Великая Тайна Вселенной: Как распределяются звезды в галактиках и галактики во Вселенной?

Первое описание того, что мы называем Местным сверхскоплением, принадлежит Джону Гершелю. В 1864 году он опубликовал компилятивный список всех известных туманностей. General Catalogue содержал 4630 объектов, открытых отцом и сыном Гершелями, и только 450, обнаруженных другими исследователями. Концентрация туманностей в созвездии Девы сразу бросается в глаза. Треть всех туманностей, не связанных с Млечным Путем, находится всего в одной восьмой части неба. Д. Гершель предположил, что туманности образуют сферическую систему с центром в созвездии Девы. Наша Галактика является одним из ее периферийных членов. Распределение галактик далеко от однородного; из центрального ядра тянутся ветви или ``протуберанцы'' и Галактика лежит в одном из них. Удивительно, но это очень точное описание Местного сверхскопления.

Красной точкой обозначено расположение нашей галактики под названием "Млечный путь"

Видимая часть Вселенной называется Метагалактикой. В Метагалактике встречаются объекты, состоящие из сверхплотного вещества (белые карлики, нейтронные звезды) и очень разреженного газа, темная материя и «квинтэссенция» или темная энергия. Но как именно распределяются звезды в галактиках и галактики во Вселенной? Об этом и пойдет речь.

Распределение по небу туманностей из Revised New General Catalogue (RNGC) [Sulentic & Tifft, 1973]. Серым цветом выделены галактические туманности, черным -- галактики. Примерно такую картину видел Д. Гершель, когда изучал распределение туманностей, не связанных с Млечным Путем.

Только в 20-х годах 20 века после обнаружения Э. Хабблом цефеид в туманности Андромеда было окончательно доказано существование звездных систем за пределами нашей Галактики. Э. Хаббл -- один из первых исследователей их распределения по небу. На крупнейшем в мире 100 рефлекторе он провел подсчеты 44000 галактик в 1283 малых фотографических площадках [Hubble, 1936]. В результате была обнаружена ``зона избегания'' (``Zone of Avoidance'') галактик из-за сильного поглощения в плоскости нашей Галактики. Э. Хаббл количественно оценил этот эффект и заключил, что нет заметных систематических вариаций в распределении туманностей по небу. Он знал о существовании групп и скоплений галактик, однако считал, что нет организации туманностей на шкале большей, чем большое скопление и нет скоплений больше, чем в тысячу членов.

Х. Шепли работал на меньшем телескопе (24), но со значительно большим полем зрения. Он обнаружил на южном небе удаленное облако галактик в Центавре и далекое метагалактическое облако в созвездии Часов. Эти системы значительно больше, чем скопление. Большинство ученых приняло точку зрения Хаббла, и только сравнительно недавно стало ясно, что Шепли был прав. Шепли был одним из первых исследователей, обнаруживших крупномасштабную структуру Вселенной.

К 1933 году было известно всего 25 скоплений галактик. Их число выросло до тысяч после завершения знаменитого Паломарского обзора неба. В 1958 году Г. Эйбелл опубликовал каталог 2712 скоплений [Abell, 1958].

Точка зрения Хаббла опиралась на простую гравитационную теорию. В скоплениях галактик типичное время пересечения порядка миллиарда лет и более, что составляет значительную часть возраста Вселенной. Если бы существовали еще большие образования, то время пересечения превысило бы возраст Вселенной и не хватило бы времени на образование таких структур.

Тем не менее, в наблюдениях неизменно обнаруживались большие структуры. В 1953 году Г. де Вокулер ввел термин Сверхгалактика -- уплощенное образование близких структур с центром в скоплении в Деве [de Vaucouleurs, 1953]. Он определил ее диаметр в 30 Мпк, что значительно больше размера скопления. Но, как и система Гершеля, она не получила общего признания.

В 1967 году C.Д. Шэйн и С.А. Витанен [Shane & Wirtanen, 1967] опубликовали обзор Ликской обсерватории, который содержал более миллиона галактик. Они утверждали существование трех облаков галактик в Змее-Деве, Короне и Геркулесе с размерами, сравнимыми с Местным Сверхскоплением. В 1968 году появился атлас галактик и скоплений галактик Ф. Цвикки [Zwicky et al.]. В нем были нарисованы контурные карты вокруг скоплений. Они показали, что внешние части значительно больше нормальных размеров скоплений. К тому же, скопления соединялись друг с другом протяженными образованиями. Цвикки назвал эти структуры ячейками скоплений.

Но, несмотря на эти работы, только небольшое число ученых верило в существование систем больших, чем скопление. Существовали аргументы и за, и против. Ситуация оставалась неопределенной до появления обзоров лучевых скоростей галактик.