Группы и скопления галактик

Среди галактик известно немало двойных систем, сходных по яркости и размерам. Существуют и карликовые галактики — спутники, например, у M 31 есть два близких к ней спутника — карликовые эллиптические галактики.

К сожалению, расстояния подавляющего большинства галактик, находящихся на небе друг подле друга, неизвестны. Поэтому обычно неизвестно, является ли данная слабая галактика-соседка действительно спутником или же это более далекая галактика, проектирующаяся рядом с яркой совершенно случайно.

Статистические подсчеты говорят в пользу того, что кажущиеся двойными и кратными галактики в большинстве случаев, вероятно, и физически, реально, являются таковыми. Очень часто встречаются, по-видимому, кратные галактики, т. е. небольшие группы их.

Примером довольно рассеянной группы крайне разнообразных галактик служит наша Местная система галактик. Есть и более тесные группы.

Расстояния между членами двойных и кратных звезд обычно в сотни и тысячи раз превышают их диаметры, а расстояния членов в группах галактик превосходят их диаметры лишь в несколько раз. Нередки случаи, когда они касаются друг друга, а частично и проникают друг в друга!

В большинстве случаев кратные звезды имеют структуру такого рода. Одна тесная пара звезд обращается на большом расстоянии около общего центра масс с одиночной звездой или с тесной же парой звезд.

Кратные звезды, члены которых отстоят друг от друга на сравнимые расстояния, очень редки. Такие группы академик В.А. Амбарцумян назвал трапециями, так как к их типу принадлежит, например, четверная звезда, каждый член которой находится в вершине фигуры, называемой в геометрии трапецией.

В.А. Амбарцумян показал, что системы тел типа трапеции должны быть неустойчивы. Они достаточно скоро должны распасться, а члены их — удалиться друг от друга и потерять взаимную связь. Это произойдет оттого, что их взаимные притяжения по силе сравнимы друг с другом, действуют по разным направлениям и не в одной плоскости, и потому никакой устойчивый вид движения, никакие устойчивые орбиты у них невозможны.

Амбарцумян обратил также внимание на то, что в то время как среди кратных звезд преобладают системы с устойчивыми конфигурациями и видами орбит, среди кратных галактик преобладают неустойчивые конфигурации и орбиты. Он сделал вывод, что следовательно, те системы звезд и галактик, которые образуют трапеции, являются более молодыми образованиями (раз мы их видим и они еще не распались). Возраст таких кратных галактик должен быть много меньше, чем возраст нашей Галактики, который оценивается примерно в 10¹⁰ лет или больше.

Несравненно легче, чем реальные кратные галактики, выявляются облака и скопления галактик. Облаками галактик называют рассеянные скучивания их, а скоплениями — более компактные кучи, но и они делятся на концентрированные и рассеянные.

Первыми бросаются в глаза образования, более близкие к нам и состоящие из галактик, кажущихся более яркими и крупными. Это соседние облака галактик в созвездиях Большой Медведицы и Гончих Псов, рассеянное скопление в Деве и сконцентрированные скопления в Волосах Вероники и Северной Короне. В последних видна сферическая симметрия. Они состоят преимущественно из галактик типов Е и S0.

Облака Большой Медведицы и Гончих Псов на небе занимают громадную площадь 30×40°, скопление в Деве — не менее чем 25×40°, скопление в Волосах Вероники диаметром 12°. В скоплениях и облаках, не имеющих сферической симметрии, заметно существование подсистем. Так, в Деве проектируются друг на друга два довольно близкие друг к другу скопления. Одно из них состоит преимущественно из спиральных галактик, другое преимущественно из эллиптических. Из последних состоят в основном компактные скопления.

Облака Большой Медведицы и Девы отстоят от нас примерно на 10 мегапарсек (миллионов парсек) — они ближайшие к нам. Первое насчитывает членов ярче 13-й видимой звездной величины более 200, второе — более 150, а скопление в Волосах Вероники — 30000 членов ярче 19-й звездной величины! Но в них должно входить много, может быть, еще гораздо больше, карликовых галактик! Ярчайшие из них недавно обнаружены в близких скоплениях — в Деве и в Печи.

Галактики обнаруживают сгущение к центру скопления, около которого нередко находятся ярчайшие и наиболее массивные его члены (распределение галактик вдоль радиуса компактных скоплений такое же, как распределение молекул в так называемом изотермическом, газовом шаре и указывает на стационарность такого скопления).

Рис. 187. Центральная часть скопления галактик в созвездии Северной Короны.

В самое последнее время начато статистическое изучение скоплений (о детальном их изучении пока нельзя и мечтать!).

Оценены очень грубо число ярких членов, степень близости их к нам, размер и положение на небе почти 2000 скоплений, содержащихся в каталоге скоплений. В одной лишь (правда, из самых богатых) области, размером 6×6°, Цвикки насчитал 120000 галактик, принадлежащих 100 скоплениям, находящимся от нас на расстояниях от 200 до свыше 600 млн. парсек.

Надежные определения расстояний до скоплений требуют длительной кропотливой работы как в виде ночных наблюдений, так и последующего изучения фотографий. Дело в том, что для определения расстояния по красному смещению надо сфотографировать спектры нескольких галактик далекого скопления, а это требует многих часов утомительного фотографирования спектра. Определение расстояния по видимой звездной величине 15-й (или другой, в порядке яркости) галактики требует правильного ее измерения и введения еще некоторых поправок, известных не очень точно. Например, надо учесть, что из-за красного смещения всего спектра далекая галактика кажется краснее, чем она есть на самом деле, а от этого она кажется и слабее, чем есть в действительности. Затем предполагается, что светимость 5-й или другой галактики в порядке яркости во всех скоплениях одинакова. Справедливость же этого предположения вызывает сомнение.

Уже давно все исследователи пришли к заключению, что большинство галактик находится внутри скоплений и что между ними в «общем поле» галактик меньше. Это создает неоднородную плотность внутри Метагалактики. Но существуют ли скопления скоплений? Или скопления заполняют видимую нами часть Метагалактики равномерно?

Вокулер привел убедительные доводы в пользу того, что яркие, ближайшие галактики образуют сверхсистему сплющенной формы — «сверхгалактику». В центре ее находится скопление Девы, играющее роль ее ядра. В нее входит облако Большой Медведицы и наша Местная группа галактик, находящаяся вблизи плоскости симметрии этой сверхсистемы. Поэтому яркие галактики образуют для нас кольцо, подобное Млечному Пути. Однако многие ученые считают, что сверхскоплений, состоящих из многих скоплений галактик не существует. В то же время Цвикки утверждает, что скопления галактик разбросаны в пространстве довольно равномерно и вблизи нас и где угодно. Он же считает, что в пространстве между галактиками существует много звездных скоплений и отдельных звезд, а также облаков космической пыли. По его мнению, в богатых скоплениях много пыли и там она экранирует от нас более далекие скопления.

Неясность в вопросе о распределении скоплений в пространстве является серьезным препятствием для попыток сравнения с реальностью различных космологических моделей — конечной и бесконечной Вселенной с евклидовым или неевклидовым пространством, расширяющейся или стационарной и т. д.

В настоящее время наибольшему в мире телескопу доступны, вероятно, миллиарды галактик — точно подсчитать их было бы крайне трудно и едва ли это стоит делать. Важно то, что не заметно никакого уменьшения в числе галактик и их скоплений с увеличением расстояния до них. Другими словами, нет признаков того, чтобы мы приблизились уже к границам Метагалактики, — этого чудовищного архипелага островных вселенных, к которому принадлежат все видимые нами галактики. Мы изучаем пока только какую-то часть Метагалактики. Быть может, существуют и другие метагалактики.