Сколько галактик открыли астрономы во Вселенной?
V-kosmose.com

Сколько галактик открыли астрономы во Вселенной?

IC 342 находится на расстоянии 11 миллионов световых лет от нас. Эта галактика относится к свободной группе вместе с несколькими другими. У IC 342 низкая поверхностная яркость и она находится в Camelopardalis (созвездие Жирафа), около плоскости Млечного Пути. Так что астрономам-любителям ее будет сложно определить, несмотря на элегантную форму. (Фото: Тони Халлас)

IC 342 находится на расстоянии 11 миллионов световых лет от нас. Эта галактика относится к свободной группе вместе с несколькими другими. У IC 342 низкая поверхностная яркость и она находится в Camelopardalis (созвездие Жирафа), около плоскости Млечного Пути. Так что астрономам-любителям ее будет сложно определить, несмотря на элегантную форму. (Фото: Тони Халлас)

Вечером 4 октября 1923 года недалеко от Лос-Анджелеса молодой астроном сел в свою машину и поехал к горе Уилсон. Там он прибыл в обсерваторию, в которой находился 100-дюймовый телескоп Хукера, в то время самый большой телескоп в мире.

Эдвин Хаббл был астрономом четвертого курса на горе Уилсон; ему нравилось наблюдать в  телескоп Хукера, потому что он интересовался, среди прочего, изучением спиральных «туманностей». Эти таинственные газовые облака были разбросаны по небу, и никто не понимал их природу. В первые дни 1920-х годов Хаббл поставил перед собой задачу выяснить их.

Он направил большой телескоп на свой любимый объект: туманность в Андромеде, M31. Это спиралевидное облако слабо видно невооруженным глазом под чистым безлунным небом. Затем он запечатлел его изображение на фотопластинке. Хаббл был взволнован результатом. На снимке он обнаружил предположительно новую звезду – взрывающуюся звезду. На следующую ночь он снова сфотографировал M31, надеясь поймать новую звезду и записать ее при лучшей атмосферной стабильности. Вторая пластинка действительно записала звезду, но тогда он еще не знал, что также захватил пластину, которая станет легендарной в истории науки.

5 октября 1923 года астроном Эдвин Хаббл сделал снимок «Туманности Андромеды» с помощью телескопа Хукера в обсерватории Маунт-Уилсон возле Лос-Анджелеса. Сначала он был взволнован, полагая, что записал новую, взрывающуюся звезду. Он пометил звезду, которая лежит между двумя отметками, которые он нарисовал вверху справа на пластине, буквой N. Звезда оказалась переменной Цефеиды, и Хаббл использовал ее, чтобы доказать, что расстояние до Галактики Андромеды было гораздо больше, чем думали астрономы (фото: предоставлено обсерваториями Карнеги / Синди Хант)

5 октября 1923 года астроном Эдвин Хаббл сделал снимок «Туманности Андромеды» с помощью телескопа Хукера в обсерватории Маунт-Уилсон возле Лос-Анджелеса. Сначала он был взволнован, полагая, что записал новую, взрывающуюся звезду. Он пометил звезду, которая лежит между двумя отметками, которые он нарисовал вверху справа на пластине, буквой N. Звезда оказалась переменной Цефеиды, и Хаббл использовал ее, чтобы доказать, что расстояние до Галактики Андромеды было гораздо больше, чем думали астрономы (фото: предоставлено обсерваториями Карнеги / Синди Хант)

Когда он закончил наблюдение, он вернулся в свой кабинет, чтобы проанализировать «добычу». Внезапно к Хабблу пришло удивительное осознание: новая звезда – это не просто звезда, а особый тип звезды, которая изменила свою яркость, переменная Цефеиды. Просмотрев ранние записи, он смог это подтвердить и понял, что у слабости звезды могут быть невероятные последствия.

Звезда и окружающая ее туманность должны находиться на расстоянии миллиона световых лет – в три раза больше, чем кто-либо в то время полагал. Сегодня благодаря улучшенным измерениям астрономы знают, что объект находится на расстоянии 2,5 миллиона световых лет. Отчасти благодаря более ранней работе, проделанной Весто М. Слайфером и его коллегой Милтоном Хьюмасоном, Хаббл сразу обнаружил, что Вселенная намного больше, чем кто-либо мог поверить, и что спиральные туманности, подобные Андромеде, на самом деле были далекими галактиками. Это были целые системы звезд и газа, отделенные от нашего Млечного Пути на огромном расстоянии.

В Аризонской обсерватории Лоуэлла, еще в 1912 году, Слайфер зарегистрировал примерные скорости спиральных туманностей, и благодаря работе, проделанной Хабблом, стало ясно, что Вселенная расширяется – галактики со временем разлетаются друг от друга. Вселенная была не только намного больше, чем кто-либо ранее мог предположить, но и продолжала расти со временем.

NGC 4565 или Галактика Игла в скоплении Кома является самой яркой и известной галактикой нашего неба, которая идеально ориентирована по краю прямой видимости. Мы можем наблюдать ее диск, как тонкую серебристую иглу. На расстоянии около 57 миллионов световых лет она находится в скоплении Девы, и у нее заметная центральная выпуклость, что позволяет предположить, что это может быть спиральная полоса.

NGC 4565 или Галактика Игла в скоплении Кома является самой яркой и известной галактикой нашего неба, которая идеально ориентирована по краю прямой видимости. Мы можем наблюдать ее диск, как тонкую серебристую иглу. На расстоянии около 57 миллионов световых лет она находится в скоплении Девы, и у нее заметная центральная выпуклость, что позволяет предположить, что это может быть спиральная полоса.

К 1929 году астрономы соединили космическую картину прошлого. Если вы следили за прошлой историей многих галактик, то это означает, что космос начался с маленькой, бесконечно плотной точки. Это исследование было продолжением работы, первоначально выполненной бельгийским астрономом Жоржем Леметром. Астрономы поняли эту космическую точку происхождения, позже названную Большим Взрывом, как начало Вселенной, и, по их подсчетам, это случилось миллиарды лет назад.

Большой Взрыв начал расширение, которое отталкивало все галактики друг от друга с течением времени. Казалось, что вся вселенная разлетается на части. В 1930-х годах Хаббл начал изучать и классифицировать галактики по их различным так называемым морфологическим типам – множеству структур, которые астрономы видели на фотографиях. В конце концов он собрал типы галактик, за которыми наблюдал, в виде диаграммы. Он описал спиральные галактики, спиральные галактики с перемычками (спирали, содержащие линейный «стержень» материала, проходящий через их центры), линзовидные галактики и эллиптические галактики. Он также идентифицировал неправильные галактики, облака звезд и газа, у которых не было организованной формы.

Эдвин Хаббл

Эдвин Хаббл

Позже астрономы идентифицировали своеобразные галактики, которые, казалось, были разрушены взрывными или разрушительными событиями. Они также определили большой класс галактик, называемых карликовыми. К 1950-м годам французский астроном Жерар де Вокулер из Техасского университета расширил схему классификации Хаббла в более сложную систему, которая учитывает многие наблюдаемые свойства галактик. Де Вокулер создал псевдо-трехмерный график, показывающий отношения галактик, по прозвищу «Космический Лимон» из-за его формы. Де Вокулер также описал видимые в галактиках кольца материи и сделал оценку того, насколько свободно или плотно были намотаны спиральные рукава галактики. Он также включил оценочные данные о природе нерегулярных и своеобразных галактик.

Последнее поколение внегалактической астрономии перешло к гораздо более сложному анализу, чем каталогизация. Используя космический телескоп Хаббла, астрономы подсчитали, что в космосе должно существовать около 100 миллиардов галактик. И число может быть намного больше, чем это. Вероятно, в ранней Вселенной существовало около 2 триллионов галактик, но очевидно, что галактики, расположенные рядом, притягиваются друг к другу под действием силы тяжести и объединяются в космическом времени.

Несмотря на всеобщее расширение, нормальные галактики, такие как Млечный Путь, вероятно, состоят из десятков или более протогалактик, которые слились в более крупные системы. Можно увидеть примитивные сгустки материи, голубоватые протогалактики, в ранней Вселенной на снимках сверхглубокого поля Хаббла.

Наша галактика

Персей А, также называемый NGC 1275, представляет собой изверженную галактику в ядре кластера Персея, которая состоит из примерно 1000 галактик на расстоянии около 240 миллионов световых лет. Доминирующий член Кластера Персея, Персей А - это сейфертовская галактика с активным ядром, питаемая черной дырой с массой 340 миллионов солнечных частиц в своем ядре (фото: Архив наследия Хаббла, ЕКА и NASA)

Персей А, также называемый NGC 1275, представляет собой изверженную галактику в ядре кластера Персея, которая состоит из примерно 1000 галактик на расстоянии около 240 миллионов световых лет. Доминирующий член Кластера Персея, Персей А - это сейфертовская галактика с активным ядром, питаемая черной дырой с массой 340 миллионов солнечных частиц в своем ядре (фото: Архив наследия Хаббла, ЕКА и NASA)

Поскольку астрономы изучали большое количество галактик за последние несколько десятилетий, они обнаружили много вещей, но не игнорировали масштабность Вселенной. Если вы посмотрите на галактику в окуляре вашего телескопа сегодня вечером, фотоны, попадающие в ваш глаз, движутся с максимальной скоростью - 186 000 миль в секунду (300 000 километров в секунду).

Тем не менее, им потребовалось 2,5 миллиона лет этой скорости, чтобы добраться до нас из Галактики Андромеды. И этот объект почти на нашем космическом пороге. Конечно, знание нашей собственной галактики в примитивном смысле восходит к древности. Название «Млечный путь» происходит от латинского слова lactea, которое происходит от первоначальной идеи, греческого термина galaxías kýklos, «молочный круг».

Полоса Млечного Пути, видимая на нашем небе

Полоса Млечного Пути, видимая на нашем небе, наиболее заметная в летние и зимние вечера, – это свет от миллиардов звезд, лежащих вдоль плоскости нашей галактики. Но только за последние несколько десятилетий мы поняли, что Млечный Путь является одной из 100 миллиардов галактик во вселенной, и ее диск простирается на 100 000 световых лет. Он содержит около 400 миллиардов звезд, хотя мы точно не знаем, сколько их, потому что карликовые звезды слабы и их трудно увидеть на больших расстояниях. В течение десятилетий астрономы верили, что Млечный Путь – это простая спиральная галактика.

Но исследования этого столетия показали, что Млечный Путь – это заштрихованная спираль, и что наши Солнце и Солнечная система находятся на расстоянии около 26 000 световых лет от центра, в одном из плеч галактики. Млечный Путь состоит из яркого, медленно вращающегося диска звезд и газа, который содержит большинство звезд, которые мы видим. Наше Солнце вращается вокруг центра галактики один раз каждые 220 миллионов лет, и это означает, что мы вращались вокруг центра галактики примерно 20 раз с момента образования Солнечной системы.

Далеко, в центре галактики, лежит сверхмассивная черная дыра, масса которой примерно в 4,3 миллиона раз больше, чем у Солнца. В последнее время астрономы обнаружили, что сверхмассивные черные дыры в центрах галактик являются нормой. Они есть почти у всех галактик, кроме карликовых. Диск галактики заключен в ореол из небольшого числа звезд, а также огромных сфер древних звезд, называемых шаровыми звездными скоплениями, и большой оболочки темной материи. Астрономы еще не знают, из чего состоит темная материя, но они знают, что она есть из-за гравитационного влияния, сказывающегося на видимую материю, которую они могут наблюдать.

Местная группа

Таинственно искаженная эллиптическая галактика NGC 474 в созвездии Рыб находится на расстоянии 100 миллионов световых лет. Соседняя спиральная галактика NGC 470 лежит прямо над ней. Множественные раковины и приливные хвосты окружают NGC 474, вызванные взаимодействиями с соседями и волнами плотности, которые распространяются через среду. Этот гигантский объект простирается на 250 000 световых лет и в два с половиной раза больше диаметра Млечного Пути (фото: P-A. DUC (CEA, CFHT), ATLAS 3D Collaboration)

Таинственно искаженная эллиптическая галактика NGC 474 в созвездии Рыб находится на расстоянии 100 миллионов световых лет. Соседняя спиральная галактика NGC 470 лежит прямо над ней. Множественные раковины и приливные хвосты окружают NGC 474, вызванные взаимодействиями с соседями и волнами плотности, которые распространяются через среду. Этот гигантский объект простирается на 250 000 световых лет и в два с половиной раза больше диаметра Млечного Пути (фото: P-A. DUC (CEA, CFHT), ATLAS 3D Collaboration)

Млечный Путь едва ли один в космосе. Он принадлежит к группе, по меньшей мере из 54 объектов, называемых Местной группой галактик, имя, которое Хаббл дал этому локальному облаку объектов, когда он наносил на карту ближайший космос. Основными членами Местной группы являются Млечный Путь, Галактика Андромеды и Галактика Вертушки (M33). Но у каждой из этих трех больших спиралей есть облако сопутствующих галактик.

Спутники Млечного Пути включают Большое и Малое Магеллановы Облака, видимые невооруженным глазом в Южном полушарии, и многие карликовые галактики. Диаметр Местной группы составляет около 10 миллионов световых лет, примерно в 100 раз больше диаметра Млечного Пути. И двигаясь дальше, в более глубокую вселенную, мы сталкиваемся с новыми примерами этих 100 миллиардов галактик. Эти величественные острова звезд и газа существуют в группах, таких как наша Местная группа, но также в более крупных скоплениях, и очень больших, называемых сверхскоплениями.

Несмотря на общее расширение Вселенной, означающее, что большинство галактик удаляются друг от друга по мере роста космоса, гравитация удерживает меньшее количество галактик, связанных друг с другом в своих путешествиях. Наша локальная группа, например, является членом так называемого скопления галактик в Деве, названного так потому, что его густонаселенный центр находится в созвездии Девы на нашем небе. Скопление Девы содержит по меньшей мере 1500 галактик и находится на расстоянии около 54 миллионов световых лет от Земли. Вы можете увидеть некоторые из самых ярких галактик около ядра скопления Девы в любительских телескопах, в массиве, который называется цепочкой Маркаряна.

Цепочка Маркаряна

Цепочка Маркаряна

Эта линия галактик содержит сверхмассивные эллиптические галактики, такие как M84 и M86, а также множество спиральных галактик. Для астрономов изучение типов галактик – одна из действительно захватывающих областей, и она лучше всего видна весенними вечерами в ясных, безлунных условиях. Большинство галактик скопления Девы содержат сверхмассивные черные дыры в своих центрах. Как пример – M87. В то время как центральная черная дыра Млечного Пути весит 4,3 миллиона солнечных масс, колоссальная черная дыра внутри M87 содержит приблизительно 5–7 миллиардов солнц, что примерно в 1000 раз больше нашей массы. M87 – одна из самых больших галактик в нашей части вселенной, так называемая центрально доминирующая, и она «съела» множество маленьких галактик, которые когда-то ее окружали. Вот что делают массивные галактики – они потребляют своих соседских партнеров.

Сверхскопления

Галактика Сомбреро (M104) в Деве – одна из величайших галактик, расположенных на краю неба, и большинство людей говорят, что она похожа на летающую тарелку. Она состоит из большого вращающегося диска с выпуклой полосой пыли, поглощенной сияющим ореолом газа и звезд. Она находится на расстоянии 43 миллионов световых лет и примерно вдвое меньше Млечного Пути, ее диаметр составляет 49 000 световых лет (фото: НАСА и Команда Наследия Хаббла (AURA / STScI))

Галактика Сомбреро (M104) в Деве – одна из величайших галактик, расположенных на краю неба, и большинство людей говорят, что она похожа на летающую тарелку. Она состоит из большого вращающегося диска с выпуклой полосой пыли, поглощенной сияющим ореолом газа и звезд. Она находится на расстоянии 43 миллионов световых лет и примерно вдвое меньше Млечного Пути, ее диаметр составляет 49 000 световых лет (фото: НАСА и Команда Наследия Хаббла (AURA / STScI))

Скопление, содержащее 1500 галактик, это одно, но также существуют и гораздо более крупные скопления галактик. Кластер Девы сам по себе является членом так называемого Сверхскопления Девы, который в свою очередь содержит тысячи галактик. В Сверхскоплении Девы находятся наш Млечный Путь, Местная Группа, Скопление Девы и всего около 100 галактических групп и скоплений. Этот удивительно большой каркас простирается на 110 миллионов световых лет и является одним из 10 миллионов сверхскоплений, составляющих весь космос.

Несмотря на огромное количество галактик, существующих в Сверхскоплении Девы, астрономы теперь знают, что большая часть пространства в этом объеме по существу пуста. Диаметры этих огромных пустот варьируются от десятков до сотен миллионов световых лет. Нитчатые цепи галактик обвивают темные пустые пространства. В больших масштабах галактики в скоплениях и сверхскоплениях похожи на мыльные пузыри, и они покрывают поверхности и пустоты, лежащие между ними.

Галактика Водоворот или Мессье 51

Галактика Водоворот или Мессье 51

Галактика Водоворот в Трости Венатичи – это еще одна галактика около Большой Медведицы, также известна как M51 и она является главной целью телескопа. Галактика Водоворот проходит мимо небольшой NGC 5195, которая вытягивает материал из одного из спиральных рукавов большой галактики. Эта пара находится на расстоянии 23 миллионов световых лет, а диск M51 простирается на 60 000 световых лет. (Фото: Тони Халлас)

К концу 1980-х астрономы определили Великую стену – лист галактик размером 500 миллионов световых лет. Великая стена Слоуна – это совокупность галактик, которая находится на расстоянии около 1,4 миллиарда световых лет. По мере того, как астрономы открывали все больше и больше далеких галактик, они обнаружили, что какая-то большая масса, казалось, тянет за собой локальную вселенную, подтягивая нас в направлении южных созвездий Triangulum Australe и Norma.

Эта аномалия, названная Великим Аттрактором, находящаяся на расстоянии около 200 миллионов световых лет, озадачила астрономов. В конце концов они обнаружили, что еще большая масса в этом направлении тянет нас. Эта гигантская структура, называемая Сверхскоплением Шепли, находится на расстоянии 650 миллионов световых лет и содержит наибольшую концентрацию галактик в нашей локальной части космоса.

Большая картинка

Эллиптические галактики, такие как M49 в Деве, представляют собой огромные сферы звезд, которые плавают в эллипсоидальном облаке. Хотя их диаметры часто похожи на большие спиральные галактики, они могут содержать гораздо большую массу, потому что у них форма футбольного мяча, а не диска. Эта галактика находится на расстоянии около 56 миллионов световых лет и является одной из самых массивных галактик в скоплении Девы (предоставлено: NASA / ESA / STScI).

Эллиптические галактики, такие как M49 в Деве, представляют собой огромные сферы звезд, которые плавают в эллипсоидальном облаке. Хотя их диаметры часто похожи на большие спиральные галактики, они могут содержать гораздо большую массу, потому что у них форма футбольного мяча, а не диска. Эта галактика находится на расстоянии около 56 миллионов световых лет и является одной из самых массивных галактик в скоплении Девы (предоставлено: NASA / ESA / STScI).

Произошли и другие удивительные открытия. В 2014 году астрономы определили новое сверхскопление, основанное на относительных движениях галактик, проанализированных более сложным способом, чем когда-либо прежде. Астрономы Гавайского университета пришли к выводу о существовании сверхскопления Ланиакея и назвали его в честь гавайского слова «огромные небеса». Ланиакея, которую также иногда называют Местным Сверхскоплением, содержит около 100 000 галактик, включая Местную Группу и Млечный Путь.

Это массивное скопление и все его члены путешествуют вместе в пространстве, но не все галактики внутри нее гравитационно связаны. Некоторые будут расщепляться от остальной части кластера с течением времени.

Карта Сверхскопления Девы

Карта Сверхскопления Девы

Сверхскопление Ланиакеи состоит из четырех основных компонентов - Сверхскопления Девы, Сверхскопления Гидры-Центавра, Сверхскопления Павлина-Индейца и Южного Сверхскопления. Всего в Ланиакее около 500 галактических скоплений и групп. И окружающие Ланиакея в локальной вселенной представляют собой другие сверхскопления галактик - сверхскопления Шепли, сверхскопления Геркулеса, сверхскопления Комы и сверхскопления Персея-Рыбы.

Каждая из этих структур содержит сотни скоплений галактик и связана тканеподобной сетью космической структуры. Начиная с 1980-х годов, астрономы обнаружили свидетельства структур даже больших, чем сверхскопления. Сначала объекты, которые теперь называются большими квазарными группами (LQG), сбивали с толку астрономов. В 1982 году шотландский астроном Адриан Вебстер нашел то, что стало известно, как Группа больших квазаров Вебстера, набора из пяти квазаров, или активно питающих черные дыры, протяженностью более 330 миллионов световых лет. В настоящее время известно около двух десятков LQG.

Структура, известная как Огромный LQG, содержит 73 квазара диаметром около 4 миллиардов световых лет. Эта массивная структура, отвергнутая некоторыми астрономами, может называться самой большой коллекцией связанных веществ в космосе. Поистине, вселенная настолько велика, что ее трудно понять. С одной стороны, чудовищность вселенной заставляет нас чувствовать себя маленькими. Наши короткие жизни проходят так быстро, что мы в основном не подозреваем о невероятно большом космосе вокруг нас. Но тот факт, что мы чувствуем, что можем размышлять о звездах и галактиках далеко от нас, делает жизнь во Вселенной поистине удивительной вещью. И мы только начинаем познавать огромный мир галактик.

[pt_view id="7986c4eb3w"]