Навигация
Скопления галактик. Метагалактика
74494
знака
1
таблица
12
изображений
8. Скопления галактик. Метагалактика.
Галактики, как и звезды, имеют склонность образовывать группы и скопления различной численности. Это свойство у них к тому же выражено намного сильнее, чем у звезд. У звезд лишь сравнительно малая доля входит в состав рассеянных скоплений, или звездных ассоциаций, а подавляющая масса является просто звездами общего поля Галактики. У галактик картина противоположная. Большинство из них является членами групп или скоплений галактик, и только незначительная часть располагается вне групп и скоплений в общем поле Метагалактики. Из числа ярких галактик более 90% входит или в состав групп галактик, содержащих лишь несколько членов, как, например, Местная группа (в ее состав входит наша Галактика, Туманность Андромеды, Магеллановы Облака и другие близкие к нам галактики) или в состав скоплений галактик, содержащих от нескольких сотен до нескольких тысяч членов. Именно по количеству галактик группы отличаются от скоплений: скопления намного богаче.
Скопления галактик разделяются на два типа - регулярные и иррегулярные.
Регулярные скопления имеют сферическую форму. Галактики в них обнаруживают сильную концентрацию к одной точке - центру скопления. Плотность сосредоточения галактик в правильных скоплениях высокая, особенно в центральных областях. В этих скоплениях много эллиптических галактик и галактик типа S0 и в них почти нет спиральных и неправильных галактик. В центре подобного скопления обычно находится одна или несколько гигантских эллиптических галактик с активными ядрами. Такие галактики обладают мощным радиоизлучением, поэтому многие регулярные скопления являются сильными радиоисточниками. В недрах центральной галактики находится мощный источник энергии. Он может выделять ее столько, сколько излучает вся галактика вместе взятая. Но, при этом сам источник имеет размеры и массу в тысячи раз меньше, чем галактика.
Таковы общие черты правильных скоплений. Но велики и несходства. Они проявляются главным образом в различной общей численности и средней плотности скоплений.
Таблица 2. Основные характеристики трех правильных скоплений галактик.
| Характеристика | Скопление в Волосах Вероники | Скопление в Раке | Скопление в Пегасе |
| Расстояние в мегапарсеках …. Диаметр в мегапарсеках …. Число галактик до видимой звездной величины 19,0 … Средняя плотность в галактиках на 1куб. мегапарсек … | 85
17
11000
4 | 55
6
300
3 | 45
1,5
370
250 |
Как видно из данных таблицы 2 скопление галактик в созвездии Волосы Вероники выделяется богатством членов, а скопление в созвездии Пегас очень высокой средней плотностью. В центральной части скопления в Пегасе плотность доходит до 2000 галактик на 1 куб. мегапарсек; здесь галактики почти касаются друг друга и плотность их сосредоточения в 40000 раз выше, чем средняя плотность в Метагалактике.
В регулярных скоплениях существуют центральные галактики, содержащие до 10% массы всего скопления. Они могли набрать такую большую массу в результате "поедания" мелких галактик. Такое явление получило название галактического каннибализма. Это происходит при сближении небольшой галактики с гораздо более крупной. Если скорость сближения не слишком велика, то более массивная галактика может просто проглотить вторую, включив ее звезды в состав более крупной системы.
Иррегулярные скопления галактик намного менее плотны, чем регулярные, у них нет ясной формы, а концентрация галактик в некоторой точке хотя и наблюдается, но выражена слабо. Эти скопления часто весьма обширны по размерам и содержат мало гигантских эллиптических галактик. Здесь доминируют спиральные галактики и неправильные галактики типа Irr I.
Ярким примером иррегулярного скопления галактик является ближайшее к нам скопление галактик в созвездии Девы. Расстояние до него около 12 Мпс, а линейные размеры составляют почти 8 Мпс. Поэтому площадь, которую занимает это скопление на небе, весьма значительна: 40х400. Несмотря на неясность очертаний и неправильную форму скопления в Деве, галактики в нем обнаруживают концентрацию к центру. Сильнее это проявляется у эллиптических галактик, слабее у спиральных. Эту особенность следует рассматривать как подтверждение тяготения эллиптических галактик к скучиванию. Они чаще, чем спиральные, входят в скопления, доминируют в плотных скоплениях, а в иррегулярных неплотных скоплениях показывают большую концентрацию к центру.
При исследовании скоплений галактик в рентгеновском диапазоне с помощью приборов спутников "Ухуру" и "Ариэль" было сделано интересное открытие: около трети регулярных скоплений и примерно десятая часть иррегулярных скоплений заполнены горячим газом, излучающим преимущественно в рентгеновском диапазоне. Любое нагретое тело излучает электромагнитные волны, и чем больше температура тела, тем более коротковолновое излучение преобладает в его спектре. Газ в скоплениях имеет температуру более десяти миллионов градусов и поэтому излучает главным образом в рентгеновском диапазоне. Концентрация этого газа мала, около 1000 атомов водорода на 1 кубический метр, но общий объем его огромен. Поэтому полная масса газа сопоставима с массой всего видимого нами скопления!
С этим газом связано несколько нетривиальных проблем. Дело в том, что он имеет почти нормальный (солнечный) химический состав. Значит, это межгалактическое вещество уже побывало в термоядерной звездной "печке" и обогатилось тяжелыми элементами. Но когда это произошло? Астрономы предполагают, что значительная часть межгалактического газа в скоплениях была выброшена из галактик миллиарды лет назад, когда они были молодыми и в них шло бурное звездообразование.
Другой вопрос связан с проблемой скрытой массы. Как уже упоминалось, обнаруженный газ имеет чрезвычайно высокую температуру, поэтому, чтобы он не разлетелся и не покинул скопление, его должна удерживать большая сила тяготения. Но если она достаточно велика, то должна быть велика и масса ее создающая, то есть масса самого скопления.
Оценки массы вещества отдельных галактик показывают, что их суммарное гравитационное поле не может удерживать столь горячий газ. Значит должна существовать огромная масса невидимого нам вещества (это ни горячий газ, ни звезды галактик), которая своим гравитационным полем удерживала бы высокотемпературный газ. Но где эта масса?
Ранее с той же проблемой скрытой массы ученые столкнулись при объяснении устойчивости скоплений. Скорости движения галактик внутри скопления столь велики, что без все той же скрытой массы они просто разлетелись бы в разные стороны.
Проблема скрытой массы имеет огромное значение для космологии. Ведь получается, что наша Вселенная, а космология изучает всего один объект - Вселенную как целое, состоит не только из наблюдаемого нами вещества, но и из скрытого, то есть невидимого. А что оно из себя представляет, где и в чем сосредоточено? На эти вопросы ответов пока не найдено.
В 1981 году было сообщено об открытии огромной области пространства размером со сверхскопление, почти лишенной как отдельных галактик, так и их скоплений. Открывшие эту область астрономы назвали ее "пустотой" и обратили внимание на то, что космологи должны уметь объяснять отсутствие галактик так же, как и их наличие. Сейчас известно еще несколько пустот, крупнейшая из которых имеет размер 2 млрд. на 1 млрд. световых лет. Вместе с этими открытиями пришло понимание того, что галактики - это не просто объекты, которые иногда собираются в скопления. Вместе этого оказалось, что, по крайней мере, в некоторых частях Вселенной, галактики образуют сеть с большими пустотами в промежутках между ними.
Изучение скоплений галактик вообще тесно переплетено с космологическими проблемами. Особую роль в этом играет то обстоятельство, что скопления (а их сейчас известно около 10000) объединены в более крупные системы, формируя, таким образом, крупномасштабную структуру Вселенной - Метагалактика. Иерархическая структура не обрывается на скоплениях галактик.
Понятие "Метагалактика" не является вполне ясным. Тем не менее, имеются некоторые основания предполагать, что такая система как Метагалактика, существует, что она относительно автономна и является объедением галактик примерно такого порядка, каким для звезд нашей системы является Галактика. Следует предположить существование и других метагалактик.
Реальность Метагалактики будет доказана, если удастся как-то определить ее границы и выделить наблюдаемые объекты, не принадлежащие ей.
В связи с гипотетичностью представлений о Метагалактике как об автономной гигантской системе галактик, включающей все наблюдаемые галактики и их скопления, термин "Метагалактика" стал чаще применяться для обозначения обозреваемой (при помощи всех существующих средств наблюдения) части Вселенной.
Похожие работы
... им явление тем, что наблюдаемые нами звезды образуют гигантскую звездную систему, которая сплюснута к галактическому экватору. И все же, хотя вслед за Гершелем исследованием строения нашей звездной системы - Галактики занимались известные астрономы - В. Струве, Каптейн и другие. Само представление о существовании Галактики как обособленной звездной системы являлось до тех пор, пока не были ...
... . До ее границ пока не могут проникнуть даже самые мощные телескопы. Итак, известная нам в настоящее время часть Вселенной — только часть Метагалактики, в которой наша Галактика занимает положение рядовой звездной системы. Кто знает, может быть, и Метагалактика является членом еще более грандиозной системы. Вообще звездных систем в бесконечной Вселенной бесчисленное множество. Самая большая ...
... путь). Иными словами, человек, проводящий многие часы лежа на диване, объективно живет меньше человека путешествующего, занимающегося спортом, т.е. активного в обществе и пространстве. Масштаб времени социальных систем Социальные системы состоят из индивидуальных биосистем homо sapiens. Поведенческие особенности каждого индивидуума всецело определяются его способностями адаптации к данной ...
аются буквой S. Среди близких галактик спиральные составляют несколько больше 60 %. Их отличает наличие двух (а иногда и больше) спиральных рукавов, образующих плоскую систему-"диск". Помимо диска в S-галактнках имеется так называемая сферическая составляющая. Она образуется объектами, которые располагаются примерно сферически-симметрично вокруг центра галактики. В спиральных рукавах ...
0 комментариев