Вселенная. Вопросов больше, чем ответов — страница 51 из 72

Наиболее эффектный пример правильного скопления — ско­пление в Волосах Вероники (рис. 40, цв. вклейка), расположенное примерно в 100 Мпк от нас. Оно компактное и концентрируется

290

к центру, где находятся несколько ярких гигантских галактик. Внутри его абелевского радиуса находятся не меньше тысячи га­лактик! Ярчайшая из них имеет достаточно высокую светимость и большие размеры, чтобы считаться галактикой типа cD. В этот тип выделяют чрезвычайно большие эллиптические галактики, часто оказывающиеся радиоисточниками (вроде уже знакомой нам М87). Это галактики-каннибалы, пожравшие нескольких более мелких соседок и иногда многоядерные по причине не­полного переваривания.

В центрах правильных скоплений много межгалактического газа, отчасти, по-видимому, потерянного галактиками, а отча­сти, возможно, натекшего в скопления извне. Как ни мало газа в межгалактическом пространстве, особенно между скоплениями галактик, а все-таки он есть и подчиняется законам тяготения. В центрах скоплений газ нагрет и излучает в радиодиапазоне, а иногда его можно даже «увидеть»: продираясь сквозь него, ра­диогалактики оставляют за собой закрученные шлейфы — газо­вые струи.

Примерно треть всех правильных скоплений являются еще и рентгеновскими источниками. И в этом случае излучение ис­ходит от газа в центрах скоплений, но уже нагретого до безумных температур порядка юо млн К. Такую температуру облака газа могут приобрести при бурных столкновениях друг с другом.

Неправильные скопления галактик не демонстрируют нам никакой внятной структуры. Они слабо концентрированы к центру, состоят из субскоплений и окружены многочисленны­ми группами типа нашей Местной группы. Центр такой систе­мы выражен крайне слабо, часто наблюдаются локальные цен­тры и т. д. П. Ходж приводит аналогию: правильные скопления похожи на города типа Нью-Йорка с сильной концентрацией к центру города — Манхэттену, где расположено много похожих друг на друга гигантских зданий. Неправильные же скопления больше походят на Лос-Анджелес, расползшийся по пригоро­дам и со слабой концентрацией в центре. Трудно понять, где находится центр Лос-Анджелеса, и еще труднее решить, где же,

291

собственно, заканчивается город и начинаются пригороды, — город постепенно сходит на нет на больших расстояниях от центра.

Хороший пример — скопление в Деве (хотя часть его залезает в соседнее созвездие Волос Вероники) (рис. 41, цв. вклейка). Оно удалено от нас всего на 18 Мпс. В этом неправильном скоплении есть и эллиптические галактики, в том числе сверхгигантские, но последних мало. При взгляде на скопление в Деве прежде все­го бросаются в глаза великолепные спирали — такие, например, как М61 (рис. 42, цв. вклейка) и Мюо (рис. 43, 44, цв. вклейка). Поскольку в этом скоплении нет областей, где плотность галак­тик была бы очень высока, то и столкновения между галактика­ми происходят редко. Отсюда и редкость галактик-каннибалов типа cD.

Межгалактического газа в неправильных скоплениях, по- видимому, тоже относительно немного, и он менее нагрет. Лишь каждое четвертое из них излучает радиоволны, и менее 10% яв­ляются рентгеновскими источниками. Мало и галактик типа So, что вполне понятно — мало столкновений.

Также примером неправильного скопления является скопле­ние в Геркулесе Abell 2151 — не путать со знаменитым шаровым скоплением в Геркулесе М13, оно же NGC6205. Оно удалено от нас примерно на 200 Мпк и не отличается богатством — в нем порядка Юо галактик. Однако его особенностью является раз­нообразие галактического населения — и спиральные, и эллип­тические, н неправильные, и линзовидные типа So, и даже взаи­модействующие галактики нашли приют в его границах. Плюс — это скопление является частью сверхскопления в Геркулесе, образованного помимо него скоплениями Abell 2147, Abell 2152 и еще несксолькими.

В свою сэчередь, данное сверхскопление вместе с еще одним, более близким (несколько более юо Мпк) сверхскоплением опять же в Геркулесе, ядро которого составляют скопления Abell 2197 и Abell 2199, а также скоплением в Волосах Вероники (Abell 1656) и скоплением в созвездии Льва (Abell 1367) образуют структуру,

292

получившую название Великая Стена (рис. 45), которая является частью крупномасштабной структуры Вселенной.

Размеры Великой Стены поистине огромны. По небу она простирается от 8 до 16 часов прямого восхождения и от 26,5 до

42,5 градусов северного склонения, а в пространстве ее длина превышает 500 млн св. лет.

А что же мы? Где мы находимся? Чудовищно громадный масштаб космических расстояний сам по себе может вогнать в ступор (не астронома — они к таким порядкам цифр относятся спокойно). Указание нашего адреса во Вселенной — хоть какая- то психологическая зацепка, которая, будем надеяться, поможет успокоиться чересчур трепетным натурам.

Итак, где мы находимся?

Близ скопления в Деве. Наша Местная группа галактик — дальний и малочисленный «выселок» этого скопления. Участвуя в общем расширении Вселенной, Местная группа удаляется от скопления в Деве, но, испытывая его гравитационное воздей­ствие, удаляется менее быстро, чем полагалось бы, учитывая расстояние до скопления и закон Хаббла. Между прочим, это об­стоятельство серьезно затрудняло и затрудняет до сих пор точ­ное определение постоянной Хаббла. На сравнительно близких расстояниях до галактик, которые (расстояния) могут быть опре­делены по ярчайшим звездам в галактиках, всегда приходится

293

принимать во внимание гравитационные эффекты. Полную же массу скоплений галактик оценить непросто, так как значитель­ную часть этой массы составляет уже знакомая нам (хотя и не ставшая от этого более понятной) темная материя. Напомним, она взаимодействует с видимым веществом только гравитацион­но и больше никак.

Что только ни предлагалось на роль темного вещества — от мириадов коричневых карликов и планет до облаков нейтри­но. Последнее предположение продержалось дольше всех, но в конце концов было отброшено, как и все остальные: выясни­лось, что требуемый для исполнения такой роли размер вклада массивных нейтрино (и, соответственно, получающаяся масса нейтрино) входит в противоречие с другими наблюдательны­ми данными.¹ Таким образом, нейтрино не могут объяснить силу тяготения темной материи. А она велика! Еще в 1933 году Цвикки обнаружил, что скорости галактик в скоплении Волос Вероники ненормально велики — порядка юоо км/с. Из пред­положения о гравитационной связности этого скопления следо­вала очень большая масса галактик в скоплениях — много боль­ше, чем получалось из обычного для галактик отношения массы к светимости. Аналогичный результат был позднее получен для скопления в Деве. Цвикки не смог найти объяснения этой стран­ности. На проблему не обращали внимания до 1959 года, когда В.А. Амбарцумян предположил, что массы галактик в скопле­ниях нормальные, но сами скопления гравитационно неустой­чивы и должны распадаться точно так же, как понемногу рас­падаются рассеянные скопления звезд, к примеру Плеяды. Но тогда, согласно расчетам, сроки жизни скоплений галактик по­

¹ Интересным будет отметить, что именно наблюдательные данные по крупномасштабной структуре Вселенной — а не данные наземных экс­периментов с использованием нейтринных детекторов, реакторов и ускорителей — являются на данный момент одними из наиболее точных источников информации о массе нейтрино. Так смыкается самое малое и самое большое! — Примеч. авт.

294

рядка одного миллиарда лет, что противоречит представлениям о звездной эволюции. Ведь возраст старейших звезд в галакти­ках оценивается, грубо говоря, в 10-15 млрд лет, стало быть, воз­раст галактик не меньше. Достаточно очевидно, что галактики в скоплениях не «скучковались» случайным образом, а образова­лись более или менее одновременно из единого облака материи. За предположение о гравитационной несвязности скоплений пришлось бы заплатить слишком большую цену — полный пере­смотр уже хорошо разработанной и, главное, находящей массу подтверждений в наблюдательном материале теории звездной эволюции...

Оставалось принять гипотезу темного вещества, не только окружающего галактики (хотя, возможно, не все), но и находя­щегося между ними в скоплениях. Ведь полную массу галактики (включая принадлежащее ей темное вещество) можно вычислить по скорости ее вращения, а просуммировав массы галактик, най­ти полную массу скопления. Увы, концы с концами не сходились. Масса скоплений неизменно оказывалась значительно больше массы находящихся в нем галактик. Оставалось признать, что темное вещество распределено также между галактиками, кон­центрируясь к центру, особенно в правильных скоплениях.

Очень важным является вопрос о том, как темное вещество распределено в пространстве вне скоплений и сверхскоплений — там, где в ячеистой структуре Вселенной имеются обширные «пустоты», практически лишенные галактик. Избегает ли тем­ное вещество столь ненаселенных мест? Может ли оно образовы­вать сгущения там, где нет сгущений видимого вещества? Вопрос еще далек от ясности. Похоже, решить его можно только наблю­дением за гравитационно-линзированными источниками (вот и опять пригодятся квазары!). Если наблюдается линзированный объект, а «линза» никак не выявляет себя, она может оказаться сгустком темного вещества, по какой-то причине одиноким.

Но хватит пока о темном веществе, вернемся к структуре на­ших «ближайших» окрестностей. Помимо Великой Стены в числе близких к нам элементов крупномасштабной структуры

295

Вселенной можно выделить так называемый Великий Аттрактор (от англ. attract — притягивать). О его существовании астро­номы подозревали с 1986 года, когда выяснилось, что помимо скопления в Деве существует еще один мощный центр притяже­ния, влияющий на движение Местной группы. Он был открыт косвенным путем — по анализу движения галактик. В конце концов удалось установить, что Великий Аттрактор — не просто умозрительная точка равнодействия приложенных гравитаци­онных сил, а реальное сверхскопление, закрытое от нас рукавом Млечного Пути. Поначалу его масса казалась явно недостаточ­ной для объяснения столь м