Что такое ланиакея: Ланиакея и еще 10 терминов из астрономии, которые необходимо знать — Naked Science

Местное сверхскопление галактик – Мир Знаний

Оказывается, Млечный Путь — это часть массивного сверхскопления галактик, которые образуют одну из самых больших известных структур во Вселенной. Это открытие — только начало новой работы по картографированию космоса.

Представьте себе, что вы прилетели в одну из далеких галактик и собираетесь отправить открытку своим близким. Вероятно, вы начнете с номера дома на улице в вашем городке, что находится где-то на Земле — третьей планете от нашего Солнца. Далее в адресе, возможно, вы укажете расположение Солнца в рукаве Ориона, отроге основного спирального рукава в нашей окрестности Млечного Пути. Затем вы укажете расположение Млечного Пути в Местной группе галактик— скопище более чем 50 ближайших галактик, раскинувшихся на протяжении около 7 млн световых лет. Местная группа, в свою очередь, расположена на краю скопления Девы, содержащего более чем 1 тыс. галактик на расстоянии в 50 млн световых лет от нас. А само это скопление— лишь небольшая часть Местного сверхскопления галактик, объединяющего сотни подобных скоплений, разбросанных в пространстве на 100 млн световых лет. Считается, что такие сверхскопления — самые большие компоненты крупномасштабной структуры Вселенной, образованной гигантскими нитями и листами, между которыми расположены пустоши, где вряд ли есть какие-либо галактики.

До недавнего времени Местное сверхскопление было бы конечным пунктом в вашем космическом адресе. Считалось, что вне этого масштаба дальнейшие уточнения адреса становятся бессмысленными, по мере того как границы между ясно очерченной, окаймленной сверхскоплениями структурой галактических листов (или стен) и пустот уступают место в пределе однородной Вселенной, в которой не существует структурных элементов большего размера. Но в 2014 г. один из нас (Брент Талли) руководил группой, которая обнаружила, что мы — часть еще более крупной структуры, что полностью разрушило эту точку зрения. Местное сверхскопление, как оказалось, — всего лишь один из лепестков намного большего сверхскопления, сосредоточия 100 тыс. крупных галактик, простирающегося на 400 млн световых лет. Группа, открывшая это гаргантюанское сверхскопление, назвала его в честь первых полинезийцев, которые ориентируясь по звездам, осваивали на утлых лодках необъятные просторы Тихого океана, Ланиакеей, что в переводе с гавайского обозначает «необозримые небеса». (Название «Ланиакея.» предложил Нава’а Наполеон (Nawa’a Napoleon), доцент Общинного колледжа Капиолани Гавайского университета в Гонолулу. Оно составлено из двух слов гавайского языка: lant — «небеса» и акеа — «огромный, необозримый». — Примеч. пер.). Млечный Путь расположен далеко от центра Ланиакеи, на самой его периферии.

Ланиакея — это не просто еще одна строчка в нашем космическом адресе. Изучая архитектуру и динамику этой гигантской структуры, мы сможем больше узнать о прошлом и будущем Вселенной. Составление карты населяющих ее галактик и изучение их поведения может помочь лучше понять, как образуются и растут галактики, а также расскажет новые подробности о природе темной материи— невидимой субстанции, которая, как полагают астрономы, составляет примерно 80% вещества Вселенной.

Ланиакея, вероятно, поможет пролить свет и на темную энергию— мощную силу, открытую в 1998 г.. которая каким-то образом управляет ускоренным расширением Вселенной и этим определяет ее окончательную судьбу. Действительно, обнаруженное сверхскопление вовсе не обязательно окажется конечной строчкой в нашем космическом адресе; на самом деле оно. возможно, представляет собой часть еще большей структуры, которую только предстоит открыть.

У научной группы, открывшей Л аниакею, не было задачи ее обнаружить. На самом деле Ланиакея была найдена входе поиска ответов на фундаментальные вопросы о природе Вселенной.

В течение уже почти 100 лет ученые знают, что космос расширяется, отдаляя галактики одну от другой, подобно тому как удаляются друг от друга точки на поверхности воздушного шарика, когда его надувают. Однако в последние десятилетия выяснилось, что большинство галактик разлетаются не так быстро, как можно было бы ожидать, если бы расширение Вселенной было единственным влияющим на них фактором. В этом процессе участвует сила, имеющая локальный характер, — это гравитационное притяжение со стороны других, расположенных поблизости сгустков материи, которые способны противостоять разбеганию галактик в результате расширения космоса. Разность между движением галактики, связанным с расширением Вселенной, и движением, вызванным ее ближайшим окружением, называется пекулярной скоростью.

Если взять все звезды во всех галактиках, которые мы наблюдаем, и добавить весь газ и другие объекты из обычного вещества, о существовании которых мы знаем, то их общей массы не хватит на порядок величины, чтобы объяснить источники гравитационных сил, необходимых для разгона до наблюдаемых пекулярных скоростей. Не найдя иного разумного объяснения, мы, астрономы, называем то. чего недостает, темной материей. Мы предполагаем, что эта темная материя состоит из частиц, которые взаимодействуют с остальной Вселенной почти исключительно посредством гравитации, а не других сил, таких как электромагнетизм, и что темная материя — источник «недостающих» гравитационных сил, необходимых для объяснения наблюдаемых скоростей. Ученые полагают, что галактики расположены внутри глубоких резервуаров темной материи, служащей как бы строительными лесами, с помощью которых формируются галактики.

Группа Талли и другие астрономы пришли к выводу, что создание карты течений и пекулярных скоростей галактик поможет узнать распределение в космосе невидимой темной материи и выявить места максимальной концентрации этой загадочной субстанции по ее влиянию на движение галактик. Если, скажем, все потоки галактик движутся по направлению к данной точке, то можно предположить, что их притягивает туда область с высокой плотностью материи.

Астрономы также поняли, что определение плотности и распределения всех форм материи во Вселенной, возможно, поможет решить и другую, еще более сложную загадку: почему космос не просто расширяется, а делает это с ускорением? Подобное его поведение так же противоречит интуитивным представлениям, как если бы камень, подброшенный вверх, не у пал обратно на Землю, а устремился бы с нарастающей скоростью к небесам. Что бы ни питало это странное явление, названное темной энергией, оно оказывает сильнейшее влияние на будущее Вселенной. Из этого ускоренного расширения следует, что космос в конце концов ждет холодная смерть, когда большинство галактик разлетятся прочь друг от друга с возрастающими скоростями, пока мгла окончательно не опустится на Вселенную, все звезды в каждой галактике погаснут и вся материя охладится до абсолютного нуля. Но чтобы знать наверняка, как именно все закончится, необходимо не просто выяснить, что такое эта темная энергия, но и узнать, сколько всего материи во Вселенной: если плотность вещества достаточно высока, в далеком будущем процесс расширения нашей Вселенной, возможно, сменится на сжатие вследствие взаимного притяжения составляющей ее массы. Или же если на самом деле Вселенная имеет сбалансированную плотность вещества, это приведет к бесконечному, но все замедляющемуся ее расширению.

Именно с помощью схемы галактических течений удалось картографировать космическую плотность обычной и темной материи, что в конечном итоге привело к открытию Ланиакеи.

Для построения схемы течений галактик требуется знать движение галактики в результате расширения космоса и ее динамику под воздействием находящегося поблизости вещества. В качестве первого шага астрономы измеряют красное смещение линий в спектре излучения галактики, вызванное ее удалением от нас в результате расширения Вселенной. Звук свистка или сирены движущегося к нам источника звука имеет более высокий тон, чем в том случае, когда он движется от нас, поскольку испускаемые им звуковые волны сжимаются, становятся короче, то есть частота звуковых колебаний увеличивается. Аналогично световые волны от галактики, движущейся от нас, сдвигаются в сторону более низких частот, то есть более длинных, красных волн. Чем быстрее галактика удаляется от нас. тем больше красное смещение ее спектра. Это позволяет астрономам измерить полную скорость галактики и приблизительно оценить ее расстояние от Земли.

Долю скорости галактики, связанную с локальным гравитационным притяжением, астрономы могут оценить, измерив расстояние до нее не с помощью красного смещения, а другими методами. Например, если измеренное независимым методом расстояние до галактики составляет 3,25 млн световых лет, то, согласно точным оценкам скорости расширения Вселенной, она должна удаляться со скоростью около 70 км в секунду. Если же красное смещение дает скорость 60 км/с. то астрономы могут заключить, что концентрация вещества вблизи этой галактики сообщает ей пекулярную скорость 10 км/с. Методы, используемые для измерения расстояния без красного смещения, строятся в основном на том факте, что интенсивность света убывает обратно пропорционально квадрату расстояния до источника. То есть если вы видите два одинаковых маяка, но яркость одного из них в четыре раза меньше, чем другого, то это значит, что более тусклый находится в два раза дальше. В астрономии такие одинаковые маяки называются стандартными свечами, это астрофизические объекты, которые всегда сияют с одинаковой светимостью, независимо оттого, где во Вселенной они находятся. В качестве таких стандартных свечей могут служить определенные типы сверхновых или пульсирующих звезд — или даже массивные галактики, впервые предложенные Талли и астрономом Ричардом Фишером (J. Richard Fisher) в 1977 г. Эта так называемая зависимость Талли— Фишера основывается на том факте, что массивные галактики сияют ярче и вращаются быстрее, чем малые, — они состоят из большего числа звезд и должны вращаться быстрее, чтобы поддерживать свою стабильность в более сильном гравитационном поле. Измерьте скорость вращения галактики, и вы узнаете ее светимость; сравните ее с видимой яркостью галактики, и вы получите ее расстояние от Земли.

Каждый тип стандартной свечи имеет собственный диапазон расстояний, на которых он работает наилучшим образом. Пульсирующие звезды, называемые цефеидами, можно хорошо наблюдать, только если галактики расположены близко к Млечному Пути, и, следовательно, они не годятся для измерений на дальних расстояниях. Зависимость Талли — Фишера можно использовать для многих спиральных галактик, но оценка расстояния, которую она дает, имеет погрешность до 20 %. Взрывающиеся звезды, называемые сверхновыми типа 1а, дают погрешность измерений в два раза меньшую, и их сияние можно наблюдать с огромных космических расстояний, но они достаточно редки— в галактике крупного размера случаются лишь раз в столетие.

Если удастся измерить пекулярные скорости большой выборки галактик во Вселенной, астрономы смогут картографировать течения галактик в самых больших масштабах. В таких масштабах течение галактик можно сравнить с реками, чье извилистое русло проложено через то, что мы называем космическими водоразделами, движение в которых определяется не топографией, а гравитационным воздействием со стороны расположенных поблизости структур. На этих «космических картах» галактики плывут по течениям, крутятся в водоворотах и собираются в резервуары, чтобы по косвенным признакам открыть нам структуру, динамику, происхождение и будущее самого крупного скопления материи во Вселенной.

Построение карты в масштабе необходимом, чтобы обратиться к вопросам о темной материи и темной энергии, требует каталогизации всех наиболее точных данных множества исследовательских программ по наблюдению космоса, имеющихся в нашем распоряжении. В 2008 г. Талли. Элен Куртуа (Helene М. Courtois) в настоящее время работающая в Институте ядерной физики в Лионе, и их коллеги опубликовали «Каталог космических течений», содержащий многочисленные данные, проливающие свет на динамику 1. 8 тыс. галактик, расположенных в пределах 130 млн световых лет от Млечного Пути. Группа расширила рамки своих исследований, выпустив в 2013 г. «Каталог космических течений — 2», в котором отражено движение уже примерно 8 тыс. галактик внутри сферы радиусом 650 млн световых лет. Один из членов группы, Иегуда Хоффман (Yehuda Hoffman) из Еврейского университета в Иерусалиме, разработал методы точного расчета распределения темной материи исходя из пекулярных скоростей, содержащихся в «Каталоге космических течений».

Когда каталог разросся, мы изумились, неожиданно обнаружив прятавшуюся в массе данных картину— очертания новой, ранее незамеченной космической структуры. Скопления галактик, занимающие пространство размером более 400 млн световых лет, все вместе движутся к небольшой «области притяжения» наподобие водных потоков, сливающихся к самой низкой точке ландшафта. Если бы не расширение Вселенной, эти галактики в конце концов слились бы в одну компактную структуру, связанную гравитационным притяжением. Вся эта гигантская совокупность галактик и есть сверхскопление Ланиакея.

Исследования галактик Ланиакеи показали, что они ведут себя в точности так, как и следовало ожидать исходя из ведущих моделей космического распределения темной материи: хотя мы и не видим ее, но можем довольно точно предсказать, где аккумулируется невидимое вещество Вселенной. Более того, плохо ли, хорошо ли, суммарная плотность наблюдаемой (барионной) и темной материи в Ланиакее дает основания полагать, что. как и предполагали астрофизики-теоретики. Вселенной суждена холодная смерть от ускоряющегося расширения.

Все эти выводы пока еще предварительные. Чтобы выполнить чрезвычайно сложную задачу по составлению карты галактических течений, предстоит пройти долгий путь. На сегодня только у 20% галактик внутри сферы радиусом 400 млн световых лет определены пекулярные скорости, а многие измерения расстояний по стандартным свечам пока еще имеют большие погрешности. Но даже при всем этом начинающая прорисовываться картина того, что расположено по соседству с нами, дает новое представление о нашем месте в космографическом резервуаре и границах Вселенной.

Давайте совершим экскурсию по текущим, стремительно несущимся компонентам нашего только что открытого дома, Ланиакеи, и начнем с самого знакомого— свае. Независимо оттого, как быстро или медленно вы путешествуете по Земле, читая эту статью, вы обращаетесь вокруг Солнца вместе с нашей планетой со скоростью около 30 км/с. Солнце в свою очередь обращается по орбите вокруг центра Галактики со скоростью примерно 200 км/с. а вся Местная группа галактик, включая Млечный Путь, спешит к загадочной концентрации массы в направлении Центавра со скоростью более 600 км/с (подробнее об этом позже). Вы, вероятно, никогда не предполагали, что можете перемещаться так быстро, просто читая статью в журнале — или не делая вообще ничего. Уводя взор от Млечного Пути, наше путешествие через просторы Ланиакеи мы начнем с двух небольших галактик. Малого и Большого Магеллановых Облаков, удаленных «всего» на 180-220 тыс. световых лет. Вы можете взглянуть на Магеллановы Облака из южного полушария Земли, но, чтобы разглядеть их как можно лучше, вам нужно будет проделать путь до самой Антарктики, причем зимой. Единственная другая галактика, видимая невооруженным глазом, — это гигантская спираль Андромеды, хотя она кажется просто размытой заплаткой на темном как сажа небе.

Андромеда находится от нас на расстоянии 2,5 млн световых лет и несется по направлению к нам со скоростью около 110 км/с. Примерно через 4 млрд лет она лоб в лоб столкнется с Млечным Путем, и это превратит обе галактики в единый, ничем не примечательный эллипсоид из старых красных звезд. Маловероятно, что наша Солнечная система будет затронута этим космическим столкновением: расстояния между звездами настолько велики, что никакие две звезды, скорее всего, не сблизятся настолько, чтобы столкнуться. Млечный Путь, Андромеда и четыре десятка других галактик — это члены Местной группы, области Вселенной, в которой гравитация выиграла битву с космическим расширением и которая находится в процессе сжатия. Подобно Млечному Пути с его Магеллановыми Облаками, все крупные галактики имеют собственные свиты спутников.

Сразу же за галактиками Местной группы внутри слоя в 25 млн световых лет на наших картах появились три явно выраженных особенности. Большинство находящихся здесь галактик, включая нашу, занимают область, прозаически названную Местным листом. Как и подразумевает слово «лист», область эта очень тонка— большинство галактик расположено внутри 3 млн световых лет вдоль ее плоскости, которая и была выбрана в качестве экваториальной плоскости сверхгалактической системы координат. Под этой плоскостью после некоторого пустого промежутка проходит нить галактик— отрог Льва, а также галактики в так называемых облаках Насоса и Золотой Рыбы. Над плоскостью поблизости почти ничего нет. Эта безжизненная область— территория Местной пустоты (или Пустоты Талли. —Примеч. пер.).

Если рассматривать лишь галактики внутри Местного листа, ситуация может показаться довольно спокойной. Эти галактики разлетаются прочь друг от друга со скоростью расширения Вселенной, обладая довольно скромными пекулярными скоростями, обусловленными их локальным взаимодействием. Ниже Местного листа галактики облаков Насоса и Золотой Рыбы и отрога Льва тоже имеют небольшие пекулярные скорости. Они, однако, приближаются к Местному листу с большой скоростью. Вероятно, причина этого— Пустота Талли. Пустоты расширяются как надуваемые воздушные шарики, и материя движется из областей с пониженной плотностью к областям с повышенной, скапливаясь на их границах. Мы теперь понимаем, что Местный лист— это стенка Пустоты Талли и что эта пустота расширяется, отодвигая нас вниз по направлению к скоплениям Насоса. Золотой Рыбы и Льва.

Двигаясь вглубь структуры, мы встречаемся со скоплением Девы массой в 300 Местных групп в объеме диаметром 13 млн световых лет. Его галактики хаотически движутся со скоростями около 700 км/с. а все внешние галактики в пределах 25 млн световых лет от границы скопления падают к нему, чтобы в ближайшие 10 млрд лет стать его частью. Полная протяженность домена Девы, в котором все объекты гравитационно связаны и будут в конце концов захвачены, имеет сейчас радиус 35 млн световых лет. Интересно, что наш Млечный Путь, удаленный от центра на 50 млн световых лет, находится вне этой зоны
захвата.

Еще большая область вокруг скопления Девы, которая простирается до нашей галактики, называется Местным сверхскоплением. Почти 30 лет назад группа астрономов, давшая себе забавное прозвище «Семь самураев», обнаружила, что не только Млечный Путь, а все Местное сверхскопление со скоростью несколько сотен километров в секунду несется в направлении Центавра. Загадочную массу, тянущую к себе все эти галактики, они назвали Великим центром притяжения (часто используется термин «Великий аттрактор», транслитерация английского the Great Attractor. — Примеч. пер.). Впрочем, Великий центр притяжения не так уж загадочен: плотность материи там, очевидно, высока, поскольку в области диаметром 100 млн световых лет находятся семь скоплений, сравнимых со скоплением Девы. Три крупнейших из них— это скопления Наугольника, Центавра и Гидры.

Согласно нашему представлению о сверхскоплениях как о космических водоразделах, на которых меняется характер движения галактик, «Местное сверхскопление» — название неточное. Оно всего лишь представляет собой часть чего-то более грандиозного, а именно Ланиакеи, которая включает и другие крупные структуры, такие как нить Павлина— Индейца и скопление Змееносца. Если представить Ланиакею как большой город, то область Великого центра притяжения будет его центром с плотным автомобильным движением. Как и в любом городе, здесь трудно очертить границу городского центра, но по нашим оценкам его следует поместить где-то между скоплениями Наугольника и Центавра. Такое определение выносит наш Млечный Путь далеко на окраину «города», туда, где проходит граница с соседним сверхскоплением Персея — Рыб. В космических масштабах граница эта настолько близка к нам, что мы можем детально ее изучить и примерно очертить размытые, шириной в полмиллиарда световых лет, плавные очертания рубежей Ланиакеи. В целом в границах Ланиакеи сосредоточена масса нормальной (барионной) и темной материи, эквивалентная примерно 100 миллионам миллиардов Солнц.

Астрономы в течение нескольких десятилетий бросали беглый взгляд на очертания того, что находится заграницами Ланиакеи. Вскоре после открытия группой «Семь самураев» Великого центра притяжения из межгалактической мглы всплыло что-то еще более грандиозное. Непосредственно за областью Великого центра притяжения, но в три раза дальше, чем он сам, расположилось чудовищное сборище скоплений— самое плотное из известных в локальной Вселенной. Поскольку астроном Харлоу Шепли (Harlow Shapley) первым нашел доказательства его существования в 1930-х гг., эту далекую гигантскую структуру назвали Сверхскоплением Шепли. (Между прочим, так же как Местный лист, скопление Девы и основная полоса Местного сверхскопления, а также Великий центр притяжения и Сверхскопление Шепли лежат на экваторе сверхгалактики. Нарисуйте в вашем воображении огромную оладью из галактических сверхскоплений, и вы получите хорошее представление о нашем локальном окружении в большом масштабе.)

Так в чем же причина пекулярной скорости 600 км/с нашего Местного сверхскопления? Должно быть, в определенной степени виновник этого — комплекс Великого центра притяжения. Но нам также следует не упускать из виду гравитационное притяжение со стороны Сверхскопления Шепли, которое хотя и в три раза дальше, но несет в себе в четыре раза больше богатых звездами скоплений. На сегодня, согласно справочнику «Каталог космических течений — 2» (тому самому, который помог открыть Ланиакею). есть еще многое, о чем можно было бы поговорить. Пекулярные скорости 8 тыс. галактик в этом каталоге демонстрируют согласованное течение в направлении Сверхскопления Шепли. Это течение прослеживается на протяжении всего тома «Каталог космических течений — 2» и охватывает расстояние от одного края до другого в 1,4 млрд световых лет. Но останавливается ли оно на этом? Мы пока не знаем. Лишь еще более масштабные обзорные карты и исследования еще более далеких уголков Вселенной помогут выявить основной источник — и базовую структуру. — скрывающиеся за грандиозным течением галактик в нашей локальной Вселенной.

Ланиакея: «государство» квадриллионов звезд

Мой адрес не дом и не улица

Если бы вам пришлось объяснять инопланетянину из другого сверхскопления, где находится наша Солнечная система, описание звучало бы так, будто вы рассказываете, где искать смерть Кощея: «В космическом “море” есть огромный “остров” – ​сверхскопление Ланиакея, на его краю расположена Местная группа галактик, и в ней находится Млечный Путь, в котором следует присмотреться к галактическому рукаву Ориона. В нем-то и “прячется” Солнце в компании своих планет». Учитывая то, что Ланиакея простирается более чем на 500 млн световых лет (один световой год равен примерно 9,5 трлн км), инопланетному путешественнику было бы очень легко заблудиться без подробной карты. Ученые давно пытаются ее составить, но на ней остаются белые пятна, которые особенно часто встречаются в «зоне избегания» – ​части неба, которую закрывает Млечный Путь.

Даже границы Ланиакеи определили совсем недавно – ​в 2014 году, когда международная группа ученых во главе с астрономом Брентом Талли (Brent Tully) из Института астрономии Гавайского университета выяснила, что наше «государство» намного больше, чем предполагалось. Именно тогда оно получило свое имя, которое в переводе с гавайского означает «необъятные небеса». Сейчас известно, что Ланиакея включает около 100 тыс. больших галактик, подобных нашей, и миллион меньших. В ее «мегаполисах» сверкает порядка десяти квадриллионов звезд (один квадриллион равен миллиону миллиардов), а Млечный Путь – ​самая яркая в ней галактика. Возможно, что представление о масштабах Ланиакеи еще изменится, и она окажется даже больше, в очередной раз оправдав свое имя. Как отметил Брент Талли в переписке с «ММ», он и его коллеги все еще не уверены в границах нашего сверхскопления на его самых дальних рубежах, ведь изучение «географии» Вселенной – ​процесс трудоемкий и долгий. Группа Талли на протяжении многих лет составляла карты галактических потоков на основе постоянно расширяющейся базы Cosmicflows. Сначала в выборке исследователей было 1800 галактик, затем 8 тыс., а ее третья итерация включала данные уже о почти 18 тыс. галактик, охватывающих 600 млн световых лет.

Брент Талли. Фото: Astrofísica UC, youtube.com

Невидимые силы и Великий аттрактор

Местная группа, в которую входит наша галактика, не спокойно «дрейфует» в космическом море, а со скоростью 600 км/сек «мчится» к области, название которой внушает легкий трепет, – ​Великий аттрактор. Он расположен на расстоянии 160 млн световых лет от нас. От взоров ученых его закрывают пыль, газ и звезды Млечного Пути, но астрономы все-таки поняли, в чем причина «интереса» скоплений Ланиакеи к Великому аттрактору, – ​это силы, которые приводят галактики в движение.

Уже почти столетие ученым известно,
что наша Вселенная расширяется, и невидимая сила – ​темная энергия – ​постоянно провоцирует галактики и их обитателей на то, чтобы они отдалялись от своих соседей с ускорением. Чтобы лучше представить себе процесс расширения Вселенной, можно провести кулинарный эксперимент с космологическим подтекстом – ​испечь булочку с изюмом. По мере того как тесто (Вселенная) поднимается, изюминки (галактики) отдаляются друг от друга со скоростью, которая увеличивается пропорционально их первоначальному расстоянию друг от друга.

Панорама небосвода в коротковолновых ИК-лучах — положение Великого аттрактора обозначено длинной голубой стрелкой в правом нижнем углу. Инфографика: IPAC/Caltech, Thomas Jarrett, wikipedia.org

Однако большинство галактик разлетаются в стороны не так быстро, как могли бы, если бы на них действовало только расширение Вселенной. Оказалось, что их «поведение» вызывает другая сила – ​та же, что «бросила» яблоко в голову Ньютона. Именно гравитация заставляет космические «изюминки» перемещаться к определенным областям вопреки расширению Вселенной.

Получается, что расположенные поблизости друг от друга области с высокой плотностью материи способны противостоять «разбеганию» галактик в результате расширения Вселенной. Но если «взвесить» всю видимую материю, включая звезды, планеты, газ и всех нас, то ее гравитационное влияние будет недостаточным, чтобы конкурировать с расширением Вселенной. То, чего не хватает для большей гравитационной «убедительности», астрономы называют темной материей. Предполагается, что она состоит из частиц, которые взаимодействуют со Вселенной через гравитацию. Возможно, галактики находятся в глубоких резервуарах темной материи.

Трехмерная карта крупномасштабного распределения темной материи, восстановленная с помощью космического телескопа «Хаббл». Фото: NASA/ESA/Richard Massey (California Institute of Technology), wikipedia.org

Помимо Великого аттрактора, значительной «притягательностью» обладает и так называемое Сверхскопление Шепли, расположенное на расстоянии около 650 млн световых лет от нас, – к нему «спешит» вся Ланиакея. В частности, Млечный Путь мчится в его сторону со скоростью 660 км/сек.

Рождение и смерть Вселенной

В перспективе Ланиакея может раскрыть многие секреты темной материи и темной энергии, а значит и прошлого и будущего Вселенной. Как рассказал «ММ» Брент Талли: «Предположительно Ланиакея имеет типичную для сверхскоплений структуру, и, изучая достаточно подробно, как сформировалось наше сверхскопление, мы придем к лучшему пониманию того, как возникла Вселенная в целом».

Предполагается, что расширяющуюся Вселенную ждет печальный холодный конец. Большинство галактик будут разлетаться с ускорением, их огни погаснут, когда каждая звезда умрет, а материя остынет до абсолютного нуля. Но возможны и другие сценарии. Чтобы точно знать, какой будет последняя глава в истории Вселенной, важно понять, что представляет собой темная энергия и сколько вещества есть в космических «запасах». Первооткрыватели Ланиакеи продолжают исследовать сверхскопление и окружающие его структуры: «Мы завершили очень обширное исследование орбит, по которым галактики следовали на протяжении жизни Вселенной, чтобы добраться до своего нынешнего местоположения в Ланиакее и рядом с ней», – ​резюмирует Брент Талли. Результаты нового исследования ученые представили в статье, которая сейчас находится на рассмотрении для публикации в научном журнале.

spacephys.ru

Белых пятен на карте Вселенной становится все меньше – ​с каждым новым исследованием она раскрывает все больше своих тайн. Возможно, скоро мы узнаем, что наше космическое «государство» Ланиакея вовсе не островное, а часть поистине огромного «материка», имя которого мы с радостью внесем в наш длинный адрес.

***

Сергей Сазонов, заведующий лабораторией экспериментальной астрофизики Института космических исследований РАН, доктор физико-математических наук, профессор РАН

– Как определение границ Ланиакеи в 2014 году изменило представления ученых о Вселенной?

– Брент Талли и его коллеги объединили два типа информации (лучевые скорости галактик и прямые оценки расстояний) и смогли впервые построить распределение пекулярных (связанных с гравитационным притяжением. – ​ Ред.) скоростей значительного количества галактик в достаточно большом объеме Вселенной вокруг нас. Имея эту карту скоростей, они смогли понять, как распределена скрытая масса – ​темная материя – ​в этом объеме. Кроме того, они предложили строгий критерий (по скоростям) для определения границ нашего сверхскопления. В результате то, что раньше считалось Местным сверхскоплением, оказалось лишь частью значительно бо́льшего по размеру сверхскопления. Открытие Ланиакеи существенно дополнило понимание нашего места во Вселенной.

Сергей Сазонов. Фото: Виктория Колесниченко

– Как ученым удается картографировать наше родное сверхскопление и структуры за его пределами? В чем трудности исследования Ланиакеи?

– Для этого важны оптические спектроскопические обзоры всего неба (или значительной его части), такие как обзор SDSS (исследование многоспектральных изображений и спектров звезд и галактик 2,5-метровым широкоугольным телескопом в обсерватории Апачи-Пойнт, США. – ​Ред.). По спектрам можно измерять скорости, с которыми галактики движутся к нам или от нас вдоль луча зрения. Для далеких галактик такие измерения красных смещений (удаление их друг от друга. – ​Ред.) дают надежную оценку расстояния до объекта – ​оно пропорционально красному смещению. Однако для близких все сложнее, так как для них скорость убегания, связанная с общим расширением Вселенной, может быть сравнимой или даже меньше пекулярной скорости, связанной с гравитационным притяжением материи в близкой к нам Вселенной. Поэтому гораздо лучше было бы иметь прямые, не по красному смещению, оценки расстояний близких галактик. База данных точных расстояний постоянно увеличивается (сейчас включает уже десятки тысяч объектов), но становится все более неполной по мере увеличения радиуса, в пределах которого ведется исследование.

Сверхскопление Ланиакеи — Википедия

Для использования в других целях см. Laniakea.

Карта сверхскоплений в ближайшем вселенная, при этом Laniakea показан желтым

В Местное сверхскопление, Местный SCl, или же Сверхскопление Ланиакеи (Laniakea, Гавайский за открытое небо или же безмерное небо),^[2] это сверхскопление галактики это дом для Млечный Путь и примерно 100 000 других близлежащих галактик. Он был определен в сентябре 2014 года, когда группа астрономов, в том числе Р. Брент Талли из Гавайский университет, Элен Куртуа из Лионский университет, Иегуда Хоффман из Еврейский университет Иерусалима, и Даниэль Помаред CEA Université Paris-Saclay опубликовали новый способ определения суперкластеров согласно относительные скорости из галактики.^[3][4] Новое определение локального сверхскопления включает ранее определенное локальное сверхскопление, Сверхскопление Девы, как придаток.^{[5][6][7][8][9]}

Последующие исследования показывают, что Местное сверхскопление не связано гравитацией; он будет рассеиваться, а не продолжать поддерживать себя как сверхплотность относительно окружающих областей.^[10] Хотя сверхскопление Ланиакеи — чрезвычайно большая структура, даже больше космические структуры были обнаружены.

Содержание

• 1 Имя
• 2 Характеристики
• 3 Место расположения
• 4 Смотрите также
• 5 Рекомендации
• 6 дальнейшее чтение
• 7 внешняя ссылка

Имя

Альтернативное имя Laniakea означает «безмерное небо» в Гавайский, от лани ‘небо’ и акеа «просторный, неизмеримый». Название было предложено Наваа Наполеоном, доцентом гавайского языка в Общественный колледж Капиолани. Имя почести Полинезийские мореплаватели, который использовал знание небес для навигации по Тихий океан.^[11]

Характеристики

Местное сверхскопление включает примерно 100000 галактик, протянувшихся на 160 метров. мегапарсек (520 миллионов световых лет ). Приблизительная масса 10¹⁷ массы Солнца, или в сто тысяч раз больше массы нашей Галактики, что почти такое же, как у Часовое сверхскопление.^[3] Он состоит из четырех частей, которые ранее назывались отдельными суперкластерами:

• Сверхскопление Девы, часть, в которой находится Млечный Путь.
• Сверхскопление Гидры-Центавра
  • в Великий аттрактор, Центральная гравитационная точка Ланиакеи около Норма
  • Antlia Wall, известный как Сверхскопление Гидры
  • Сверхскопление Центавра
• Паво-Индское сверхскопление
• Южное сверхскопление, включая Fornax Cluster (S373), Дорадо и Эридан облака. ^[12]

Самые массивные скопления галактик Местного сверхскопления: Дева, Гидра, Центавр, Абель 3565, Абель 3574, Абель 3521, Fornax, Эридан и Норма. Все сверхскопление состоит примерно из 300-500 известных скоплений и групп галактик. Реальное число может быть намного больше, потому что некоторые из них пересекают Зона избегания, участок неба, который частично закрыт газ и пыль от Млечный Путь галактика, что делает их практически необнаруживаемыми.

Сверхскопления — одни из крупнейших структур Вселенной, и их границы трудно определить, особенно изнутри. Команда использовала радиотелескопы, чтобы нанести на карту движение большой коллекции местных галактик. Внутри данного сверхскопления большинство движений галактик будет направлено внутрь, в сторону центр массы. В случае с Ланиакеа этот гравитационный фокус называется Великий аттрактор, и влияет на движения Местная группа галактик, в которых находится галактика Млечный Путь, и всех остальных в сверхскоплении. В отличие от входящих в его состав кластеров, Ланиакея не гравитационно связанный и предполагается, что он будет разорван темная энергия. ^[7]

Хотя подтверждение существования Местного сверхскопления появилось в 2014 году,^[3] Ранние исследования 1980-х годов уже предполагали, что несколько известных на тот момент сверхскоплений могут быть связаны. Например, южноафриканский астроном Тони Файролл в 1988 г. заявили, что красные смещения предполагают, что сверхскопления Девы и Гидры-Центавра могут быть связаны.^[13]

Место расположения

Соседние с Местным сверхскоплением сверхскопления являются Сверхскопление Шепли, Сверхскопление Геркулеса, Кома сверхскопление и Сверхскопление Персей-Рыбы; они все являются частью Комплекс сверхскопления Рыбы-Цет. Края сверхскоплений и Ланиакеи не были четко известны во время определения Ланиакеи.^[6] С тех пор изучение краев сверхскопления и структур за их пределами существенно улучшилось.^[14][15]

Смотрите также

• Дипольный отпугиватель
• Скопление галактик
• Нить галактики
• Великий аттрактор
• Проект Illustris
• Местная пустота — ближайшая соседняя пустота
• Сверхскопление
• Пустота (астрономия)
• Стены (астрономия)

Рекомендации

1. ^ «Город Млечного Пути получил новое имя». Помаред, Даниэль; Талли, Р. Брент; Грациани, Ромен; Куртуа, Элен М .; Хоффман, Иегуда; Лезми, Джереми (01.07.2020). «Космические потоки-3: Стена Южного полюса». Астрофизический журнал. 897: 133. arXiv:2007.04414. Дои:10.3847 / 1538-4357 / ab9952.

дальнейшее чтение

• Р. Брент Талли; Элен Куртуа; Иегуда Хоффман; Даниэль Помаред (2 сентября 2014 г.). «Сверхскопление галактик Ланиакея». Природа (опубликовано 4 сентября 2014 г.). 513 (7516): 71–3. arXiv:1409.0880. Bibcode:2014 Натур.513 … 71 т. Дои:10.1038 / природа13674. PMID  25186900.
• Познакомьтесь с Ланиакеей, нашим домашним сверхскоплением

внешняя ссылка

• Vimeo, «Сверхскопление Ланиакеи», Даниэль Помаред, 4 сентября 2014 г. — видеопрезентация результатов исследования.
• YouTube, «Ланиакея: наше домашнее сверхскопление», Nature Video, 3 сентября 2014 г. — Перерисовывая границы космической карты, они переопределяют наше домашнее сверхскопление и называют его Ланиакеа.

• Астрономический портал

Наше родное сверхскопление Ланиакея растворяется на наших глазах распределение темной материи (темно-фиолетовый) и отдельных галактик (ярко-оранжевый/желтый) вместе. Несмотря на относительно недавнюю идентификацию Ланиакеи как сверхскопления, которое содержит Млечный Путь и многое другое, это не гравитационно связанная структура, и она не будет держаться вместе, пока Вселенная продолжает расширяться.

Цахкян / Wikimedia Commons

В самых больших космических масштабах планета Земля кажется какой угодно, только не особенной. Как и сотни миллиардов других планет в нашей галактике, мы вращаемся вокруг нашей родительской звезды; подобно сотням миллиардов солнечных систем, мы вращаемся вокруг галактики; как и большинство галактик во Вселенной, мы связаны либо группой, либо скоплением галактик. И, подобно большинству галактических групп и скоплений, мы являемся небольшой частью более крупной структуры, содержащей более 100 000 галактик: сверхскопления. Наша называется Ланиакея: гавайское слово означает «необъятное небо».

Сверхскопления были обнаружены и нанесены на карты по всей наблюдаемой Вселенной, где они более чем в десять раз богаче самых больших известных скоплений галактик. К сожалению, из-за присутствия темной энергии во Вселенной эти сверхскопления ⁠, включая наше собственное ⁠, являются лишь кажущимися структурами. На самом деле это всего лишь фантазмы, растворяющиеся на наших глазах.

Космическая паутина движется темной материей, которая могла возникнуть из частиц, созданных на ранней стадии… [+] Вселенной, которые не распадаются, а остаются стабильными до наших дней. Наименьшие масштабы разрушаются первыми, в то время как более крупным масштабам требуется более длительное космическое время, чтобы стать достаточно плотными, чтобы сформировать структуру. Пустоты между взаимосвязанными нитями, видимые здесь, все еще содержат материю: нормальную материю, темную материю и нейтрино, все из которых притягиваются.

Ральф Келер, Оливер Хан и Том Абель (КИПАК)

Вселенная, какой мы ее знаем, началась около 13,8 миллиардов лет назад с Большого взрыва. Он был наполнен материей, антиматерией, излучением и т. д.; все частицы и поля, которые мы знаем сегодня, и, возможно, даже больше. Однако с самых первых мгновений горячего Большого Взрыва это было не просто однородное море этих энергетических квантов. Вместо этого были крошечные несовершенства – примерно на уровне 0,003 % – во всех масштабах, где в некоторых регионах было немного больше или немного меньше материи и энергии, чем в среднем.

В каждом из этих регионов происходила великая космическая гонка. Гонка была между двумя конкурирующими явлениями:

1. расширяющаяся Вселенная, с одной стороны, которая работает, чтобы разделить всю материю и энергию,
2. и гравитация, которая объединяет все формы энергии, заставляя массивный материал слипаться и группироваться.

Рост космической паутины и крупномасштабной структуры во Вселенной, показанный здесь с… [+] расширением в масштабе, приводит к тому, что Вселенная с течением времени становится все более сгруппированной и скопившейся. Первоначально небольшие флуктуации плотности будут расти, образуя космическую паутину с огромными пустотами, разделяющими их, но то, что кажется крупнейшими стеноподобными и сверхкластерными структурами, может быть неправдой, в конце концов связанными структурами.

Volker Springel

Поскольку нашу Вселенную заполняет как нормальная, так и темная материя ⁠ – но не в достаточном количестве, чтобы вызвать повторный коллапс всей Вселенной ⁠ – наша Вселенная сначала формирует звезды и звездные скопления, причем первые появляются, когда менее С момента Большого взрыва прошло 200 миллионов лет. В течение следующих нескольких сотен миллионов лет структура начинает проявляться в более крупных масштабах: формируются первые галактики, звездные скопления сливаются вместе и даже галактики растут, чтобы привлекать материю из близлежащих областей с более низкой плотностью.

По мере того, как время продолжает идти, и мы переходим от сотен миллионов лет к миллиардам лет в нашем измерении времени с момента Большого взрыва, галактики притягиваются друг к другу, образуя первые скопления галактик во Вселенной. Массивные слияния с тысячами галактик размером с Млечный Путь образуют в ядрах этих скоплений гигантских эллиптических бегемотов. В современных крайностях галактики, подобные IC 1101, могут вырасти до квадриллионов солнечных масс.

Гигантское скопление галактик, Abell 2029, содержит в себе галактику IC 1101. 5,5 миллионов световых лет… [+] в поперечнике, более 100 триллионов звезд и масса почти в квадриллион солнц, это самая большая известная галактика из всех. Каким бы массивным и впечатляющим ни было это скопление галактик, Вселенной, к сожалению, трудно создать что-то значительно большее.

Оцифрованный обзор неба 2, НАСА

В еще больших пространственных масштабах и еще более длительных временных масштабах космическая паутина начинает обретать форму, с нитями темной материи, вычерчивающими серию взаимосвязанных линий. Темная материя управляет гравитационным ростом Вселенной, в то время как нормальная материя также взаимодействует посредством сил, отличных от гравитации, что приводит к образованию сгустков газа, новых звезд и даже новых галактик в достаточно длительных временных масштабах.

Тем временем пространство между нитями ⁠ — разреженные области Вселенной — отдают свою материю окружающим структурам, становясь большими космическими пустотами. Галактики усеивают нити и попадают в более крупные космические структуры, где пересекаются многочисленные нити. На достаточно длительных временных масштабах самые эффектные соединения материи даже начинают притягиваться друг к другу, в результате чего группы и скопления галактик начинают формировать еще более крупные структуры: галактические сверхскопления.

Наше местное сверхскопление, Ланиакея, содержит Млечный Путь, нашу местную группу, скопление Девы и… [+] множество более мелких групп и скоплений на окраинах. Однако каждая группа и кластер связаны только сами с собой и будут отделены от других из-за темной энергии и нашей расширяющейся Вселенной. Через 100 миллиардов лет даже ближайшая галактика за пределами нашей локальной группы будет находиться примерно в миллиарде световых лет от нас, что делает ее во много тысяч, а возможно, и в миллионы раз слабее, чем ближайшие галактики сегодня.

Эндрю З. Колвин / Wikimedia Commons

Сверхскопления представляют собой совокупность:

• отдельных изолированных галактик,
• галактические группы,
• и большие скопления галактик,

все связаны великими космическими нитями, очерчивающими космическую паутину. Их гравитация взаимно притягивает эти компоненты к общему центру масс, где эти большие структуры простираются на сотни миллионов световых лет и содержат более 100 000 галактик каждая.

Если бы все, что у нас есть во Вселенной, было бы темной материей, обычной материей, черными дырами, нейтрино и излучением — где объединенные гравитационные эффекты этих компонентов борются с расширением Вселенной ⁠ — сверхскопления в конечном итоге стали бы безраздельно господствовать. Если бы прошло достаточно времени, эти огромные структуры притянулись бы друг к другу до такой степени, что все они слились бы воедино, создав одну огромную связанную космическую структуру беспрецедентных размеров.

Потоки ближайших галактик и скоплений галактик (как показано «линиями» потоков) нанесены на карту… [+] с массовым полем рядом. Наибольшая избыточная плотность (обозначена красным) и пониженная плотность (обведена черным) возникла из-за очень малых гравитационных различий в ранней Вселенной.

Элен М. Куртуа, Даниэль Помареде, Р. Брент Талли, Иегуда Хоффман, Дени Куртуа, из «Космографии локальной Вселенной» (2013)

В нашем локальном уголке Вселенной можно найти Млечный Путь в небольшом районе мы называем нашу местную группу. Андромеда — крупнейшая галактика нашей местной группы, за ней следует Млечный Путь под номером 2, галактика Треугольника под номером 3 и, возможно, 60 значительно меньших карликовых галактик, разбросанных по объему, охватывающему несколько миллионов световых лет в трех измерениях. Наша местная группа является одной из многих небольших групп в нашем районе, наряду с группой M81, группой Sculptor и группой Maffei.

Более крупные группы ⁠, такие как группа Leo I или группа Canes II ⁠, также многочисленны в нашем ближайшем окружении и содержат около дюжины крупных галактик каждая. Но самой доминирующей близлежащей структурой является скопление галактик Девы, содержащее более тысячи галактик, сравнимых по размеру/массе с Млечным Путем, и расположенное всего в 50-60 миллионах световых лет от нас. Скопление Девы является основным источником массы в ближайшей к нам Вселенной.

Сверхскопление Ланиакея, содержащее Млечный Путь (красная точка), является домом для нашей Местной группы и так далее… [+] многое другое. Наше местоположение находится на окраине скопления Девы (большое белое скопление возле Млечного Пути). Несмотря на обманчивый вид изображения, это не настоящая структура, поскольку темная энергия разъединит большинство этих скоплений, фрагментируя их с течением времени.

Tully, R. B., Courtois, H., Hoffman, Y & Pomarède, D. Nature 513, 71–73 (2014)

от сотен до тысяч крупных галактик, которые были нанесены на карту в соседней Вселенной. Скопление Центавра, скопление Персей-Рыбы, скопление Норма и скопление Антлия представляют собой одни из самых плотных и крупных скоплений массы вблизи Млечного Пути.

Они очень хорошо согласуются с этой идеей космической паутины, где «нити» галактик и групп существуют вдоль нитей, соединяющих эти большие скопления, и с гигантскими пустотами в пространстве, отделяющими эти области, содержащие массу, друг от друга. Эти пустоты чрезвычайно малоплотны, в то время как сплетения этих нитей чрезмерно плотны; совершенно ясно, что в космических масштабах времени области с низкой плотностью отдали большую часть своей материи более плотным, богатым галактиками скоплениям.

Относительные эффекты притяжения и отталкивания сверхплотных и пониженных областей Млечного Пути. .. [+] показаны здесь в масштабах расстояний в сотни миллионов световых лет. Сверхплотные и недостаточно плотные области притягивают и толкают материю, придавая ей скорость в сотни или даже тысячи километров, превышающую ту, которую мы ожидаем только по измерениям красного смещения и хаббловскому потоку. Эти гигантские скопления галактик можно разделить на сверхскопления, но сами структуры не являются гравитационно устойчивыми.

Иегуда Хоффман, Даниэль Помаред, Р. Брент Талли и Элен Куртуа, Nature Astronomy 1, 0036 (2017)

скопления (за исключением скоплений Персей-Рыб, которые находятся по другую сторону близлежащей пустоты), по-видимому, имеют нити с галактиками и галактическими группами между ними. Похоже, что она представляет собой гораздо более крупную структуру, и если вы суммируете все галактики в ней — как большие, так и маленькие — мы вполне ожидаем, что общее число должно превысить 100 000.

Это собрание материи, которое мы называем Ланиакеей: наше местное сверхскопление. Он связывает наше собственное массивное скопление, скопление Девы, с скоплением Центавра, Великим Аттрактором, Скоплением Норма и многими другими. Это прекрасная идея, позволяющая представить структуры в масштабе большем, чем можно было бы увидеть при визуальном осмотре. Но есть проблема с идеей Ланиакеи в частности и со сверхскоплениями в целом: это не реальные, связанные структуры, а только кажущиеся структуры, которые в настоящее время находятся в процессе полного растворения.

Между великими скоплениями и нитями Вселенной находятся великие космические пустоты, некоторые из которых… [+] могут простираться на сотни миллионов световых лет в диаметре. Давняя идея о том, что Вселенная удерживается вместе структурами, охватывающими многие сотни миллионов световых лет, этими сверхбольшими сверхскоплениями, теперь устоялась, и этим огромным паутиноподобным образованиям суждено быть разорванными на части Вселенной. расширение.

Эндрю З. Колвин (обрезано Zeryphex) / Wikimedia Commons

Наша Вселенная — это не просто гонка между первоначальным расширением и противодействующей гравитационной силой, вызванной материей и излучением. Кроме того, есть и положительная форма энергии, присущая самому пространству: темная энергия. Это приводит к ускорению удаления далеких галактик с течением времени. И ⁠ — возможно, самое главное — это становится более важным в более крупных масштабах и в более поздние периоды времени, что особенно важно для существования сверхскоплений.

Если бы не было темной энергии, Ланиакея наверняка была бы реальной. Со временем его галактики и скопления будут взаимно притягиваться друг к другу, что приведет к огромной группе из более чем 100 000 галактик, подобных которым наша Вселенная никогда не видела. К сожалению, примерно 6 миллиардов лет назад темная энергия стала доминирующим фактором в эволюции нашей Вселенной, и различные компоненты сверхскопления Ланиакея уже разгоняются друг от друга. Каждый компонент Ланиакеи, включая каждую независимую группу и скопление, упомянутые в этой статье, гравитационно не связан ни с каким другим.

Впечатляюще огромное скопление галактик MACS J1149.5+223, свету которого потребовалось более 5 миллиардов лет, чтобы… [+] добраться до нас, является одной из крупнейших связанных структур во всей Вселенной. В более крупных масштабах близлежащие галактики, группы и скопления могут показаться связанными с ним, но они отталкиваются от этого скопления из-за темной энергии; сверхскопления — это только кажущиеся структуры.

НАСА, ЕКА, С. Родни (Университет Джона Хопкинса, США) и команда FrontierSN; Т. Треу (Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе, США), П. Келли (Калифорнийский университет в Беркли, США) и команда GLASS; Дж. Лотц (STScI) и команда Frontier Fields; М. Постман (STScI) и команда CLASH; и З. Левай (STScI)

Все сверхскопления, которые мы когда-либо идентифицировали, не только гравитационно не связаны друг с другом, но и сами не являются гравитационно связанными структурами. Отдельные группы и кластеры внутри сверхскопления не связаны, а это означает, что с течением времени каждая структура, идентифицируемая в настоящее время как сверхскопление, в конечном итоге диссоциирует. Для нашего собственного уголка Вселенной Местная группа никогда не сольется со скоплением Девы, группой Льва I или любой другой структурой, большей, чем наша собственная.

В самых больших космических масштабах огромные скопления галактик, занимающие обширные пространства, кажутся реальными – сверхскоплениями Вселенной ⁠ – но эти кажущиеся структуры эфемерны и преходящи. Они не связаны друг с другом и никогда не станут таковыми. На самом деле, если структура еще не накопила достаточно массы 6 миллиардов лет назад, чтобы стать связанной, когда темная энергия впервые доминировала в расширении Вселенной, она никогда не будет. Через миллиарды лет отдельные компоненты сверхскопления будут разорваны расширением Вселенной и навсегда останутся дрейфующими, как одинокие острова в великом космическом океане.

Новая карта галактического сверхскопления показывает «небесный» дом Млечного Пути

Ученые создали первую карту колоссального сверхскопления галактик, известного как Ланиакея, где находится земная галактика Млечный Путь и многие другие. Это компьютерное моделирование, кадр из видео из журнала Nature, изображает гигантское сверхскопление, а местоположение Млечного Пути показано красной точкой.
(Изображение предоставлено: видео о природе)

Новая космическая карта дает ученым беспрецедентный взгляд на границы гигантского сверхскопления, в котором находится собственная галактика Млечный Путь Земли и многие другие. У ученых даже есть название для колоссальной галактической группы: Ланиакея, что по-гавайски означает «неизмеримые небеса».

Ученые, ответственные за новую трехмерную карту, предполагают, что новооткрытое сверхскопление галактик Ланиакея может быть даже частью еще более крупной структуры, которую они еще полностью не определили.

«Мы живем в так называемой «космической паутине», где галактики соединены усиками, разделенными гигантскими пустотами», — сказал ведущий автор исследования Брент Талли, астроном из Гавайского университета в Гонолулу.

На этом компьютерном изображении сверхскопления галактик Ланиакея, которое включает галактику Млечный Путь, содержащую Солнечную систему Земли, показан вид сверхскопления, видимый из сверхгалактической экваториальной плоскости. (Изображение предоставлено: программное обеспечение для интерактивной визуализации SDvision от DP в CEA/Saclay, Франция)

Галактические структуры в космосе

Галактики не разбросаны по Вселенной случайным образом. Вместо этого они сбиваются в группы, такие как Местная группа, в которой находится Земля, в которую входят десятки галактик. В свою очередь, эти группы являются частью массивных скоплений, состоящих из сотен галактик, связанных между собой паутиной нитей, в которой галактики нанизаны подобно жемчужинам. Колоссальные структуры, известные как сверхскопления, образуются на пересечениях нитей.

Гигантские структуры, составляющие вселенную, часто имеют нечеткие границы. Чтобы лучше определить эти структуры, астрономы изучили Cosmicflows-2, крупнейший в мире каталог движений галактик, рассудив, что каждая галактика принадлежит той структуре, к которой гравитация заставляет ее течь.

«У нас есть новый способ определения крупномасштабных структур по скоростям галактик, а не просто по их распределению в небе», — сказал Талли.

Ланиакея, наш дом во Вселенной

На этих компьютерных изображениях показаны два вида сверхскопления Ланиакея, огромного скопления галактик, включающего земной Млечный Путь и многие другие галактики. (Изображение предоставлено: программное обеспечение для интерактивной визуализации SDvision от DP в CEA/Saclay, Франция)

Новая 3D-карта, разработанная Талли и его коллегами, показывает, что галактика Млечный Путь находится на окраине сверхскопления Ланиакея, ширина которого составляет около 520 миллионов световых лет. Сверхскопление состоит примерно из 100 000 галактик с общей массой примерно в 100 миллионов миллиардов раз больше, чем у Солнца. [Как компьютеры моделируют вселенную (инфографика)]

Название Laniakea было предложено Нава’а Наполеоном, который преподает гавайский язык в муниципальном колледже Капиолани на Гавайях. Название дано в честь полинезийских мореплавателей, которые использовали свои знания о небе для совершения дальних путешествий по бескрайним просторам Тихого океана.

«Мы живем в Local Group, которая является частью Local Sheet рядом с Local Void — мы хотели придумать что-то более захватывающее, чем Local», — сказал Талли Space.com.

Это сверхскопление также включает скопление Девы и Норма-Гидра-Центавр, также известное как Великий Аттрактор. Эти новые открытия помогают прояснить роль Великого аттрактора, которая является проблемой, занимающей астрономов в течение 30 лет. Внутри сверхскопления Ланиакея движения галактик направлены внутрь, поскольку вода течет по нисходящим путям вниз по долине, а Великий Аттрактор действует как большая гравитационная долина с плоским дном со сферой притяжения, которая простирается через сверхскопление Ланиакея.

Талли заметил, что Ланиакея может быть частью еще более крупной структуры.

«Нам, вероятно, нужно измерить расстояние еще в три раза, чтобы объяснить наше локальное движение», — сказал Талли. «Мы можем обнаружить, что нам нужно придумать другое имя для чего-то большего, чем мы являемся частью — мы рассматриваем это как реальную возможность».

Ученые подробно описали свои выводы в выпуске журнала Nature от 4 сентября.

Следуйте за нами   @Spacedotcom ,   Facebook и   Google+ . Оригинальная статья о   Space.com .

Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: [email protected].

Чарльз К. Чой — автор статей для Space.com и Live Science. Он охватывает все, что связано с человеческим происхождением и астрономией, а также физику, животных и общие научные темы. Чарльз имеет степень магистра гуманитарных наук Университета Миссури-Колумбия, Школу журналистики и степень бакалавра гуманитарных наук Университета Южной Флориды. Чарльз побывал на всех континентах Земли, пил прогорклый чай с маслом яка в Лхасе, плавал с морскими львами на Галапагосских островах и даже взбирался на айсберг в Антарктиде. Посетите его на http://www.sciwriter.us

Новый адрес Земли: «Солнечная система, Млечный Путь, Ланиакея»

Новый адрес Земли: «Солнечная система, Млечный Путь, Ланиакея»

Скачать PDF

Скачать PDF

• Опубликовано: 03 сентября 2014 г.

• Элизабет Гибни  

Природа
(2014)Цитировать эту статью

• 8399 доступов

• 2 Цитаты

• 1393 Альтметрический

• Сведения о показателях

Предметы

• Астрономия и астрофизика

Анализ галактик показывает, что местное сверхскопление в 100 раз больше, чем считалось ранее.

Сверхскопление галактик, включающее Млечный Путь, в 100 раз больше по объему и массе, чем считалось ранее, говорит группа астрономов. Они нанесли на карту огромный регион и дали ему название Ланиакеа, что по-гавайски означает «неизмеримые небеса».

Галактики склонны собираться в группы, называемые скоплениями; области, где эти скопления плотно упакованы, известны как сверхскопления. Но определение этих массивных космических структур расплывчато.

Новое исследование, опубликованное в журнале Nature ¹ , описывает новый способ определения того, где заканчивается одно сверхскопление и начинается другое. Группа под руководством Брента Талли, астронома из Гавайского университета в Гонолулу, составила карту движения галактик, чтобы сделать вывод о гравитационном ландшафте локальной Вселенной и перерисовать ее карту.

Космическая скорость

Команда использовала базу данных ² , в которой собраны скорости 8000 галактик, рассчитанные после вычитания средней скорости космического расширения. «Все эти отклонения связаны с гравитационным притяжением вокруг них, которое исходит от массы», — говорит Талли. Исследователи использовали алгоритм для перевода этих скоростей в трехмерное поле потока и плотности галактик. «Мы действительно не можем утверждать, что хорошо понимаем космологию, если не можем объяснить это движение», — говорит Талли.

Этот метод превосходит простое картирование местоположения материи, потому что он позволяет ученым построить карту неизведанных областей Вселенной, говорит Пауло Лопес, астрофизик из обсерватории Валонго Федерального университета Рио-де-Жанейро. Он основан на обнаружении влияния галактик, а не на их непосредственном наблюдении.

Более того, движения галактик отражают распределение всей материи, а не только той, что видна в наши телескопы, включая темную материю.

Если не учитывать космическое расширение, на их карте показаны линии потока, по которым галактики сползают под действием гравитации в своем регионе (см. видео). Основываясь на этом, команда определяет край сверхскопления как границу, на которой расходятся эти линии потока. По одну сторону линии галактики текут к одному гравитационному центру; за ним они текут к другому. «Это похоже на разделение воды на водоразделе, где она течет либо слева, либо справа от высоты земли», — говорит Талли.

Границы в космосе

Это совершенно новое определение сверхскопления. Ранее ученые помещали Млечный Путь в сверхскопление Девы, но, согласно определению Талли и его коллег, этот регион становится лишь придатком гораздо большей Ланиакеи, которая составляет 160 миллионов парсеков (520 миллионов световых лет) в поперечнике и содержит массу 100 миллионов миллиарда солнц.

Однако эта работа вряд ли станет окончательным словом о том, что такое сверхскопление, говорит Гайоунг Чон, астроном из Института внеземной физики им. Макса Планка в Гархинге, Германия. Ее команда работает над другим определением, основанным на том, что суперкластеры представляют собой структуры, которые однажды схлопнутся в единый объект. По ее оценкам, с Ланиакеей этого не произойдет, потому что некоторые галактики внутри нее навсегда удалятся друг от друга. «Определение, которое вы используете, действительно зависит от вопросов, которые вы хотите задать. Этот последний метод — очень хороший способ нанести на карту крупномасштабные структуры Вселенной, но он не спрашивает, что в конечном итоге произойдет с этими сверхскоплениями», — говорит она.

Хотя карта охватывает всю Вселенную вокруг Млечного Пути, ее измерения расстояний становятся менее точными и менее многочисленными по мере удаления, говорит Лопес. По его словам, в настоящее время это самый большой потенциальный источник ошибки метода, но добавление дополнительных измерений галактик улучшит карту и в конечном итоге может помочь ученым полностью проследить, что стоит за движением нашей местной группы галактик.

Кредит: Природа

Ссылки

1. Tully, R.B., Courtois, H. , Hoffman, Y & Pomarède, D. Nature 513 , 71-73 (2014).

   ОБЪЯВЛЕНИЯ
   КАС
   Статья

   Google ученый

2. Tully, R. B. et al. Астрон. J. 146 86 (2013).

   ОБЪЯВЛЕНИЯ
   Статья

   Google ученый

Ссылки на скачивание

Авторы

1. Элизабет Гибни

   Посмотреть публикации автора

   Вы также можете искать этого автора в
   PubMed Google Scholar

Дополнительная информация

Прочитайте соответствующие редакционные статьи и новости и мнения.

Связанное видео

Ланиакея: наше домашнее сверхскопление

Ссылки по теме

Ссылки по теме

Ссылки по теме в исследовании природы

Ряд возобновляется из-за расстояния до звездного скопления Плеяды 28 августа 2014 г.