Гайд по астрономии. Путешествие к границам безграничного космоса

Телескопические исследования космической бездны выявляют одну галактику за другой, и часто они располагаются в пределах широких областей, похожих на Местную группу. Иногда галактик в таких областях довольно много, и их совокупность называют «скоплением». Ближе всего к нам скопление Девы — россыпь галактик, охватившая все одноименное созвездие. Определить расстояния до них до недавнего времени было непросто. Крупнейшие наземные телескопы не могли различить цефеиды на фоне других звезд, поэтому приходилось задействовать вспомогательные индикаторы, указывающие на светимость и расстояние. В их числе были ярчайшие звездообразующие туманности и шаровые звездные скопления, заметные на фотографиях с длинной выдержкой. Начиная с 1990-х годов космический телескоп «Хаббл» делал снимки галактик и в скоплении Девы, и вне его. Превосходная резкость телескопа позволила найти в этих галактиках цефеиды, пронаблюдать периодические изменения их блеска — и астрономы смогли определить расстояния до них. Согласно недавним расчетам, центр скопления Девы находится от нас на расстоянии в 54 млн световых лет, но в самом скоплении есть и галактики, которые на целых 7 млн световых лет отклоняются от центра. Скопление Девы, содержащее более 1300 ярких галактик и неведомо сколько гораздо более тусклых «карликов», — это прекрасный пример того, что может произойти, когда галактики развиваются в непосредственной близости друг от друга. Во внешней области скопления есть несколько гигантских спиральных галактик, похожих на Млечный Путь. По мере приближения к ядру, границы которого определены очень смутно, галактики уже напоминают не спирали, окружающие диск, а скорее звездные рои, имеющие форму эллипса. Астрономы полагают, что звездные нагромождения, лишенные сколь-либо выразительных черт, возникли после столкновений галактик, которые изменили галактические орбиты звезд и — в некоторых случаях — повлекли за собой крупные слияния.

Скопление Девы — всего лишь одна из ста с лишним галактических групп и скоплений, формирующих сверхскопление Девы. Млечный Путь и его собратья по Местной группе — отдаленные представители этого сверхскопления. Его масштабы огромны, и большинство галактик в нем слишком далеки друг от друга, чтобы выделить в них отдельные звезды и измерить расстояния до них. Астрономы поступили иначе: они воспользовались непрестанным расширением Вселенной, чтобы оценить, насколько сильно растянулись световые волны, излученные этими галактиками с самого начала их существования. Согласно закону расширения Вселенной, впервые сформулированному Джорджем Леме- тром в 1927 году, а в 1929 году подтвержденному наблюдениями калифорнийского астронома Эдвина Хаббла, степень растяжения длины световых волн, исходящих от излучающей галактики (часто называемая галактическим красным смещением), прямо пропорциональна расстоянию от нее до Земли. Применив это соотношение для галактик, расстояние до которых уже было известно (благодаря расчетам, проведенным на основе периодов пульсации их переменных-цефеид), астрономы постепенно уточнили закон Хаббла, чтобы измерять расстояния до галактик по всему сверхскоплению Девы и за его пределами.

Им удалось обнаружить слабо связанную совокупность галактических групп и скоплений с условным центром в скоплении Девы. Она простирается примерно на 110 млн световых лет. Тысячи ярких галактик сияют, как 3 трлн солнц, а что касается общей массы, то подавляющее обилие темной материи может увеличить ее до эквивалента примерно 1000 трлн солнц. Относительные скорости различных галактических компонентов составляют порядка 500 км/с. При таких темпах время, за которое галактика пройдет сверхскопление Девы, составит 66 млрд лет — а это в пять раз больше возраста нашей Вселенной. Так что этому сверхскоплению предстоит долгий путь, прежде чем оно отреагирует на собственную гравитацию. Другими словами, эта структура первозданна и все еще остывает после Большого взрыва.

Галактическая нить сверхскоплений Девы — Гидры — Центавра

Начиная с 1980-х годов астрономы-оптики на протяжении тысяч ночей смотрели в телескопы, чтобы определить спектроскопические красные смещения бесчисленного множества галактик по всему небу — и соответствующие расстояния до них. Сначала необходимые спектрографические наблюдения проводились над одной галактикой за раз, но со временем появились новые технологии, позволявшие одновременно рассеять свет, исходящий от сотен галактик в скоплении, по отдельным спектрам и в полной мере запечатлеть его на электронных матричных детекторах. В итоге мы сумели распределить галактики на трехмерной карте и взглянуть на крупномасштабное строение Вселенной — и то, что мы увидели, поражает и манит, но в то же время приводит в замешательство.