О том, что существуют другие галактики, астрономы знали уже в начале XX века. Несмотря на то, что первые из открытых галактик были уже известны ученым, поначалу их называли туманностями, приписывая их к нашей галактике – Млечный Путь. Ученые предполагали, что эти туманности могут представлять собой отдельные звездные системы. Однако такие гипотезы не выдерживали критики со стороны научного мира. Так складывалось из-за несовершенства техники для наблюдений.
Исследования галактик
В 1922 году астроном из Эстонии Эрнст Эпик смог рассчитать приблизительное расстояние, которое отделяет Солнечную систему от туманности Андромеды. Данные, которые получил астроном, составляют 0,6 от тех цифр, которыми располагают ученые сейчас – а это даже более точный расчет, чем у Э. Хаббла. Сам Эдвин Хаббл в 1924 году воспользовался самым огромным в то время телескопом. Его диаметр составлял 254 см. Хаббл также сделал вычисления расстояния до Андромеды. Сейчас ученые располагают более точными данными, которые в три раза меньше сделанных Хабблом – однако все же это расстояние настолько велико, что туманность никак не может быть частью нашей галактики. Так туманность Андромеды стала первой отдельной галактикой.
Скопления галактик
Подобно звездам, галактики образуют группы разной численности. При этом такое свойство выражено у них намного в большей степени, чем у звезд. Большинство звезд не являются частями скопления, входя в состав общего поля нашей галактики. Группа галактик, в состав которой входит Млечный путь (местная галактика) насчитывает 40 галактик. Подобное группирование очень распространено на просторах Вселенной.
Группы галактик, доступные для наблюдения
Известная часть скопления галактик называется «Метагалактика» - ее можно наблюдать с помощью астрономических методов. В состав Метагалактики входит порядка одного миллиарда галактик, наблюдение которых доступно при помощи телескопов. Млечный Путь является одной из звездных систем, которая является частью Метагалактики. Наша галактика и еще порядка 1,5 десятка галактик являются частью галактической группы, называемой местной группой галактик.
Возможности исследовать Метагалактику появились, главным образом, в конце ХХ века. Астрономы выяснили, что в межгалактическом пространстве находятся космическое и электромагнитное излучение, отдельные звезды, а также межгалактический газ. Благодаря научным достижениям стало возможным изучать галактики разных типов – квазары, радиогалактики.
Свойства Метагалактики
Иногда астрономы любят называть Метагалактику "Большой Вселенной". С улучшением техники и телескопов все большая ее часть становится доступной для наблюдения. Астрономы считают, что Млечный путь и ближайшие 10-15 галактик являются членами одного галактического скопления. В Метагалактике очень распространены скопления галактик, численность которых составляет от 10 до нескольких десятков членов. Такие группы плохо различимы астрономами на больших расстояниях. Причина в том, что карликовые галактики не доступны для наблюдения, а гигантских в подобных группах, как правило, всего несколько.
Согласно эйнштейновской теории относительности, большие массы способны искривлять вокруг себя пространство. Поэтому положения геометрии Евклида в этом пространстве не оправдываются. Только в огромном масштабе Метагалактики можно увидеть различия между двумя научными подходами – ньютоновской механикой и механикой Эйнштейна. В Метагалактике также действует так называемый закон красного смещения. Это значит, что все находящиеся около нас галактики удаляются в разные стороны. Причем чем дальше они удаляются, тем больше становится их скорость.
Типы галактик по форме
Галактические скопления могут быть рассеянными, или иметь шарообразную форму. В их состав могут входить десятки и даже тысячи различных галактик. Самая близкая к нам галактика расположена в созвездии Девы и удалена на расстояние 10 миллионов парсеков. Скопления галактик, называемые правильными, имеют сферическую форму. Входящие в их состав галактики имеют тенденцию концентрироваться в одной точке – центре галактического скопления. Правильные скопления и без того отличаются высокой плотностью галактик, но в их центре концентрация достигает максимума. Однако есть у правильных скоплений и различия, проявляемые, главным образом, в их плотности и различной численности входящих в их состав галактик.
Галактики с самой большой плотностью
Например, группа галактик Волосы Вероники отличается большим количеством составляющих, а галактики, входящие в состав Пегаса – плотностью. Особенно высока она в центральном районе Пегаса. Здесь плотность достигает 2 тыс. галактик на 1 кубический мегапарсек. Соседние галактики практически касаются друг друга, а их плотность практически в 40 тысяч раз выше, чем плотность в Метагалактике. Также высокая плотность свойственна группам галактик Северная Корона.
Откуда взялись галактики?
Пока ученые не могут дать точного ответа на этот вопрос. Однако по теории Большого взрыва, молодая Вселенная была полна водородом и гелием. Из этого густого облака под действием темной материи (а впоследствии и гравитационных сил) стали формироваться первые звезды и звездные скопления.
Когда во Вселенной появились первые звезды?
По мнению некоторых астрономов, звезды появились достаточно рано – уже через 30 млн. лет после Большого взрыва. Другие убеждены, что эта цифра составляет 100 млн. лет. Исследования при помощи современной техники показывают, что светила формировались одновременно по нескольку штук – часто это количество доходило даже до сотен. Этому способствовали гравитационные силы, оказывающие влияние на заполнявший Вселенную газ. Газовые облака закручивались в диски, и в них постепенно формировались уплотнения, затем становившиеся звездами. В юной Вселенной первые звезды были действительно гигантских размеров – ведь для них было много «строительного материала».
Самое большое скопление галактик, открытое астрономами, называется SPT-CL J0546-5345. Ее масса практически равна массе 800 триллионов Солнц. Обнаружить гигантскую галактику ученые смогли при помощи астрономического эффекта Сюняева-Зельдовича – он заключается в том, что температура микроволнового излучения падает при его взаимодействии с гигантскими объектами Вселенной. Это скопление удалено от нас на 7 млрд. световых лет. Иными словами, астрономы наблюдают его таким, какое оно было 7 млрд. лет назад – а это через 6,7 млрд. лет после Большого взрыва.
В дальних просторах Вселенной было обнаружено еще одно скопление галактик, образующее обособленную космическую систему - ACT-CL J0102-4915. Эту огромную группу галактик астрономы прозвали El Gordo, что в переводе с испанского означает «толстяк». Ее расстояние до Земли – 9,7 млрд. световых лет. Масса этой группы галактик превышает массу Солнца в 3 миллиона миллиардов.
Волосы Вероники
Скопление Волосы Вероники – это одна из самых интересных галактических групп в Метагалактике. Оно насчитывает порядка нескольких тысяч галактик. Расположены они в нескольких сотнях миллионов световых лет от Млечного пути. Большинство галактик являются эллиптическими. Волосы Вероники не отличаются яркими звездами – даже альфа, называемая Диадемой, невелика. В этом созвездии можно наблюдать скопление слабо светящихся звезд «Кома», что в переводе с латинского означает «волосы». Древнегреческий ученый Эратосфен называл это скопление «Волосами Ариадны». Птолемей же относил его к составу звездного скопления Льва.
Одна из самых красивых галактик созвездия - NGC 4565, или «Игла». С поверхности нашей планеты видна с ребра. Находится она в 30 млн. световых лет от Солнца. А диаметр галактики составляет более 100 тыс. световых лет. В Волосах Вероники есть и две взаимодействующие галактики - NGC 4676, или, как еще называют эту группу, «Мыши». Они удалены от Земли на расстояние 300 млн. световых лет. Исследования показали, что уже однажды эти галактики прошли друг через друга. Ученые предполагают, что «Мыши» будут сталкиваться еще не раз, до тех пор, пока не превратятся в одну галактику.