Структура на вселената купове и свръхкупове от галактики вселенска подредба



Дата25.04.2016
өлшемі3.46 Mb.
НАРОДНА АСТРОНОМИЧЕСКА ОБСЕРВАТОРИЯ

“Юрий Гагарин”

Стара Загора

КУРС ПО ОБЩА АСТРОНОМИЯ ЗА АСТРОНОМИ-ЛЮБИТЕЛИ

Надя Кискинова

СТРУКТУРА НА ВСЕЛЕНАТА


КУПОВЕ И СВРЪХКУПОВЕ ОТ ГАЛАКТИКИ


ВСЕЛЕНСКА ПОДРЕДБА


Вселената не е разпъснати навред късове вещество. Тя има определена подредба или йерархия.

Томас Райт, Йохан Ламберт си представяли Вселената като сложен, но разбираем часовников механизъм. По-късно Карл Шарлие публикува математически модел, описващ йерархична вселенска структура от безкрайна съвкупност, включващи се една в друга системи с нарастваща сложност.





Вселенската подредба според Томас Райт /1750 г./. Като множество островни вселени е интерпретирал философът мъглявините по звездното небе.

Йерархията във Вселената означава гравитационно свързани структури, но и общ техен произход и специфична динамика на компонентите.

Разгледани дотук такива структури са примерно


  • кометните и астероидни семейства в Слънчевата ни система;

  • планетите със спътниците си;

  • нашата и другите планетни системи; кратните звездни системи;

  • звездни купове;

  • звездни населения, определящи структурата на галактиките;

  • галактика със спътниците си;

  • системи от две, три и т.н. галактики;

  • субгрупи от галактики;

  • Местен куп от галактики.

Тук предстои разглеждането на още по- големи йерархични вселенски структури:

  • купове и

  • свръхкупове от галактики.

Прието е

- куповете от галактики с характерни размери от 10-тина милиона св.г да са йерархични структури от І ред;

- свръхкуповете от галактики с 1 порядък повече характерни размери- 100 млн св. г. – от ІІ ред и т. н.

В този смисъл отделните галактики са вселенски структури от 0 ред, което означава, че не отделните галактики, а куповете от галактики са типичните вселенски структури.

КУПОВЕ ОТ ГАЛАКТИКИ


За системите от по 10-тина галактики се говори като за групи галактики.

През 1958 г. Ейбъл обособява 2 700 галактични купа върху 2/3 от цялото небе, като приема за купове от галактики структура с характерни размери 10 млн св.г., съдържаща поне няколко десетки галактики. Каталогът му за останалата 1/3 от небето е допълнен от Коруин и Олуин.

По-късно 1961-8 години излизат 6 тома каталози на галактични купове на Фриц и Цвики, съдържащи 9 134 такива структури.

От 1992 г. започват да излизат нови каталози на Единбург-Дърам, където куповете галактики се обособяват по метода на автоматизираното компютърно търсене.





Галактичният куп Abell 1689 е един от обектите, снимани с космическия телескоп “Хъбъл” и е принос за изучаване на еволюцията на най-масивните галактични купове на възраст около 7 млрд години. Галактичните купове са включени в проекта Gemini/HST Galaxy Cluster и над него работят учени от Окфорд. От снимките на космическия телескоп “Хъбъл” бе съставена карта на разпределението на светлината в галактичните купове, а с помощта на спектрографа на наземния телескоп Gemini са определени масите, възрастта и химичния състав на галактиките в куповете.
Галактичните купове съдържат най-масивните галактики във Вселената. Досега астрономите смятаха, че всички галактики в центъра на куповете са се формирали бързо и от милиарди години насам са в консервиран вид. Но данните от проекта показват, че времето за тях не е спряло. Младите галактики в далечните купове силно се различават от близките до нас. Ако в относително недалечните галактични купове галактиките не се различават много по химичен състав, то в далечните и млади купове галактиките силно се различават особено по наличието на кислород и магнезий в отделните галактики. Това говори за съществена промяна и интензивна еволюция на галактичните купове. За да се уеднакви химичния състав на старите купове, това означава, че е имало множество сливания на галактики.

Освен това изследванията показват, че процесът на формиране на звездите силно зависи от масата на галактиките, влизащи в галактичните купове. В леките купове, процесът на звездообразуване протича по-дълго време – до 4 млрд години след Големия взрив. В най-масивните галактични купове звездите са се формирали основно в първия 1 млрд години на Вселената. Обяснението предстои.

Установено е още, че при присъединяване на галактиките към галактични купове в тях се активира процес на звездообразуване. Може би това се дължи на навлизането на галактиката в по-плътната газова среда – обща за галактичния куп.


ВИДОВЕ ГАЛАКТИЧНИ КУПОВЕ


Неправилни по форма купове от галактики

Обширни са по размери, с не висока плътност на галактиките в единица обем.

Типичен пример за такъв галактичен куп е този в Херкулес. Разстоянието до него е 30 млн. св. г. или 10-12 Мпс и тъй като е близо до нас ъгловите му размери са

40º х 40º. Пространствените размери възлизат на 8 Мпс в диаметър. Съдържа хиляди галактики, сред които преобладават малките неправилни галактики. Срещат се и множество елиптични галактики-джуджета. От големите галактики има и елиптични и спирални.


Изобщо неправилните галактични купове съдържат галактики от всички типове. В тях има сгъстявания от галактиките и места с по-малко галактики. Съдържат от десетки до хиляди галактики.


За да разберат еволюцията на куповете галактики, астрономите насочиха широкоъгълния телескоп Барел-Шмид на Националната обсерватория Кит Пик в Аризона, САЩ към близкия куп галактики в Дева. Резултатът от наслагването на няколкостотин 15-минутни експозиции от началото на 2004 г. е това дълбоко изображение с голямо зрително поле на купа галактики в Дева – най-близкия до нас. Изследването на това изображение дава наличието на протяжно хало около най-ярките галактики, а също и слаби потоци звезди, съединяващи галактиките от купа, които преди не изглеждаха свързани с него. Това изображение позволява по-точно да се възстанови еволюцията на купа в Дева през последните милиард години и по-добре да се разбере динамиката на всички купове.

Неправилна форма има най-близкият галактичен куп в Дева. Разстоянието до него е 10 Мпс или 30 млн.св.г. Съдържа хиляди галактики. В центъра му е най-голямата известна елипсовидна галактика М 87 от cD тип – долу вляво на изображението.. Така се обозначават свръхгигантските елиптични галактики с много ярки ядра, потопени в обширно хало с ниска повърхностна светимост. Такива галактики има в централните части на богатите на галактики купове. Масивната галактика като че ли се “утаява” в центъра на купа и привлича към себе си все повече галактики от близкото обкръжение, които поглъща. Канибализмът сред галактики е закономерен процес, с който се обяснява наличието и масивните галактики изобщо.




Галактичен куп Куршум 1Е 0657-56

Разстоянието до този галактичен куп е 3,4 млрд св.г., но той добре се различава както в оптическия диапазон, така и рентгеновия. С червено е оцветено излъчването на газа в купа. Газовият облак вдясно прилича на ударна вълна от куршум, което е дало образното наименование на този куп от галактики. Всъщност, оказва се, че тази форма говори за сливане на два галактични купа в един. Сините места регистрират наличието на тъмното вещество в този галактичен куп.


Правилни по форма почти кълбовидни галактични купове

При този вид галактични купове се наблюдава сферична симетрия – галактиките се концентрират към центъра и са от десетки хиляди до милиони на брой. Ярките галактики в тях са обикновено елиптични-Е и сферични-S0 галактики.


Галактичният куп в Косите на Вероника – Coma.
Типичен представител тук е купът в Косите на Вероника или както още го наричат Комата /Coma/. До него ни делят 69 Мпс. Въпреки значително по-голямото разстояние до Комата, отколкото до купа в Дева, на небето тя заема повече от 12º площ или 500 видими диска на Слънцето или Луната. В геометричния център на този куп има 2 големи ярки елиптични галактики, а на разстояние 1,5º от тях броят на галактиките е над 2000. Пространствените размери вероятно възлизат на 20 Мпс.

Друг правилен галактичен куп е в Северна корона. Разстоянието до него е 216 Мпс.


Известните засега големи галактични купове на разстояние 600 Мпс са 6 000.



В някои галактични купове галактиките са толкова нагъсто, че често се сблъскват и взаимодействат гравитационно. Така става с двете галактики Arp 105 вляво на изображението в галактичния куп Abell 1185. Повечето от галактиките на този куп са елиптични, но добре се различават и спирални, лещовидни и неправилни по форма. Всяко петънце тук е галактика с изключение на 3-4 звезди от фона на нашата Галактика. И всяка галактика съдържа милиарди звезди!

Оказа се, че в Abell 1185 има странни кълбовидни купове, не спадащи към никоя от галактиките.

Галактичният куп Abell 1185 е на разстояние 400 св. г.



Свръхмасивният галактичен куп MS 1054-0321 има маса от порядъка на хиляди маси на нашата Галактика и е доста далеч – на разстояние 8 млрд. св.г..


СВРЪХКУПОВЕ ОТ ГАЛАКТИКИ

Местен свръхкуп галактики

Преди да възникне галактичната астрономия било забелязано, че в съзвездията Голяма мечка, Косите на Вероника, Дева и Центавър има много мъглявини. За това споменават Уилям и Джон Хершел, както и други астрономи.

През първите десетилетия на ХХ век става ясно, че на небето наистина има ивица перпендикулярна на Млечния път, съдържаща много галактики.

През 1952-53 години Вокульор говори за Местен свръхкуп галактики, продълговат на вид и съдържащ 10 000 галактики с размер 80 млн.св.г., като в центъра му е галактичният куп в Дева. Нашата Местната система галактики е в периферията му на разстояние 30 млн.св.г. от центъра. Сега този възглед не се оспорва. Това е наблюдателен факт.




Естествено възниква въпросът след като съществува Местен свръхкуп галактики кои са другите свръхкупове?


В този сравнително близък до нас куп галактики в съзвездието Пещ добре се различават отделните галактики, както и заградена вляво галактика-дждуже NGC 1427A.
Други свръхкупове от галактики

Някои купове от галактики са свързани с нещо като мостове – “празнини” в пространството, където има верига от отделни галактики. Такава структура е свръхкуп от галактики, съдържаща десетки хиляди галактики.

В този смисъл се говори за схръхкуп и в Косите на Вероника.

Колкото до купа в Северна корона, установено е, че той е двоен. Двата галактични купа се проектират един върху друг – единият е на разстояние близо 700 млн.св.г, а другият зад него – на 1,1 млрд. св.г. Пространството между тя е типична “празнина”. Размерите му са 300 млн.св.г. и в него няма нито един богат куп от галактики.





На тази конусна диаграма с галактики по каталога на Ейбъл от А 2000 и нагоре номера добре личат двата купа в Северна корона обграждащи огромна празнина, която ги обединява в един свръхкуп от галактики.



Този галактичен куп е един от най-близките до нас на разстояние 250 млн. св.г. Той е част от свръхкупа Риби-Персей, съдържащ хиляди галактики и простиращ се на нашето небе на цели 15! Малко вляво от центъра е доминиращата в купа галактика NGC 1275.

Това изображение обхваща област от 1,5 милиона св.г. в пространството.


Купът галактики в Персей е един от най-масивните обекти във Вселената и е най-яркият сред галактичните купове в рентгеновия диапазон. В центъра му е гигантската галактика-канибал Персей А – NGC 1275, която поглъща съседните галактики.

Това изображение на рентгеновата орбитална обсерватория “Чандра” обхваща област от пространството от 300 хиляди св.г. Яркият централен източник е акреционният диск на свръхмасивната черна дупка в ядрото на самата галактика Персей А. Странните синьо-зелени влакна са рентгеновата сянка от остатъците нанеголяма галактика, току-що погълната от галактиката-канибал.

ЕДРОМАЩАБНА СТРУКТУРА НА ВСЕЛЕНАТА
Известният американски теоретик Пиблс казва: “Щом има купове от галактики трябва да има и празнини.” Наблюденията потвърждвата това предположение.

Изучаването на вселенската структура доказа идея, че куповете от галактики не са разпределени случайно, а изграждат нещо като мрежа.


Някои предполагат, че този порядък е обусловен от макроскопичната структура на скритата маса или тъмното вещество. Гигантската космическа мрежа се състои от безброй области с различна плътност. Зоните с голяма концентрация на галактики се наричат клъстери, а с малка – празнини. Това разделяне на материята прилича на огромна паяжина или поражда аналогия с невронна мрежа.
Но всъщност далеч не винаги е било така. Веднага след Големия взрив материята във Вселената е била разпределена равномерно. И едва след възникването на силните гравитационни взаимодействия веществото започнало да се концентрира в някои региони на космическото пространство и постепенно да придобива сегашните си форми.

Предполага се, че още в най-ранните етапи на възникване на Вселената, тогава, когато водородът и хелият рекомбинирали, а температурата е била около 3 000 К, възникнали флуктуации в плътността и скоростите на частиците. Неголемите различия в тези характеристики на частиците не повлияли на общото разширение на Вселената, нито на нейните свойства, но довели до гравитационни неустойчивости и сгъстявания на вещество. Първоначално тези сгъстявания били с неголеми размери – от порядъка на 50-150 млн.св.г., но с времето нарастнали. Образували се огромни неутринно-газови “питки” – зародишите на сегашните свръхкупове, от които впоследствие възникнали куповете и отделните галактики.


Изследователите анализираха големите празнини и ориентацията на галактиките като използваха многобройните данни от двата най-мащабни проекта за обзор на звездното небе – Sloan Digital Sky Survey и Two Degree Field Survey. В рамките на тези фундаментални програми вече са описани повече от половин милион галактики на разстояние до 1 млрд св.г. от нас.


Дали галактиките са разпределени хаотично? В рамките на програмта “Обзор на цялото небе на дължина на вълната 2 микрона” е получено изображение на повече от милион ярки протяжни обекта. По-голямата част от тях се оказва, че са галактики, които съвсем не са хаотично разположени една спрямо друга. Очертаната структура може да помогне да разберем как е възникнала и еволюирала Вселената. Много галактики са свързани гравитационно в купове, а те от своя страна се групират в свръхкупове. Свръхкуповете образуват някаква “клетъчна” структура. На това изображение синият воал през центъра се дължи на излъчването на най-ярките звезди от нашата Галактика.

ВЕЛИКИЯТ АТРАКТОР

Местният свръхкуп заедно с няколко съседни свръхкупа изпитва гравитационно привличане. Скоростите на всички галактики в околните свръхкупове имат компонента от около 600 км/сек, насочена към съзвездието Центавър. Масата на невидимия притегателен център е поне 5.10х16 слънчеви маси и е на разстояние около 65 Мпс от нас. Там единствено се вижда богатият куп от галактики

Абел 3627, но масата му твърде малка и не съответства на такова привличане.

Великият атрактор или гравитационният център, според латинския произход на думата “атрактор” е някаква скрита маса, чиято стойност е определена по гравитационното й влияние, но не и обектът, който я съдържа. Той остава една от големите вселенски тайни.








Достарыңызбен бөлісу:




©dereksiz.org 2020
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет