Скопление галактик

Структура, состоящая из гравитационно-связанного скопления сотен галактик

Составное изображение пяти галактик, сгруппированных вместе всего через 600 миллионов лет после рождения Вселенной ^[1]

Скопление галактик , или скопление галактик , представляет собой структуру, которая состоит из сотен или тысяч галактик , которые связаны вместе гравитацией , ^[1] с типичными массами в диапазоне от 10 ¹⁴ до 10 ¹⁵ солнечных масс . Они являются вторыми по величине известными гравитационно связанными структурами во Вселенной после некоторых сверхскоплений (из которых только одно, Сверхскопление Шепли , известно как связанное). Считалось, что они являются крупнейшими известными структурами во Вселенной до 1980-х годов, когда были открыты сверхскопления . ^[2] Одной из ключевых особенностей скоплений является внутрископительная среда (ICM). ICM состоит из нагретого газа между галактиками и имеет пиковую температуру между 2–15 кэВ, которая зависит от общей массы скопления. Скопления галактик не следует путать с галактическими скоплениями (также известными как открытые скопления ), которые являются звездными скоплениями внутри галактик, или с шаровыми скоплениями , которые обычно вращаются вокруг галактик. Небольшие скопления галактик называются группами галактик , а не скоплениями галактик. Группы галактик и скопления сами по себе могут группироваться вместе, образуя сверхскопления.

Известные скопления галактик в относительно близкой Вселенной включают скопление Девы , скопление Печи , скопление Геркулеса и скопление Волосы Вероники . Очень большое скопление галактик, известное как Великий Аттрактор , во главе с скоплением Нормы , достаточно массивно, чтобы повлиять на локальное расширение Вселенной . Известные скопления галактик в далекой Вселенной с высоким красным смещением включают SPT-CL J0546-5345 и SPT-CL J2106-5844 , самые массивные скопления галактик, обнаруженные в ранней Вселенной. В последние несколько десятилетий они также оказались соответствующими местами ускорения частиц, особенностью, которая была обнаружена путем наблюдения за нетепловыми диффузными радиоизлучениями, такими как радиогало и радиореликты . С помощью рентгеновской обсерватории Чандра во многих скоплениях галактик также были обнаружены такие структуры, как холодные фронты и ударные волны .

Основные свойства

Скопление галактик IDCS J1426 находится на расстоянии 10 миллиардов световых лет от Земли и имеет массу почти 500 триллионов солнц (многоволновое изображение: рентгеновские лучи показаны синим цветом, видимый свет — зеленым, а инфракрасный свет — красным). ^[3]

Скопления галактик обычно обладают следующими свойствами:

• Они содержат от 100 до 1000 галактик, горячий газ, излучающий рентгеновские лучи , и большое количество темной материи . ^[4] Подробности описаны в разделе «Состав».
• Распределение трех компонентов в кластере примерно одинаково. ^{[ необходима цитата ]}
• Их общая масса составляет от 10 ¹⁴ до 10 ¹⁵ масс Солнца.
• Обычно они имеют диаметр от 1 до 5 Мпк (см. 10 ²³ м для сравнения расстояний).
• Разброс скоростей отдельных галактик составляет около 800–1000 км/с.

Состав

Существует три основных компонента скопления галактик. Они приведены в таблице ниже: ^[2]

Классификация

Скопления галактик классифицируются как типы I, II или III на основе морфологии. ^{[5] [6]}

Скопления галактик как измерительные приборы

Гравитационное красное смещение

Скопления галактик использовались Радеком Войтаком из Института Нильса Бора в Копенгагенском университете для проверки предсказаний общей теории относительности : потери энергии светом, покидающим гравитационное поле. Фотоны, испускаемые из центра скопления галактик, должны терять больше энергии, чем фотоны, исходящие с края скопления, поскольку гравитация сильнее в центре. Свет, испускаемый из центра скопления, имеет большую длину волны, чем свет, исходящий с края. Этот эффект известен как гравитационное красное смещение . Используя данные, собранные из 8000 скоплений галактик, Войтак смог изучить свойства гравитационного красного смещения для распределения галактик в скоплениях. Он обнаружил, что свет от скоплений смещался в красную сторону пропорционально расстоянию от центра скопления, как и предсказывает общая теория относительности. Результат также убедительно подтверждает модель Вселенной Lambda-Cold Dark Matter , согласно которой большая часть космоса состоит из темной материи , которая не взаимодействует с материей. ^[7]

Гравитационное линзирование

Скопления галактик также используются из-за их сильного гравитационного потенциала в качестве гравитационных линз для увеличения досягаемости телескопов. Гравитационное искажение пространства-времени происходит вблизи массивных скоплений галактик и искривляет путь фотонов, создавая космическое увеличительное стекло. Это можно сделать с фотонами любой длины волны от оптического до рентгеновского диапазона. Последнее сложнее, поскольку скопления галактик испускают много рентгеновских лучей. Однако рентгеновское излучение все еще может быть обнаружено при объединении рентгеновских данных с оптическими данными. Одним из частных случаев является использование скопления галактик Феникс для наблюдения за карликовой галактикой на ее ранних высокоэнергетических стадиях звездообразования. ^[8]

Список

Сверхскопление Ланиакея с множеством скоплений галактик

Галерея

Слева: Изображение космического телескопа «Хаббл» (2017 г.) Справа: Изображение космического телескопа «Джеймс Уэбб» (2022 г.) ^[9]

Глубокое поле – Скопление галактик SMACS J0723.3-7327 . ^{[10] [11] [12] [13] [14] [15]}

Скопление галактик Abell 2744 – чрезвычайно далекие галактики, обнаруженные с помощью гравитационного линзирования (16 октября 2014 г.). ^{[16] [17]}

Изображения

• 
  Скопление галактик SPT-CL J0615-5746. ^[18]
• 
  Скопление галактик RXC J0232.2-4420. ^[19]
• 
  Скопление галактик RXC J0032.1+1808 как часть программы RELICS. ^[20]
• 
  Массивное скопление галактик PSZ2 G138.61-10.84 находится на расстоянии около шести миллиардов световых лет от нас. ^[21]
• 
  HAWK-I и Hubble исследуют скопление RCS2 J2327 с массой в два квадриллиона Солнц. ^[22]
• 
  Abell 2537 полезен для исследования космических явлений, таких как темная материя и темная энергия. ^[23]
• 
  Abell 1300 действует как линза, искривляя саму ткань пространства вокруг себя. ^[24]
• 
  Скопление галактик WHL J24.3324-8.477. ^[25]
• 
  Фоновая галактика подверглась гравитационному линзированию со стороны промежуточного скопления галактик. ^[26]
• 
  Изображение « Смайли » – скопление галактик (SDSS J1038+4849) и гравитационное линзирование ( кольцо Эйнштейна ) ( HST ). ^[27]
• 
  Скопление галактик SpARCS1049, полученное телескопами Spitzer и Hubble. ^[28]
• 
  Скопление галактик MOO J1142+1527 обнаружено в ходе исследования MaDCoWS
• 
  Скопление галактик Abell 2744 ( HST ). ^[16]
• 
  Увеличение далёкой вселенной через MACS J0454.1-0300. ^[29]
• 
  Турбулентность может препятствовать охлаждению скоплений галактик; на рисунке: скопление Персея и скопление Девы ( рентгеновское излучение Chandra ).
• 
  MACS0416.1-2403 , снимок сделанный HST
• 
  Изображение скопления галактик Abell 2813 (также известного как ACO 2813) с космического телескопа «Хаббл» NASA/ESA
• 
  Зверинец галактик — скопление галактик ACO S 295
• 
  Космический блик линзы
• 
  Хаббл сделал три снимка далекой сверхновой
• 
  Массивное скопление галактик под названием WHL0137-08
• 
  Скопление галактик, известное как «Эль Гордо»
• 
  Наблюдение с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба за массивным скоплением галактик RX J2129. ^[30]

Видео

• Видео: Формирование скопления галактик MRC 1138-262 (концепция художника).

Смотрите также

• Каталог Абеля
• Внутрикластерная среда
• Список кластеров Абеля

Ссылки

1. "Hubble Pinpoints the Farthest Protocluster of Galaxies Ever Seen". Пресс-релиз ESA/Hubble . Получено 13 января 2012 г.
2. Кравцов, АВ; Боргани, С. (2012). «Формирование скоплений галактик». Annual Review of Astronomy and Astrophysics . 50 : 353–409. arXiv : 1205.5556 . Bibcode :2012ARA&A..50..353K. doi :10.1146/annurev-astro-081811-125502. S2CID  119115331.
3. "Галактическое скопление IDCS J1426" . Получено 11 января 2016 г. .
4. "Чандра :: Полевое руководство по источникам рентгеновского излучения :: Группы и скопления галактик".
5. Bautz, LP ; Morgan, WW (декабрь 1970 г.). "О классификации форм скоплений галактик" (PDF) . Astrophysical Journal . 162 : L149. Bibcode :1970ApJ...162L.149B. doi :10.1086/180643. A&AA ID. AAA004.160.015 . Получено 10 марта 2012 г. .
6. Bautz, Laura P. ; Morgan, WW (сентябрь 1970 г.). "Предварительная классификация скоплений галактик" (PDF) . Bulletin of the American Astronomical Society . 2 : 294. Bibcode :1970BAAS....2R.294B. A&AA ID. AAA004.160.006 . Получено 10 марта 2012 г. .
7. Юдхиджит, Бхаттачарджи. «Скопления галактик подтверждают теорию относительности Эйнштейна». Wired . Получено 04.04.2022 .
8. Чу, Дженнифер (15 октября 2019 г.). «Астрономы используют гигантское скопление галактик как рентгеновскую увеличительную линзу». MIT News . Получено 2022-04-04 .
9. Чоу, Дениз; Ву, Цзячуань (12 июля 2022 г.). «Фотографии: сравнение снимков с телескопа Уэбба и снимков Хаббла — телескоп НАСА стоимостью 10 миллиардов долларов заглядывает в космос глубже, чем когда-либо, раскрывая ранее необнаружимые детали космоса». NBC News . Получено 16 июля 2022 г.
10. Гарнер, Роб (11 июля 2022 г.). «NASA's Webb Delivers Deepest Infrared Image of Universe Yet». NASA . Архивировано из оригинала 12 июля 2022 г. . Получено 12 июля 2022 г. .
11. Овербай, Деннис; Чанг, Кеннет; Танкерсли, Джим (11 июля 2022 г.). «Байден и НАСА делятся первым изображением с космического телескопа Уэбба — в понедельник из Белого дома человечество впервые увидело то, что наблюдала обсерватория в космосе: скопление ранних галактик». The New York Times . Архивировано из оригинала 12 июля 2022 г. . Получено 12 июля 2022 г.
12. Пакуччи, Фабио (15 июля 2022 г.). «Как фотографирование «ничего» изменило астрономию — глубокофокусные изображения «пустых» областей неба с телескопа Уэбба и других космических телескопов открывают больше информации о Вселенной, чем мы когда-либо считали возможным». Scientific American . Получено 16 июля 2022 г.
13. Делисо, Мередит; Лонго, Мередит; Ротенберг, Николас (14 июля 2022 г.). «Снимки телескопов «Хаббл» и «Джеймс Уэбб»: почувствуйте разницу». ABC News . Получено 15 июля 2022 г. .
14. Кузер, Аманда (13 июля 2012 г.). «Сравнение изображений с телескопов Хаббл и Джеймса Уэбба: почувствуйте разницу. Космический телескоп Джеймса Уэбба продолжает наследие Хаббла, предлагая потрясающие новые виды космоса». CNET . Получено 16 июля 2022 г.
15. Аткинсон, Нэнси (2 мая 2022 г.). «Теперь мы наконец можем сравнить Уэбб с другими инфракрасными обсерваториями». Universe Today . Архивировано из оригинала 10 мая 2022 г. . Получено 12 мая 2022 г. .
16. Clavin, Whitney; Jenkins, Ann; Villard, Ray (7 января 2014 г.). "NASA's Hubble and Spitzer Team up to Probe Faraway Galaxies". NASA . Получено 8 января 2014 г. .
17. Chou, Felecia; Weaver, Donna (16 октября 2014 г.). "RELEASE 14-283 – NASA's Hubble Finds Extremely Distant Galaxy through Cosmic Magnifying Glass". NASA . Получено 17 октября 2014 г. .
18. "Далёкий и древний". www.spacetelescope.org . Получено 6 мая 2019 .
19. "Струны бездомных звезд". www.spacetelescope.org . Получено 11 июня 2018 г. .
20. "От малышей до младенцев". www.spacetelescope.org . Получено 7 мая 2018 г. .
21. «Приближение к истокам Вселенной». www.spacetelescope.org . Получено 16 апреля 2018 г. .
22. "HAWK-I и Hubble исследуют скопление с массой двух квадриллионов солнц". www.eso.org . Получено 25 декабря 2017 г. .
23. "Streaks and stripes". www.spacetelescope.org . Получено 27 ноября 2017 г. .
24. "Космические РЕЛИКВЫ". www.spacetelescope.org . Получено 6 ноября 2017 г. .
25. "Космическая археология". www.spacetelescope.org . Получено 24 октября 2017 г. .
26. «Хаббл вышел за пределы своих возможностей, обнаружив скопления новых звезд в далекой галактике». www.spacetelescope.org . Получено 12 июля 2017 г.
27. Лофф, Сара; Данбар, Брайан (10 февраля 2015 г.). «Хаббл видит улыбающийся объектив». NASA . Получено 10 февраля 2015 г. .
28. "Изображение скопления галактик SpARCS1049" . Получено 11 сентября 2015 г. .
29. "Увеличение далёкой Вселенной". ESA/Hubble Picture of the Week . Получено 10 апреля 2014 г.
30. "Тройное зрение". 18 октября 2023 г.