Сколько галактик в нашей вселенной: Считаем звезды и галактики нашей Вселенной |

Содержание

«Сколько галактик во вселенной?» — Яндекс Кью

обзор, описание и различные факты

Сколько галактик существует во Вселенной? Ответ на этот вопрос весьма непрост. Многие астрономы прошлого пытались понять, сколько всего галактик во Вселенной. Подсчет их кажется невозможной задачей. Когда счет идет на миллиарды, для сложения требуется некоторое время. Еще одной проблемой является ограниченное количество наших инструментов. Чтобы получить наилучшее изображение, телескоп должен иметь большую апертуру (диаметр главного зеркала или объектива) и располагаться над атмосферой, чтобы избежать искажения от воздуха Земли.

Поле «Хаббла»

Пожалуй, наиболее резонансным примером вышеупомянутого факта является экстремально глубокое поле «Хаббла» — изображение, полученное путем объединения фотографий, сделанных на протяжении десяти лет с одноименного телескопа. По данным НАСА, телескоп наблюдал за небольшим участком неба в течение 50 дней. Если вы держите большой палец на расстоянии вытянутой руки, чтобы покрыть Луну, область глубокого поля будет размером с головку булавки.

Собирая слабый свет за многие часы наблюдений, телескоп «Хаббл» обнаружил тысячи галактик, как близких, так и очень далеких, что делает снимки, сделанные с него, самым полным изображением Вселенной. Так что даже если в этом маленьком пятне на небосводе находятся тысячи галактик, представьте, сколько еще можно найти в других точках мироздания.

Оценки экспертов

Хотя оценки разных экспертов различаются, ответы на вопросы вроде «Сколько всего галактик во Вселенной?» можно выразить астрономическими цифрами: от 100 до 200 миллиардов. Когда в 2020 году запустится космический телескоп Джеймса Вебба, ожидается, что НАСА раскроет еще больше информации о ранних галактиках во Вселенной.

Техника воистину творит чудеса. Насколько известно современным астрономам, телескоп «Хаббл» — лучший инструмент для подсчета и оценки того, сколько известно галактик во Вселенной. Телескоп, запущенный в 1990 году, изначально имел искажение на главном зеркале, которое было исправлено во время челночного визита к нему в 1993 году. «Хаббл» также подвергался нескольким обновлениям и служебным визитам вплоть до своей последней миссии в мае 2009 года. Бесконечна ли Вселенная, сколько галактик, сколько планет в ней? По всей видимости, нам еще предстоит узнать это в будущем.

Большая Медведица

В 1995 году астрономы навели телескоп на то, что казалось пустым районом Большой Медведицы, и собрали наблюдения за десять дней. В результате в одном кадре было обнаружено около 3000 слабых галактик, которые стали тусклыми, подобно 30-й величине. Для сравнения: Полярная звезда имеет примерно вторую звездную величину. Эта составная часть изображения называлась глубоким полем «Хаббла» и была самой далекой из тех, что когда-либо видели во Вселенной.

Когда вышеупомянутый американский телескоп был основательно модернизирован, астрономы повторили эксперимент дважды. В 2003 и 2004 годах ученые обнаружили около 10 000 галактик в небольшом месте в созвездии Форнакс.

В 2012 году, снова с помощью модернизированных инструментов, ученые использовали телескоп, чтобы посмотреть на часть сверхглубокого поля. Даже в этом более узком поле зрения астрономы смогли обнаружить около 5500 галактик. Исследователи окрестили это «чрезвычайным глубоким полем».

Незримые миллиарды

Какой бы инструмент ни использовался, метод оценки того, сколько всего галактик во Вселенной, более-менее одинаков. Вы берете часть неба, снятую телескопом (в данном случае — «Хабблом»). Затем, используя отношение куска неба ко всей Вселенной, вы можете определить, сколько всего галактик во Вселенной.

Космологический принцип и возраст Вселенной

Одним из примеров космологического принципа в изучении Вселенной является космический микроволновый фон — излучение, которое является остатком ранних стадий Вселенной после Большого взрыва.

Измерения расширения Вселенной благодаря наблюдению за галактиками, отдаляющимися от нас, показывают, что ей около 13,82 миллиардов лет. Однако по мере того, как Вселенная становится старше и больше, галактики будут удаляться все дальше и дальше от Земли. Это сделает их более трудноразличимыми.

Вселенная расширяется быстрее скорости света (что не нарушает ограничение скорости Эйнштейна, потому что расширение связано с самой Вселенной, а не с объектами, путешествующими через нее). Кроме того, Вселенная ускоряется в своем расширении.

Именно здесь в игру вступает понятие «наблюдаемая Вселенная» — Вселенная, которую мы можем видеть. По словам многих специалистов, через 1-2 триллиона лет это будет означать, что будут галактики, которые находятся за пределами тех пространств, которые мы можем видеть с Земли.

Изменение света

Мы можем видеть свет только от галактик, у которых было достаточно времени, чтобы добраться до нас — то есть приблизиться на достаточно близкое расстояние к Млечному Пути. Это не значит, что эти объекты — все, что есть в космосе. Отсюда и определение «наблюдаемая Вселенная».

Будущее Млечного Пути

Галактики также меняются со временем. Млечный Путь находится на пути столкновения с близлежащей галактикой Андромеды, и они обе сольются примерно через четыре миллиарда лет. Позже другие галактики в нашей местной группе в конечном итоге объединятся. Астрономы считают, что обитатели этих будущих галактик будут наблюдать более темную Вселенную.

Когда появились первые цивилизации, у них не было никаких доказательств существования Вселенной со ста миллиардами галактик. Поэтому наши потомки не увидят расширения Вселенной. Вероятно, они не смогут даже понять, что произошел Большой взрыв.

Если нам, простым обывателям, хочется знать, сколько во Вселенной галактик, планет, то астрономы больше интересуются тем, как образовался сам космос. Согласно информации НАСА, галактики дают представление о том, как организована материя во Вселенной — по крайней мере, в больших масштабах. Ученые также интересуются типами частиц и квантовой механикой на малой стороне наблюдаемых спектров.

Ранние галактики

Изучив некоторые из самых ранних галактик и сравнив их с сегодняшними, мы сможем понять их рост и развитие. Передовой телескоп под названием «Уэбб» позволит ученым собирать данные о типах звезд, которые существовали в самых первых галактиках. Последующие наблюдения с использованием спектроскопии сотен или тысяч галактик помогут исследователям понять, как элементы, более тяжелые, чем водород, образовывались и накапливались по мере образования звездных скоплений на протяжении веков. Эти исследования также позволят выявить детали их слияния и пролить свет на многие другие процессы.

Темная материя

Ученых также интересует роль, которую темная материя играет в зарождении галактик. Это весьма любопытный вопрос. В то время как часть Вселенной видна в таких объектах, как галактики или звезды, темная материя — то, что составляет большую часть космоса — невидима вовсе. Сколько галактик во Вселенной? Число этих объектов досконально не известно, но оно точно больше сотни миллиардов.

Заключение

Когда вы смотрите на ночное небо сквозь завесу звезд и плоскость Млечного Пути, вы не можете не чувствовать себя маленьким перед великой пропастью Вселенной, которая находится за пределами небосвода. Хотя почти все они невидимы для наших глаз, наблюдаемая Вселенная, простирающаяся на десятки миллиардов световых лет во всех направлениях, содержит в себе фантастически большое количество галактик.

Количество известных звездных скоплений возрастало по мере развития телескопических технологий — от тысяч до миллионов, от миллиардов до триллионов. Если бы мы провели самый простой анализ, используя лучшие на сегодняшний день технологии, мы бы заявили, что в нашей Вселенной 170 миллиардов галактик. Но мы откроем еще больше этих объектов, ведь уже сейчас считается, что их на самом деле не меньше, чем два триллиона.

Когда-нибудь мы просчитаем их всех. Мы направим наши телескопы на небо, соберем каждый испущенный звездами фотон и обнаружим каждый космический объект, независимо от того, насколько слабым является его свечение.

Но на практике это не сработает. Наши телескопы ограничены в размерах, что, в свою очередь, ограничивает количество фотонов, которые они могут собрать. Существует взаимосвязь между тем, насколько слабый объект вы можете увидеть, и тем, сколько неба вы можете «покрыть» с помощью оптического прибора. Некоторая часть Вселенной затемнена из-за находящейся в ее пределах темной материи. Чем отдаленнее объект, тем слабее он кажется.

Так что мы можем смотреть лишь на освещенную часть Вселенной, не вглядываясь в темную материю, звезды или галактики. Ученые собрали данные о сотнях тусклых, отдаленных космических объектах. Они все еще надеются узнать, как на самом деле выглядят далекие миры. И мы, простые наблюдатели, надеемся на это так же, как и они.

Сколько галактик во Вселенной

Обычно мы наводим телескопы на какой-то объект, который хотим рассмотреть более подробно. В 1990-х астрономы поступили наоборот. Они направили самый мощный телескоп в истории, космический телескоп Хаббла, на темный участок неба, лишенный известных звезд, газа или галактик. Но в этой полоске небытия Хаббл открыл захватывающее дух зрелище: пустота была полна галактик.

Астрономы давно задавались вопросом, сколько галактик во Вселенной, но до Хаббла галактик, которые мы могли наблюдать, было намного меньше, чем более слабых галактик, скрытых расстоянием и временем. Серия снимков Хаббла Deep Field (ученые сделали еще два таких наблюдения) предложила своего рода образец ядра Вселенной, восходящий почти к Большому Взрыву. Это позволило астрономам окончательно оценить население галактики в 9 человек.0005 по крайней мере около 200 миллиардов.

Почему «по крайней мере»? Потому что даже у Хаббла есть свои пределы.

Чем дальше (и назад во времени) вы уходите, тем труднее увидеть галактики. Одной из причин этого является чистое расстояние, которое должен пройти свет. Вторая причина связана с расширением Вселенной. Длина волны света очень удаленных объектов растягивается (красное смещение), поэтому эти объекты больше нельзя увидеть в преимущественно ультрафиолетовой и видимой частях спектра, для обнаружения которых был разработан Хаббл. Наконец, теория предполагает, что ранние галактики были меньше и тусклее с самого начала и только позже объединились, чтобы сформировать колоссальные структуры, которые мы видим сегодня. Ученые уверены, что эти галактики существуют. Мы просто не знаем, сколько их.

В 2016 году исследование, опубликованное в журнале The Astrophysical Journal группой под руководством Кристофера Конселиса из Ноттингемского университета, использовало математическую модель ранней Вселенной, чтобы оценить, сколько из этих еще невидимых галактик скрывается за пределами телескопа Хаббла. зрение. В дополнение к существующим наблюдениям Хаббла их результаты показали, что такие галактики составляют 90 процентов от общего числа, что привело к новой оценке — что во Вселенной может быть до двух триллионов галактик.

Такие оценки, однако, являются движущейся мишенью. По мере поступления большего количества наблюдений ученые могут получить более полное представление о задействованных переменных и повысить точность своих оценок.

Итак, мы подошли к самому последнему дополнению к истории.

После пролета мимо Плутона и причудливого объекта пояса Койпера, Аррокота, космический корабль НАСА «Новые горизонты» находится на краю Солнечной системы, направляясь к межзвездному пространству, и недавно он притянул Хаббла. В исследовании, представленном на этой неделе в Американском астрономическом обществе и вскоре опубликованном в The Astrophysical Journal , группа под руководством астрономов Марка Постмана и Тода Лауэра описала то, что они обнаружили после тренировки телескопа «Новые горизонты» на семи осколках пустого пространства, чтобы попытаться измерить уровень окружающего света во Вселенной.

Их открытия, по их словам, позволили им установить верхний предел числа существующих галактик и указать, что космос может быть немного менее переполненным, чем считалось ранее. Согласно их данным, общее число галактик скорее исчисляется сотнями миллиардов, а не триллионами. «Мы просто не видим свет от двух триллионов галактик», — сказал Постман в релизе, опубликованном ранее на этой неделе.

Как они пришли к такому выводу?

В поисках идеальной тьмы

Есть еще одно ограничение на наблюдения Хаббла. Он не только не может напрямую разрешить ранние галактики, он даже не может обнаружить их свет из-за диффузного свечения «зодиакального света». Зодиакальный свет, вызванный ореолом пыли, рассеивающей свет в пределах Солнечной системы, чрезвычайно слаб, но, как и световое загрязнение на Земле, он может скрывать даже более тусклые объекты в ранней Вселенной.

Космический корабль «Новые горизонты» вышел из области зодиакального света и смотрит на самое темное небо, которое когда-либо было изображено. Это дает возможность измерить фоновый свет из-за пределов нашей галактики и сравнить его с известными и ожидаемыми источниками.

Почтальон сказал The New York Times , что дальнейшее продвижение на порядок не дало бы более мрачного обзора.

«Когда у вас есть телескоп на New Horizons далеко на краю Солнечной системы, вы можете спросить, насколько темным становится космос в любом случае», — написал Лауэр. «Используйте камеру, чтобы измерить свечение неба».

Тем не менее, измерение было непростым. В статье астрофизик и писатель Итан Сигел, не участвовавший в исследовании, объясняет, как команда тщательно идентифицировала, смоделировала и удалила влияние «шумов камеры, рассеянного солнечного света, избыточного внеосевого звездного света, кристаллов от тяги космического корабля, и другие инструментальные эффекты». Они также удалили все изображения, расположенные слишком близко к Млечному Пути. После всего этого они остались со слабым сиянием вселенной, и это захватывающая часть.

Исследование 2016 года предсказало, что Вселенная с двумя триллионами галактик будет производить примерно в десять раз больше света, чем показывают галактики, которые мы до сих пор наблюдали. Но команда New Horizons обнаружила только вдвое больше света. Это привело их к выводу, что там, вероятно, скрывается меньше галактик, чем считалось ранее, — число ближе к первоначальной оценке Хаббла.

«Возьмите все галактики, которые может видеть Хаббл, удвойте это число, и это то, что мы видим — но ничего больше», — сказал Лауэр.

Наблюдение за звездами: новое поколение

На этих наблюдениях с New Horizons история не заканчивается. Наша способность видеть самую раннюю вселенную должна получить поддержку в этом году, когда (скрестим пальцы) преемник Хаббла, космический телескоп Джеймса Уэбба, запустится и начнет работу.

JWST предназначен для наблюдения на более длинных волнах, чем Хаббл, и намного больше. Эти атрибуты должны позволить ему заглянуть еще дальше и получить изображения этих меньших и более тусклых первых галактик. Как и в случае с Hubble Deep Field, если все в порядке, добавление этих галактик к переписи должно дать нам еще более четкое представление о целом.

Какое бы число в конце концов ни выбрали ученые, вряд ли оно будет чем-то иным, кроме ошеломляюще огромным. Даже несколько сотен миллиардов галактик означают, что на каждую звезду Млечного Пути приходится целых галактик. Такое исследование, несомненно, прольет еще больше света на космологические вопросы о том, как образовалась Вселенная. Но также возникает вопрос: среди огромного моря галактик, звезд и планет мы действительно единственный вид, который когда-либо смотрит и задается вопросом, одиноки ли мы?

Изображение предоставлено: eXtreme Deep Field / NASA

Сколько существует галактик? Астрономы раскрывают масштабы Вселенной

Эта история появилась в июньском номере 2020 года под названием «Вселенная галактик». Подпишитесь на журнал Discover, чтобы получать больше таких историй.

Вечером 4 октября 1923 года недалеко от Лос-Анджелеса молодой астроном сел в свою машину и отправился на моторизованном пути к горе Вильсон. 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 Вильсон; ему нравилось пользоваться телескопом Хукера, потому что он интересовался, среди прочего, изучением спиральных «туманностей». Эти таинственные газовые облака были разбросаны по небу, и никто не понял их природу. В начале 1920-х годов Хаббл поставил перед собой задачу выяснить их.

Он направил большой телескоп на свой любимый объект: туманность Андромеды, M31. Это спиралевидное облако слабо видно невооруженным глазом под ясным безлунным небом. Затем он зафиксировал его изображение на фотопластинке. Хаббл был взволнован результатом. На нем он нашел предполагаемую новую, взорвавшуюся звезду. Следующей ночью он снова сфотографировал M31, надеясь поймать новую и записать ее при лучшей стабильности атмосферы. Вторая пластинка действительно записала новую, но он мало что знал, он также зафиксировал пластину, которая станет легендарной в истории науки.

Астроном Эдвин Хаббл сделал снимок «Туманности Андромеды» с помощью телескопа Хукера в обсерватории Маунт-Вилсон недалеко от Лос-Анджелеса 5 октября 1923 года. Сначала он был взволнован, полагая, что зафиксировал новую, взорвавшуюся звезду. Он пометил звезду, которая находится между двумя делениями, которые он нарисовал вверху справа на пластине, буквой N. Звезда оказалась переменной цефеидой, и Хаббл использовал ее, чтобы доказать, что расстояние до галактики Андромеды равно намного больше, чем предполагали астрономы. (Фото: любезно предоставлено Обсерваториями Карнеги/Синди Хант)

Время наблюдения подошло к концу, он вернулся в свой кабинет, чтобы проанализировать улов. Внезапно Хаббл сделал поразительное открытие: новая звезда вовсе не была новой, а
особый тип звезды, которая изменила свой блеск, переменная цефеида. Проверив более ранние фотопластинки, он смог это подтвердить и понял, что слабость звезды имела невероятные последствия.

Звезда и окружавшая ее туманность должны находиться на расстоянии в миллион световых лет — в три раза больше, чем кто-либо в то время считал размером всей Вселенной. Сегодня, благодаря улучшенным измерениям, астрономы знают, что объект находится на расстоянии 2,5 миллиона световых лет.

Частично с помощью более ранней работы, проделанной Весто М. Слайфером и его собственным коллегой Милтоном Хьюмасоном, Хаббл сразу же обнаружил, что Вселенная намного больше, чем кто-либо считал, и что спиральные туманности, такие как Андромеда, на самом деле являются далекими галактиками. Это были целые системы звезд и газа, отделенные от нашего Млечного Пути длинным переходом.

В обсерватории Лоуэлла в Аризоне еще в 1912 году Слайфер зафиксировал кажущиеся 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 считал ранее, но и росла с течением времени.

NGC 4565 в Волосе Вероники — самая яркая и заметная галактика на нашем небе, ориентированная точно по направлению к нашему лучу зрения. Мы видим его диск в виде тонкой серебристой иглы. На расстоянии около 57 миллионов световых лет она находится в скоплении Девы и имеет заметную центральную выпуклость, что позволяет предположить, что это может быть спираль с перемычкой. (Фото: Адам Блок)

К 1929 году астрономы составили космическую картину прошлого. Если вы проследите историю многих галактик назад во времени, это будет означать, что космос начался с маленькой, бесконечно плотной точки в его начале. Это исследование было продолжением работы, первоначально проделанной бельгийским астрономом Жоржем Леметром. Астрономы поняли эту космическую точку происхождения, позже названную Большим взрывом, как начало Вселенной, и, по их расчетам, это должно было произойти миллиарды лет назад. Большой взрыв положил начало расширению, которое с течением времени отталкивало все галактики друг от друга. Казалось, вся вселенная разлетелась 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, которые он наблюдал, в диаграмму в форме камертона. Он содержал спиральные галактики, спиральные галактики с перемычкой — спирали, содержащие линейную «полосу» вещества, проходящую через их центры, — линзовидные (линзообразные) галактики и эллиптические галактики. Он также идентифицировал неправильные галактики, облака звезд и газа, которым не хватало организованной формы. Позже астрономы идентифицировали своеобразные галактики, системы, которые, казалось, были разрушены взрывными или разрушительными событиями. Они также идентифицировали класс галактик, называемых карликовыми сфероидами, которые, по-видимому, многочисленны в локальной вселенной.

К 1950-м годам французский астроном Жерар де Вокулёр из Техасского университета расширил схему классификации Хаббла до более сложной системы, которая учитывала многие наблюдаемые свойства галактик. Де Вокулёр создал псевдотрехмерный график, показывающий взаимосвязь галактик, прозванный «Космическим лимоном» из-за его формы. Де Вокулер включил подробности о перемычках в галактиках, описание видимых в них колец материи и оценку того, насколько слабо или туго закручены спиральные рукава галактики. Он также включил оценочные данные о природе неправильных и пекулярных галактик.

Последнее поколение внегалактической астрономии перешло к гораздо более сложному анализу, чем каталогизация. Используя космический телескоп Хаббл, 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 кажется очевидным, что галактики, находящиеся рядом друг с другом, притягиваются друг к другу под действием гравитации и объединяются в течение космического времени. Таким образом, несмотря на универсальное расширение, нормальные галактики, подобные Млечному Пути, вероятно, состоят из десятков или более протогалактик, слившихся в более крупные системы. Вы можете увидеть эти примитивные сгустки материи, голубоватые протогалактики, в ранней Вселенной на изображениях сверхглубокого поля Хаббла.

Наша собственная галактика

Персей A, также называемый NGC 1275, представляет собой извергающуюся галактику в центре скопления Персея, которое состоит из примерно 1000 галактик на расстоянии около 240 миллионов световых лет. Доминирующий член скопления Персея, Персей А, представляет собой сейфертовскую галактику с активным ядром, питаемым черной дырой массой 340 миллионов солнечных в ее ядре. (Источник: Архив наследия Хаббла, ЕКА и НАСА)

Поскольку за последние несколько десятилетий астрономы изучили большое количество галактик, они открыли много вещей, но невозможно игнорировать то, что Вселенная невероятно велика. Если вы сегодня вечером посмотрите на галактику в окуляр своего телескопа, фотоны, попадающие в ваш глаз, движутся с самой высокой скоростью — 186 000 миль в секунду (300 000 километров в секунду). Тем не менее, им потребовалось 2,5 миллиона лет с такой скоростью, чтобы добраться до нас из Галактики Андромеды. И этот объект почти на пороге нашего космического пространства.
Конечно, знания о нашей галактике в примитивном смысле восходят к древности. Название Млечный Путь происходит от латинского via lactea, которое происходит от первоначальной идеи, греческого термина galaxías kýklos, «млечный круг». Полоса Млечного Пути, видимая на нашем небе, особенно в летние и зимние вечера, представляет собой неразрешенный свет от миллиардов звезд, лежащих вдоль плоскости нашей галактики.

Но только в последние несколько десятилетий мы пришли к пониманию того, что Млечный Путь является одной из 100 миллиардов галактик во Вселенной и что его диск простирается примерно на 100 000 световых лет в поперечнике. Он содержит около 400 миллиардов звезд, хотя мы точно не знаем, сколько их, потому что карликовые звезды тусклые и их трудно увидеть на больших расстояниях. На протяжении десятилетий астрономы считали Млечный Путь простой спиральной галактикой. Но исследования, проведенные в этом столетии, показали, что Млечный Путь представляет собой спираль с перемычкой, и что наше Солнце и Солнечная система находятся примерно в 26 000 световых годах от центра, в одном из рукавов галактики.

Млечный Путь состоит из яркого диска, медленно вращающейся пластины из звезд и газа, содержащего большинство звезд, которые мы видим. Наше Солнце обращается вокруг центра галактики каждые 220 миллионов лет, а это означает, что с момента образования Солнечной системы мы вращались вокруг галактического центра примерно 20 раз. Далеко, в центре галактики, находится сверхмассивная черная дыра, масса которой примерно в 4,3 миллиона раз превышает массу 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 окружен ореолом из небольшого числа звезд, а также огромными сферами древних звезд, называемыми шаровидными звездными скоплениями, и большой оболочкой из темной материи. Астрономы еще не знают, из чего состоит темная материя, но они знают, что она существует из-за гравитационного влияния, которое она оказывает на видимую материю, которую они могут наблюдать.

Местная группа

Причудливо искаженная эллиптическая галактика NGC 474 в Рыбах находится на расстоянии 100 миллионов световых лет. Прямо над ней находится соседняя спиральная галактика NGC 470. Многочисленные оболочки и приливные хвосты окружают NGC 474, вызванные взаимодействиями с соседями и волнами плотности, распространяющимися в среде. Этот гигантский объект простирается на 250 000 световых лет в диаметре — в два с половиной раза больше диаметра Млечного Пути. (Источник: P-A. DUC (CEA, CFHT), ATLAS 3D Collaboration)

Млечный Путь далеко не одинок в космосе. Он принадлежит к группе из по крайней мере 54 объектов, называемой Местной группой галактик, имя, которое Хаббл дал этому локальному облаку объектов, нанося на карту ближайший космос. Основными членами Местной группы являются Млечный Путь, Галактика Андромеды и Галактика Вертушка (M33). Но у каждой из этих трех больших спиралей также есть облако сопутствующих галактик. Спутники Млечного Пути включают Большое и Малое Магеллановы Облака, видимые невооруженным глазом в Южном полушарии, и множество карликовых галактик. Диаметр Местной группы составляет около 10 миллионов световых лет, что примерно в 100 раз превышает диаметр Млечного Пути.

Двигаясь дальше, вглубь Вселенной, мы сталкиваемся с другими примерами этих 100 миллиардов галактик. Эти величественные острова звезд и газа существуют группами, как наша Местная группа, но также и в виде более крупных скоплений, называемых скоплениями, и очень больших скоплений, называемых сверхскоплениями. Несмотря на общее расширение Вселенной, а это означает, что большинство галактик удаляются друг от друга по мере роста космоса, гравитация удерживает меньшее количество галактик связанными друг с другом в их путешествиях. Наша Местная группа, например, является членом так называемого скопления галактик Девы, названного так потому, что его густонаселенный центр находится в созвездии Девы на нашем небе.

Скопление Девы содержит не менее 1500 галактик и находится на расстоянии около 54 миллионов световых лет от Земли. Вы можете увидеть некоторые из самых ярких галактик вблизи ядра скопления Девы в любительские телескопы, в массиве, называемом цепью Маркаряна. Эта линия галактик содержит сверхмассивные эллиптические галактики, такие как M84 и M86, а также множество спиральных галактик. Для домашних астрономов эта игровая площадка для различных типов галактик является одним из действительно очаровательных участков неба, и лучше всего она видна весенними вечерами в ясные безлунные условия.

Большинство галактик скопления Девы содержат в своих центрах сверхмассивные черные дыры. М87 вполне себе пример. В то время как центральная черная дыра Млечного Пути весит 4,3 миллиона солнечных масс, колоссальная черная дыра внутри M87 содержит оценочную массу от 5 до 7 миллиардов солнц, что примерно в 1000 раз больше, чем у нас. M87 — одна из крупнейших галактик в нашей части Вселенной — это так называемая cD-галактика, сокращенно от «центрально доминирующая», — и она «съела» множество меньших галактик, которые когда-то ее окружали. Вот что делают массивные галактики — они поглощают соседей.

Сверхскопления

Галактика Сомбреро (M104) в созвездии Девы — одна из величайших галактик в небе, которую можно увидеть с ребра и которая, по мнению большинства людей, похожа на летающую тарелку. Он состоит из огромного вращающегося диска с заметной пылевой полосой по его краям, поглощенного светящимся ореолом из газа и звезд. Он находится на расстоянии 43 миллионов световых лет и примерно вдвое меньше Млечного Пути, а его диаметр составляет 49 000 световых лет. (Фото: НАСА и группа наследия Хаббла (AURA/STScI))

Скопление, содержащее 1500 галактик, — это одно, но существуют и гораздо более крупные скопления галактик. Скопление Девы само по себе является членом так называемого сверхскопления Девы, которое содержит тысячи галактик в масштабе на порядок больше. Сверхскопление Девы содержит наш Млечный Путь, Местную группу, скопление Девы и всего около 100 групп и скоплений галактик. Этот удивительно большой каркас простирается примерно на 110 миллионов световых лет в поперечнике и является одним из примерно 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 практически пуста. Диаметр этих огромных пустот колеблется от десятков до сотен миллионов световых лет. Нитевидные цепочки галактик вьются вокруг темных пустых пространств. В больших масштабах галактики в скоплениях и сверхскоплениях подобны мыльным пузырям: галактики покрывают поверхности, а между ними лежат пустоты.

Галактика Водоворот в Canes Venatici, другой галактике вблизи Большой Медведицы, также известной как M51, является главной целью телескопа. Взаимодействующая пара галактик, Водоворот, проходит мимо маленького нарушителя, NGC 519.5, который вытягивает материал из одного из спиральных рукавов более крупной галактики. 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, скопление галактик диаметром 500 миллионов световых лет. Совсем недавно Слоановское цифровое исследование неба обнаружило Слоанскую Великую стену, совокупность галактик, по крайней мере в два раза превышающую размер Великой китайской стены, которая охватывает длинное измерение около 1,4 миллиарда световых лет.

По мере того, как астрономы открывали все более и более далекие галактики, они обнаружили, что какая-то большая масса, казалось, тянула локальную вселенную, увлекая нас в направлении южных созвездий Южного Треугольника и Норма. Названная Великим Аттрактором, эта аномалия, находящаяся на расстоянии около 200 миллионов световых лет, озадачила астрономов. В конце концов они обнаружили, что нас тянет в этом направлении еще большая масса. Эта гигантская структура, называемая сверхскоплением Шепли, находится на расстоянии 650 миллионов световых лет от нас и содержит наибольшую концентрацию галактик в нашей локальной части космоса.

Общая картина

Эллиптические галактики, такие как M49 в созвездии Девы, представляют собой огромные сферы из звезд, плавающих в эллипсоидальном облаке. Несмотря на то что
их диаметр часто подобен большим спиральным галактикам, они могут содержать гораздо большую массу, потому что имеют форму футбольного мяча, а не диска. Эта галактика находится примерно в 56 миллионах световых лет от нас и является одной из самых массивных галактик в скоплении Девы. (Фото: NASA/ESA/STScI)

Были сделаны и другие неожиданные открытия. В 2014 году астрономы идентифицировали новое сверхскопление на основе относительных движений галактик, проанализированных более сложным способом, чем когда-либо прежде. Астрономы Гавайского университета пришли к выводу, что сверхскопление Ланиакея существует, и назвали его в честь гавайского слова, означающего «необъятное небо».

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 вместе путешествуют в космосе, но не все галактики внутри него связаны гравитацией. Некоторые из них отколотся от остальной части кластера с течением времени.

Сверхскопление Ланиакея состоит из четырех основных компонентов — сверхскопления Девы, сверхскопления Гидры-Центавра, сверхскопления Паво-Инд и Южного сверхскопления.

Всего в Ланиакее насчитывается около 500 скоплений и групп галактик. А в локальной вселенной Ланиакею окружают другие сверхскопления галактик — сверхскопление Шепли, сверхскопление Геркулеса, сверхскопление Кома и сверхскопление Персей-Рыбы. Каждая из этих структур содержит сотни галактических скоплений и связана похожей на ткань паутиной космической структуры.

Начиная с 1980-х годов, астрономы обнаружили свидетельства существования структур, даже больших, чем сверхскопления. Поначалу объекты, называемые сейчас большими группами квазаров (LQG), сбивали астрономов с толку.

В 1982 году шотландский астроном Адриан Вебстер обнаружил то, что впоследствии стало известно как Большая группа квазаров Вебстера, состоящую из пяти квазаров или активно питающихся черных дыр, протяженностью более 330 миллионов световых лет.