупности они все дают общую массу до 10^14 масс Солнца
• диаметр таких скоплений от 2 до 10 Мпк (6-60 млн световых лет)

Интересно то, что в составе скоплений галактики занимают всего лишь 1% . Межгалактический газ занимает 9% от объема скоплений. На остальные 90% приходится самый массивный, но ненаблюдаемый оптически объект – темная материя.

Астрономы разделяют скопление галактик условно на два вида:

1. регулярные – скопления правильной сферической формы, где преобладают эллиптические и линзовидные галактики, с ярко выраженной центральной частью. В таких центрах находятся огромные по размерам эллиптические галактики. Скопление Волос Вероники – пример такого регулярного скопления
2. иррегулярные – к такому виду относят скопления без определенной форму, да и по количеству галактик уступает регулярным. Обычно здесь находятся спиральные галактики . Примерно иррегулярного скопления – скопление Девы.

Скопления галактик и несколько изолированных галактик в свою очередь создают еще большую структуру – сверхскопления . В такие сверхскопления входят от 2 до 20 галактических скоплений, которые расположены либо в галактических нитях, либо в узлах пересечения нитей.

Источник