Знание-сила, 2007 № 09 (963)

Наша Вселенная вообще-то не скудна грандиозными образованиями, но не думайте, что речь идет об отдельных галактиках, потому что при всей своей невероятной огромности отдельные галактики — всего лишь ничтожные звенья «крупномасштабных структур» Вселенной, которые открываются глазу, если глянуть на объемную карту, где точками нанесены все известные науке галактики.

Эта карта показывает, что точки- галактики расположены во Вселенной не хаотически, а образуя некие длинные «нити» и «стены», причем каждое из таких образований может содержать тысячи галактик и простираться на сотни миллионов световых лет. А все вместе они, в свою очередь, образуют некую пространственную сеть, в гигантских ячейках которых (тоже протяженностью в сотни и тысячи миллионов световых лет) царит пустота, зато в «узлах», на пересечениях «нитей», сверкают чудовищных размеров и яркости сгустки вещества, насчитывающие несколько десятков или сотен, а порой и тысячи «точек». Отдельные же сгустки, вроде «Великого Тягача» в направлении созвездия Кентавра, содержат этих точек-галактик столько, что их совокупная масса даже оказывает влияние на расширение Вселенной как целого. Вот это и есть скопления галактик. А рассказать о них самое время потому, что недавно появились последние по счету результаты многолетних наблюдений, позволившие объяснить некоторые загадки.

Скопления ставят перед астрономами не одну загадку. Их свойства — именно в силу грандиозных размеров — весьма необычны. Например, они крайне медленно меняются — время какого-либо существенного изменения сравнимо со временем существования Вселенной как целого, и в результате скопления и сегодня еще содержат следы своей древней истории; изучая их, можно проникнуть в те эпохи, когда возникали первые галактики.

Далее, гравитационные силы, стягивающие каждое скопление воедино, происходят главным образом от огромного облака «темного вещества», в которое погружено скопление как целое (существование этого невидимого, но имеющего гравитацию вещества доказывается тем, что хотя отдельные галактики скопления имеют очень большую скорость, они не вылетают из него, как будто удерживаются каким-то дополнительным тяготением). В центре самых больших скоплений обычно находится гигантская галактика, самая большая во всем скоплении, а в ее центре — чудовищных размеров «черная дыра».

Телескоп «Чандра»

И еще: все пространство скопления, как оказалось, заполнено газом, который невидим в лучах обычного спектра, но масса которого раза в два больше суммарной массы всех тысяч миллиардов видимых звезд всего скопления. Газ этот удерживается внутри скопления его гравитационными силами, и это отличает скопление от единичных галактик, которые выбрасывают свой газ (образуемый в процессе взрывов сверхновых звезд) наружу в межгалактическое пространство. По нынешним оценкам, «темное вещество» составляет 85% массы скопления, звезды — 5%, а газ — остальные 10%. Вот об этом-то газе и пойдет речь.

Хотя он невидим, его наличие доказывается рентгеновскими лучами, которые он излучает. С их помощью его и изучают. В последние десятилетия для этого было запущено на орбиты несколько «рентгеновских телескопов»: «Эйнштейн», РОСАТ, «Чандра», «Ньютон». Они позволили уловить излучение газа в нескольких крупных и наиболее близких скоплениях. Наличие рентгеновского излучения, самого высокоэнергетического (после гамма-лучей) во всем электромагнитном спектре, говорит, что газ в скоплении должен иметь высокую температуру, порядка 10—100 миллионов градусов. Энергию для такого нагрева он получает в основном от медленного, идущего миллиарды лет гравитационного сжатия всего скопления (небольшую добавочную энергию приносят также постепенно притягиваемые скоплением новые галактики, получающие от притяжения большую скорость).

Газ внутри скопления (ГВС) в высшей степени разрежен — тысяча атомов на кубический сантиметр. Поскольку он излучает, то должен постепенно остывать, сжиматься и стягиваться к центру скопления. В результате сжатия ГВС в центральную область скопления должно непрерывно приходить дополнительное вещество. По оценкам исследователей, за год его должно хватить на образование примерно ста звезд массой с наше Солнце. Стало быть, за время существования скопления таких звезд должны были образоваться миллиарды. Но этих звезд в межгалактическом пространстве скопления нет, и это как раз и составляет упомянутую выше загадку.

Новейшие исследования группы американских астрономов, проведенные с помощью рентгеновского телескопа «Чандра», позволили, как уже было сказано, эту загадку решить. Они вскрыли удивительный циклический процесс, идущий в недрах больших скоплений и объясняющий отсутствие искомых звезд. Детали этих исследований слагаются в интереснейшую научно-детективную историю.