Каждый цветной круг изображает группу или скопление галактик. Красным отмечены самые богатые скопления галактик; это богатейшие скопления галактик в сверхскоплениях Геркулеса и Льва. На боковых панелях показаны самые яркие галактики этих скоплений из цифровой базы данных Слоана. Желтые, зеленые и синие круги представляют группы галактик от самых ярких до самых тусклых. Фото: Марет Эйнасто
Среди астрономов распространено мнение, что группы и скопления галактик различаются главным образом количеством содержащихся в них галактик — меньше галактик в группах и больше в скоплениях. Астрономы Тартуской обсерватории Тартуского университета под руководством Марет Эйнасто решили разобраться в этом и обнаружили еще больше различий между группами и скоплениями.
Структуру Вселенной можно описать как гигантскую сеть, космическую паутину, с цепочками (нитями) одиночных галактик и небольшими группами галактик, соединяющими богатые группы галактик и скопления, которые могут содержать тысячи галактик. Между системами галактик существуют гигантские пустоты, в которых почти нет видимой материи (галактик и газа). Группы и скопления галактик, в свою очередь, могут образовывать еще более крупные системы, называемые сверхскоплениями.
В своем исследовании тартуские астрономы использовали данные о группах галактик, их самых ярких галактиках (так называемых главных галактиках) и их окружении. Целью было объединить эти данные, чтобы посмотреть, смогут ли они предоставить новую информацию о возможной классификации групп разного размера.
Исследование показало, что группы и скопления галактик можно разделить на два класса с совершенно разными свойствами. Физические процессы, влияющие на формирование и эволюцию главных галактик в группах и скоплениях, различаются в богатых и бедных группах.
В работе исследователи описали окружение групп двумя разными способами. Во-первых, они описали космическую паутину в терминах поля общей плотности, со сверхскоплениями как крупнейшими областями с высокой плотностью и пустотами как областями с низкой плотностью. Во-вторых, они рассчитали расстояние от ближайшей оси волокна для каждой группы галактик. Это расстояние показывает, находится ли группа в нити, рядом или далеко от нитей.
Исследователи разделили основные галактики групп галактик на галактики без активного звездообразования (эти галактики преимущественно красного цвета) и те, где в настоящее время активно звездообразование (молодые звезды придают этим галактикам синий цвет). Однако они также обнаружили галактики, образующие красные звезды, среди главных галактик группы.
Сравнивая свойства главных галактик в группах разной светимости (или богатства), было обнаружено, что группы распадаются на два основных класса — группы высокой светимости и скопления, в которых почти все главные галактики представляют собой красные галактики, не образующие звезд. и бедные группы с низкой светимостью, которые, помимо тех, у которых нет активного звездообразования, могут иметь в качестве основных галактик также синие или красные звездообразующие галактики.
Различия между группами и кластерами не ограничиваются светимостью — каждую выборку можно разделить на две по одному признаку. Кроме того, было обнаружено, что все группы и скопления галактик высокой светимости расположены в волокнах в областях с высокой плотностью.
Все самые яркие и богатые скопления расположены в нитях в сверхскоплениях. Напротив, группы галактик малой светимости и одиночные галактики можно найти повсюду в космической паутине, в том числе в областях с низкой плотностью — в войдах, расположенных в разреженных нитях или даже довольно далеко от волокон. Интересно, что в сверхскоплениях светимость бедных групп галактик с таким же числом членов значительно выше, чем вне сверхскоплений.
Исследование показало, что динамические свойства богатых групп с главными галактиками, уже не участвующими в звездообразовании, также отличаются от свойств групп с главными галактиками с активным звездообразованием. В первых главные галактики преимущественно расположены в центре группы или скопления, тогда как главные галактики, образующие звезды, могут находиться довольно далеко от центра группы.
Астрономы обнаружили, что связь между дисперсией звездных скоростей главных галактик и дисперсией групповых скоростей, известная из предыдущих исследований, не сохраняется в случае очень богатых скоплений, особенно в скоплениях с главными галактиками, не образующими звезд.
Описание свойств структуры Вселенной, того, как они формируются и развиваются, является одной из фундаментальных задач космологии. Результаты расширяют наше понимание формирования и эволюции групп и скоплений галактик и их основных галактик в космической паутине.
Богатые скопления галактик могут образовываться только в регионах, где общая плотность вещества достаточно высока и где имеется много газа, необходимого для звездообразования. В таких регионах к богатым кластерам могут присоединиться другие (не менее богатые) группы и кластеры. В регионах с низкой плотностью населения (ныне пустующие территории) могут образовываться лишь довольно бедные группы, расположенные достаточно далеко друг от друга, и поэтому слияний мало.
Результаты исследований также позволяют предположить, что физические процессы, влияющие на формирование и эволюцию главных галактик в группах и скоплениях, различны в богатых и бедных группах. На эволюцию одиночных галактик и главных галактик в небольших группах в основном влияют процессы внутри и вокруг их гало темной материи; влияние других галактик и более удаленного окружения (слияния групп галактик и т. д.) важно прежде всего в богатых скоплениях.
Исследование также подчеркнуло важность сверхскоплений галактик как уникальной среды для формирования и эволюции галактик и галактических систем.
Следующим шагом рабочей группы в исследовании галактик и групп галактик станет использование новых наблюдательных данных, в том числе данных по очень слабым галактикам. Тартуская обсерватория участвует в ряде таких программ наблюдений.
Статья опубликована в журнале Astronomy & Astrophysicals.
Информация от: Эстонским исследовательским советом
