Группы и скопления галактик - Galaxy groups and clusters

MACS J0152.5-2852 представляет собой массивное скопление галактик. Почти каждый объект, видимый на изображении, представляет собой галактику, каждая из которых содержит миллиарды звезд.[1]

Группы и скопления галактик самые большие известен гравитационно связанный объекты, возникшие до сих пор в процессе формирования космической структуры.[2] Они составляют самую плотную часть крупномасштабная структура Вселенной. В моделях гравитационного образования структуры с холодная темная материя, самые маленькие структуры коллапсируют первыми и в конечном итоге образуют самые большие структуры, скопления галактик. Кластеры сформировались относительно недавно, 10 миллиардов лет назад и сейчас. Группы и скопления могут содержать от десяти до тысяч отдельных галактик. Сами кластеры часто ассоциируются с более крупными, негравитационно связанными группами, называемыми сверхскопления.

Группы галактик

Основная статья: Группа галактик
Карта положений тысяч галактик в обзоре VIPERS[3]

Группы галактики - самые маленькие скопления галактик. Обычно они содержат не более 50 галактик диаметром от 1 до 2. мегапарсек (Мпк) (см. 1022 м для сравнения расстояний). Их масса примерно 1013 солнечные массы. Разброс скоростей отдельных галактик составляет около 150 км / с. Однако это определение следует использовать только в качестве руководства, поскольку более крупные и массивные системы галактик иногда классифицируются как группы галактик.[4] Группы - это наиболее распространенные структуры галактик во Вселенной, составляющие не менее 50% галактик в локальной вселенной. Группы имеют диапазон масс между очень большими эллиптические галактики и скопления галактик.[5]

Наша собственная Галактика, Млечный Путь, содержится в Местная группа более 54 галактик.[6]

В июле 2017 г. С. Пол, Р. С. Джон и др. определили четкие отличительные параметры для классификации скоплений галактик как «групп галактик» и «скоплений» на основе законов масштабирования, которым они следовали.[7] Согласно этой статье, скопления галактик с массой менее 8 × 1013 солнечные массы классифицируются как группы галактик.

Скопления галактик

Основная статья: Скопление галактик
Богатое рассеяние галактик было запечатлено Телескоп MPG / ESO.

Кластеры больше, чем группы, хотя между ними нет четкой границы. При визуальном наблюдении скопления кажутся скоплениями галактик, удерживаемых вместе за счет взаимного гравитационного притяжения. Однако их скорости слишком велики, чтобы они могли оставаться гравитационно связанными их взаимным притяжением, что подразумевает наличие либо дополнительной невидимой составляющей массы, либо дополнительной силы притяжения помимо силы тяжести. Рентгеновские исследования показали наличие большого количества межгалактического газа, известного как внутрикластерная среда. Этот газ очень горячий, между 107К и 108K и, следовательно, излучает рентгеновские лучи в виде тормозное излучение и атомная линия излучения.

Скопление галактик ACO 3341. VLT с VIMOS

Общая масса газа примерно в два раза больше, чем у галактик. Однако этой массы все еще недостаточно, чтобы удерживать галактики в скоплении. Поскольку этот газ примерно гидростатическое равновесие с помощью общего гравитационного поля скопления можно определить полное распределение масс. Оказывается, общая масса, полученная в результате этого измерения, примерно в шесть раз больше, чем масса галактик или горячего газа. Отсутствующий компонент известен как темная материя и его природа неизвестна. В типичном скоплении, возможно, только 5% общей массы находится в форме галактик, возможно, 10% в форме горячего газа, излучающего рентгеновские лучи, а остальная часть - темная материя. Браунштейн и Моффат[8] использовать теорию модифицированной гравитации для объяснения рентгеновских масс скоплений без темной материи. Наблюдения за Пуля кластера являются самым убедительным доказательством существования темной материи;[9][10][11] однако Браунштейн и Моффат[12] показали, что их модифицированная теория гравитации также может учитывать свойства кластера.

Наблюдательные методы

Кластер галактик LCDCS-0829 действует как гигантское увеличительное стекло. Этот странный эффект называется гравитационное линзирование.

Скопления галактик были обнаружены в опросы с помощью ряда методов наблюдений и были подробно изучены с использованием многих методов:

  • Оптический или же инфракрасный: Отдельные галактики скоплений можно изучать с помощью оптических или инфракрасных изображений и спектроскопии. Скопления галактик обнаруживаются оптическими или инфракрасными телескопами путем поиска сверхплотностей, а затем подтверждаются обнаружением нескольких галактик в одинаковых точках. красное смещение. Инфракрасный поиск более полезен для поиска более удаленных (более высоких красное смещение ) кластеры.
  • рентгеновский снимок: Горячая плазма излучает рентгеновские лучи, которые могут быть обнаружены рентгеновский снимок телескопы. Кластерный газ можно изучать с помощью как рентгеновской визуализации, так и рентгеновской спектроскопии. Кластеры довольно заметны в рентгеновских исследованиях и наряду с AGN являются самыми яркими внегалактическими объектами, излучающими рентгеновское излучение.
  • Радио: Номер диффузные структуры излучающие на радиочастотах были обнаружены в скоплениях. Группы радиоисточников (которые могут включать диффузные структуры или AGN) использовались в качестве индикаторов местоположения кластера. На высоком красное смещение изображение вокруг отдельных радиоисточников (в данном случае AGN) использовалось для обнаружения протокластеров (кластеров в процессе формирования).
  • Эффект Сюняева-Зельдовича: Горячие электроны во внутрикластерной среде рассеивают излучение от космический микроволновый фон через обратный Комптоновское рассеяние. Это создает «тень» в наблюдаемом космический микроволновый фон на некоторых радиочастотах.
  • Гравитационное линзирование: Скопления галактик содержат достаточно вещества, чтобы исказить наблюдаемые ориентации галактик позади них. Наблюдаемые искажения можно использовать для моделирования распределения темной материи в скоплении.

Температура и плотность

Самое далекое скопление зрелых галактик[13] взято с ESO Очень большой телескоп в Чили и с NAOJ Субару Телескоп на Гавайях

Скопления галактик - это самые недавние и самые массивные объекты, возникшие в иерархической структуре Вселенной, и изучение скоплений говорит о том, как галактики образуются и развиваются. Скопления обладают двумя важными свойствами: их массы достаточно велики, чтобы удерживать любой энергичный газ, выброшенный из галактик-членов, и тепловая энергия газа внутри скопления наблюдается в полосе пропускания рентгеновского излучения. Наблюдаемое состояние газа внутри кластера определяется комбинацией шоковый нагрев во время аккреции, радиационного охлаждения и тепловой обратной связи, вызванной этим охлаждением. В плотность, температура, и субструктура внутрикластерного рентгеновского газа, следовательно, представляет собой всю термическую историю образования кластеров. Чтобы лучше понять эту тепловую историю, необходимо изучить энтропию газа, потому что энтропия - это величина, которая напрямую изменяется при увеличении или уменьшении тепловой энергии внутрикластерного газа.[14]

Список групп и кластеров

Основная статья: Список групп и скоплений галактик
Имя / ОбозначениеПримечания
Местная группаГруппа, в которой Млечный Путь, в том числе земной шар расположен
Скопление ДевыЭто скопление галактик - ближайшее к нам

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Рассеяние спиральных и эллиптических галактик». ЕКА / Хаббл Изображение недели. Получено 25 сентября 2013.
  2. ^ Войт, Г. Марк (2005). «Отслеживание космической эволюции с помощью скоплений галактик». Обзоры современной физики. 77 (1): 207–258. arXiv:astro-ph / 0410173. Bibcode:2005РвМП ... 77..207В. Дои:10.1103 / revmodphys.77.207.
  3. ^ «Огромная карта далекой Вселенной достигла полпути». ESO. Получено 2 апреля 2013.
  4. ^ ЮТК Физический факультет. «Группы галактик». Университет Теннесси, Кновилл. Получено 27 сентября, 2012.
  5. ^ Muñoz, R.P .; и другие. (11 декабря 2012 г.). «Динамический анализ сильно линзирующих групп галактик на промежуточном красном смещении». Астрономия и астрофизика (опубликовано в апреле 2013 г.). 552: 18. arXiv:1212.2624. Bibcode:2013A & A ... 552A..80M. Дои:10.1051/0004-6361/201118513. A80.
  6. ^ Майк Ирвин. "Местная группа". Получено 2009-11-07.
  7. ^ С. Пол; Р. С. Джон; П. Гупта; Х. Кумар (2017). «Понимание« групп галактик »как уникальной структуры во Вселенной». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества. 471 (1): 2–11. arXiv:1706.01916. Bibcode:2017МНРАС.471 .... 2П. Дои:10.1093 / мнрас / stx1488.
  8. ^ Brownstein, J. R .; Моффат, Дж. У. (2006). «Масса скоплений галактик без небарионной темной материи». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества. 367 (2): 527–540. arXiv:Astro-ph / 0507222. Bibcode:2006МНРАС.367..527Б. Дои:10.1111 / j.1365-2966.2006.09996.x.
  9. ^ Маркевич; Гонсалес; Клоуна; Вихлинин; Дэйвид; Для мужчин; Джонс; Мюррей; Такер (2004). «Прямые ограничения на сечение самовзаимодействия темной материи от сливающегося скопления галактик 1E0657-56». Astrophys. J. 606 (2): 819–824. arXiv:Astro-ph / 0309303. Bibcode:2004ApJ ... 606..819M. Дои:10.1086/383178.
  10. ^ Коу, Дэн; Бенитес, Нарцисо; Бродхерст, Том; Мустакас, Леонидас А. (2010). "Массовая карта с высоким разрешением субструктуры скопления галактик: анализ A1689 с помощью линзы". Астрофизический журнал. 723 (2): 1678–1702. arXiv:1005.0398. Bibcode:2010ApJ ... 723.1678C. Дои:10.1088 / 0004-637X / 723/2/1678.
  11. ^ McDermott, Samuel D .; Ю, Хай-Бо; Зурек, Кэтрин М. (2011). «Выключение света: насколько темная материя?». Физический обзор D. 83 (6): 063509. arXiv:1011.2907. Bibcode:2011ПхРвД..83ф3509М. Дои:10.1103 / PhysRevD.83.063509.
  12. ^ Brownstein, J. R .; Моффат, Дж. У. (2007). «Свидетельство скопления пуль 1E0657-558 показывает модифицированную гравитацию в отсутствие темной материи». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества. 382 (1): 29–47. arXiv:Astro-ph / 0702146v3. Bibcode:2007МНРАС.382 ... 29Б. Дои:10.1111 / j.1365-2966.2007.12275.x.
  13. ^ "Самое далекое зрелое скопление галактик". Научный выпуск ESO. ESO. Получено 9 марта 2011.
  14. ^ Галактики. Фонд Викимедиа. п. 55.

дальнейшее чтение