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, состоящую из от сотен до тысяч галактик , связанных между собой гравитацией , ^[1] с типичными массами от 10 ¹⁴ до 10 ¹⁵ солнечных масс . Это вторые по величине известные гравитационно-связанные структуры во Вселенной после некоторых сверхскоплений (из которых известно, что связано только одно, сверхскопление Шепли ). Считалось, что они являются крупнейшими известными структурами во Вселенной до 1980-х годов, когда были открыты сверхскопления . ^[2] Одной из ключевых особенностей кластеров является внутрикластерная среда (ВКМ). ICM состоит из нагретого газа между галактиками и имеет пиковую температуру от 2 до 15 кэВ, которая зависит от общей массы скопления. Скопления галактик не следует путать с галактическими скоплениями (также известными как рассеянные скопления ), которые представляют собой звездные скопления внутри галактик, или с шаровыми скоплениями , которые обычно вращаются вокруг галактик. Небольшие скопления галактик называются группами галактик , а не скоплениями галактик. Группы и скопления галактик сами могут группироваться вместе, образуя сверхскопления.

Известные скопления галактик в относительно близкой Вселенной включают скопление Девы , скопление Печи , скопление Геркулеса и скопление Комы . Очень большое скопление галактик, известное как Великий Аттрактор , в котором доминирует скопление Норма , достаточно массивно, чтобы влиять на локальное расширение Вселенной . Известные скопления галактик в далекой Вселенной с большим красным смещением включают SPT-CL J0546-5345 и SPT-CL J2106-5844 , самые массивные скопления галактик, обнаруженные в ранней Вселенной. В последние несколько десятилетий было обнаружено, что они также являются значимыми местами ускорения частиц, и эта особенность была обнаружена путем наблюдения за нетепловым диффузным радиоизлучением, таким как радиоореолы и радиореликвии . 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 расположено 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 одинаковое. ^{[ нужна цитата ]}
• Их общая масса составляет от 10 ¹⁴ до 10 ¹⁵ солнечных масс.
• Обычно они имеют диаметр от 1 до 5 Мпк (для сравнения расстояний см. 10 ²³ м ).
• Разброс скоростей отдельных галактик составляет около 800–1000 км/с.

Состав

Есть три основных компонента скопления галактик. Они сведены в таблицу ниже: ^[2]

Классификация

Скопления галактик подразделяются на типы I, II и III в зависимости от морфологии. ^{[5] [6]}

Скопления галактик как измерительные инструменты

Гравитационное красное смещение

Скопления галактик использовались Радеком Войтаком из Института Нильса Бора при Копенгагенском университете для проверки предсказаний общей теории относительности : потери энергии из-за выхода света из гравитационного поля. Фотоны, испускаемые из центра скопления галактик, должны терять больше энергии, чем фотоны, исходящие из края скопления, поскольку в центре гравитация сильнее. Свет, излучаемый из центра кластера, имеет большую длину волны, чем свет, исходящий от края. Этот эффект известен как гравитационное красное смещение . Используя данные, собранные по 8000 скоплениям галактик, Войтак смог изучить свойства гравитационного красного смещения для распределения галактик в скоплениях. Он обнаружил, что свет от скоплений смещается в красную сторону пропорционально расстоянию от центра скопления, как и предсказывает общая теория относительности. Результат также убедительно подтверждает модель Вселенной с лямбда-холодной темной материей , 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 дальности действия телескопов. Гравитационное искажение пространства-времени происходит вблизи массивных скоплений галактик и искривляет путь фотонов, создавая космическую увеличительное стекло. Это можно сделать с помощью фотонов любой длины волны от оптического до рентгеновского диапазона. Последнее сложнее, поскольку скопления галактик испускают много рентгеновских лучей. Однако рентгеновское излучение все равно 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 ранних высокоэнергетических стадиях звездообразования. ^[8]

Список

Сверхскопление Ланиакея со множеством скоплений галактик.

Галерея

Слева: изображение космического телескопа «Хаббл» (2017 г.) Справа: изображение космического телескопа Джеймса Уэбба (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]}

Изображений

• 
  Скопление галактик SPT-CL J0615-5746. ^[18]
• 
  Скопление галактик RXC J0232.2-4420. ^[19]
• 
  Скопление галактик RXC J0032.1+1808 в рамках программы RELICS. ^[20]
• 
  Массивное скопление галактик PSZ2 G138.61-10.84 находится на расстоянии около шести миллиардов световых лет. ^[21]
• 
  HAWK-I и Хаббл 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, изгибая саму ткань пространства вокруг себя. ^[24]
• 
  Скопление галактик WHL J24.3324-8.477. ^[25]
• 
  Фоновая галактика была гравитационно линзирована промежуточным скоплением галактик. ^[26]
• 
  Изображение « смайлик » — скопление галактик (SDSS J1038+4849) и гравитационное линзирование ( кольцо Эйнштейна ) ( HST ). ^[27]
• 
  Скопление галактик SpARCS1049, сделанное Спитцером и космическим телескопом Хаббл. ^[28]
• 
  Скопление галактик MOO J1142+1527, обнаруженное в ходе исследования MaDCoWS
• 
  Скопление галактик Abell 2744 ( HST ). ^[16]
• 
  Увеличение далекой Вселенной с помощью MACS J0454.1-0300. ^[29]
• 
  Турбулентность может препятствовать охлаждению скоплений галактик; иллюстрировано: скопление Персея и скопление Девы ( рентгеновский снимок Чандры ).
• 
  MACS0416.1-2403, изображение HST
• 
  Скопление галактик Abell 2813 (также известное как ACO 2813), снимок космического телескопа Хаббла НАСА/ЕКА.
• 
  Зверинец галактик — скопление галактик ACO S 295.
• 
  Космическая вспышка линзы
• 
  Хаббл обнаружил три изображения далекой сверхновой
• 
  Массивное скопление галактик под названием WHL0137-08.
• 
  Скопление галактик, известное как «Эль-Гордо».
• 
  Наблюдение с космического телескопа Джеймса Уэбба массивного скопления галактик RX J2129. ^[30]

Видео

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

Смотрите также

• Каталог Абеля
• Внутрикластерная среда
• Список кластеров Абеля

Рекомендации

1. «Хаббл обнаружил самый дальний из когда-либо виденных протокластеров галактик». Пресс-релиз ЕКА/Хаббла . Проверено 13 января 2012 г.
2. Кравцов, А.В.; Боргани, С. (2012). «Формирование скоплений галактик». Ежегодный обзор астрономии и астрофизики . 50 : 353–409. arXiv : 1205.5556 . Бибкод : 2012ARA&A..50..353K. doi : 10.1146/annurev-astro-081811-125502. S2CID  119115331.
3. "Скопление галактик IDCS J1426" . Проверено 11 января 2016 г.
4. «Чандра :: Полевой справочник по источникам рентгеновского излучения :: Группы и скопления галактик».
5. Баутц, LP ; Морган, WW (декабрь 1970 г.). «К классификации форм скоплений галактик» (PDF) . Астрофизический журнал . 162 : Л149. Бибкод : 1970ApJ...162L.149B. дои : 10.1086/180643. Идентификатор A&AA. ААА004.160.015 . Проверено 10 марта 2012 г.
6. Баутц, Лаура П .; Морган, WW (сентябрь 1970 г.). «Предварительная классификация скоплений галактик» (PDF) . Бюллетень Американского астрономического общества . 2 : 294. Бибкод : 1970BAAS....2R.294B. Идентификатор A&AA. ААА004.160.006 . Проверено 10 марта 2012 г.
7. Юдхиджит, Бхаттачарджи. «Скопления галактик подтверждают теорию относительности Эйнштейна». Проводной . Проверено 4 апреля 2022 г.
8. Чу, Дженнифер (15 октября 2019 г.). «Астрономы используют гигантское скопление галактик в качестве увеличительной линзы для рентгеновских лучей». Новости МТИ . Проверено 4 апреля 2022 г.
9. Чоу, Дениз; У, Цзячуань (12 июля 2022 г.). «Фотографии: сравнение изображений телескопа Уэбба с фотографиями Хаббла: телескоп НАСА стоимостью 10 миллиардов долларов заглядывает в космос глубже, чем когда-либо, раскрывая ранее необнаружимые детали космоса». Новости Эн-Би-Си . Проверено 16 июля 2022 г.
10. Гарнер, Роб (11 июля 2022 г.). «Уэбб НАСА предоставил самое глубокое инфракрасное изображение Вселенной». НАСА . Архивировано из оригинала 12 июля 2022 года . Проверено 12 июля 2022 г.
11. До свидания, Деннис; Чанг, Кеннет; Танкерсли, Джим (11 июля 2022 г.). «Байден и НАСА поделились первым изображением космического телескопа Уэбба. В понедельник из Белого дома человечество впервые увидело то, что видела космическая обсерватория: скопление ранних галактик». Нью-Йорк Таймс . Архивировано из оригинала 12 июля 2022 года . Проверено 12 июля 2022 г.
12. Пауччи, Фабио (15 июля 2022 г.). «Как снимки «ничего» изменили астрономию. Глубокие изображения «пустых» областей неба, полученные с помощью Уэбба и других космических телескопов, открывают больше Вселенной, чем мы когда-либо считали возможным». Научный американец . Проверено 16 июля 2022 г.
13. Делисо, Мередит; Лонго, Мередит; Ротенберг, Николас (14 июля 2022 г.). «Изображения телескопа Хаббл и Джеймса Уэбба: посмотрите разницу». Новости АВС . Проверено 15 июля 2022 г.
14. Кузер, Аманда (13 июля 2012 г.). «Сравнение изображений, полученных космическими телескопами Хаббла и Джеймса Уэбба: посмотрите на разницу - космический телескоп Джеймса Уэбба основан на наследии Хаббла и предлагает потрясающие новые виды космоса». CNET . Проверено 16 июля 2022 г.
15. Аткинсон, Нэнси (2 мая 2022 г.). «Теперь мы наконец можем сравнить Уэбба с другими инфракрасными обсерваториями». Вселенная сегодня . Архивировано из оригинала 10 мая 2022 года . Проверено 12 мая 2022 г.
16. Клавин, Уитни; Дженкинс, Энн; Виллар, Рэй (7 января 2014 г.). «Команда Хаббла и Спитцера НАСА собирается исследовать далекие галактики». НАСА . Проверено 8 января 2014 г.
17. Чоу, Фелесия; Уивер, Донна (16 октября 2014 г.). «РЕЛИЗ 14-283 – Хаббл НАСА находит чрезвычайно далекую галактику через космическое увеличительное стекло». НАСА . Проверено 17 октября 2014 г.
18. «Далёкий и древний». www.spacetelescope.org . Проверено 6 мая 2019 г.
19. "Струны бездомных звезд". www.spacetelescope.org . Проверено 11 июня 2018 г.
20. «От малышей к младенцам» . www.spacetelescope.org . Проверено 7 мая 2018 г.
21. «Приближаясь к происхождению Вселенной». www.spacetelescope.org . Проверено 16 апреля 2018 г.
22. «HAWK-I и Хаббл исследуют скопление с массой двух квадриллионов Солнц». www.eso.org . Проверено 25 декабря 2017 г.
23. «Полосы и полосы». www.spacetelescope.org . Проверено 27 ноября 2017 г.
24. "Космические РЕЛИКИ". www.spacetelescope.org . Проверено 6 ноября 2017 г.
25. «Космическая археология». www.spacetelescope.org . Проверено 24 октября 2017 г.
26. «Хаббл вышел за пределы возможностей, чтобы обнаружить скопления новых звезд в далекой галактике» . www.spacetelescope.org . Проверено 12 июля 2017 г. .
27. Лофф, Сара; Данбар, Брайан (10 февраля 2015 г.). «Хаббл видит улыбающуюся линзу». НАСА . Проверено 10 февраля 2015 г.
28. "Изображение скопления галактик SpARCS1049" . Проверено 11 сентября 2015 г.
29. «Увеличение далекой Вселенной». Фотография недели ЕКА/Хаббла . Проверено 10 апреля 2014 г.
30. «Видеть тройное». 18 октября 2023 г.