На фоне космической пустоты кажется, что цветет галактика ESO 381-12. Эта галактика в 270 миллионах световых лет от Земли находится в созвездии Центавра. Это линзовидная галактика, гибрид спиральной галактики, подобной Млечному Пути, и вытянутой эллиптической галактики.

Что же делает ESO 381-12 по-настоящему странным, так это неровные лепестковые цветы , которые вылетают из основного тела Галактики.Астрономы не совсем уверены, что вызывает эти структуры или скопления звезд, вращающихся по краям галактики. Возможно, что цветение — это ударные волны от относительно недавнего столкновения галактик, которое также предоставило галактике новое топливо для звездообразования.

Красивая вертушка

Мессье 83 — это большая фотогеничная спиральная галактика с центром в форме стержня, похожая на Млечный Путь. Он находится на расстоянии 15 миллионов световых лет в созвездии Гидры.Мессье 83 странен в нескольких отношениях. Во-первых, кажется, что в его центре есть двойное ядро ​​- возможно, знак двух сверхмассивных черных дыр, удерживающих галактику вместе, или, возможно, эффект однобокого звездного диска, вращающегося вокруг одной центральной черной дыры. Во-вторых, Мессье 83 — сверхновая сверхновая. Астрономы непосредственно наблюдали шесть из этих звездных взрывов в галактике, а также остатки еще 300. Это ставит Мессье 83 на второе место среди сверхновых, поскольку только галактика NGC 6946 произвела больше наблюдаемых сверхновых (девять).

Cosmic Vermin

Изображение больше похоже на психоделический кусок затяжки одуванчика, чем на космологический феномен, но этот снимок , сделанный космическим телескопом Хаббла , не имеет к нему никакого отношения. ботаника.

Вы видите галактику (пятно в правом нижнем углу), которая начинает проходить за звездой (остроконечная сфера, похожая на одуванчик). Некоторые ученые прозвали эту галактику «галактикой паразитов», потому что ее свет мешает изучению ближайшей звезды и ее системы.В 2020 году звезда полностью закроет галактику. А до этого ученые смогут изучать спектры света, когда галактика движется за звездой, возможно, получая некоторую информацию об обломках вокруг звезды из света, пробивающегося сквозь нее.

The Eye

Вы когда-нибудь чувствовали, что за вами наблюдают? Диск спиральной галактики IC 2163, кажется, вглядывается в космос огромным глазом. Эта деталь в форме глаза на самом деле представляет собой огромный поток звезд и пыли, образовавшийся, когда IC 2163 (справа на изображении) задела другую спиральную галактику, NGC 2207 (слева).Эти «окулярные особенности» длятся всего несколько десятков миллионов лет, сказал астроном Мишель Кауфман, сообщивший об открытии в 2016 году, в заявлении . Это мгновение ока (каламбур) за всю продолжительность жизни галактики, поэтому открытие одной из них — уникальная возможность.

Исследователи обнаружили, что газы глаза движутся к центру IC 2163 со скоростью 62 миль в секунду (100 километров в секунду), прежде чем рухнуть, как волна, на берег, становясь все более хаотичной и замедляющейся по мере движения к галактике. центр.Замедление заставляет газ накапливаться и сжиматься, что может подготовить почву для образования новых звезд.

Два сердца

Одна из них — NGC 7674, спиральная галактика, центр которой может похвастаться парой черных дыр на расстоянии всего светового года друг от друга.Галактика (400 миллионов миль от Земли), вероятно, собрала запасную черную дыру во время столкновения и слияния с другой галактикой. Единственная другая известная галактика, имеющая в своем сердце две черные дыры, — это сверхмассивная галактика под названием 0402 + 379 .

Задержка развития

Когда вы — галактика, вы должны поглотить другие галактики или умереть. Galaxy NGC 1277 выбрала второе. Эта галактика , о которой впервые было сообщено в 2018 году как , находится всего в 240 миллионах световых лет от Земли.Она не образовывала новых звезд около 10 миллиардов лет, что делает ее мертвой галактикой.

Астрономы считают, что NGC 1277 задержалась в росте из-за того, что движется слишком быстро, чтобы поглотить другие галактики своим гравитационным притяжением. (Он движется в космосе со скоростью около 2 миллионов миль в час, или 3,2 миллиона км / ч.) Без газа и пыли от инопланетных галактик NGC 1277 больше не образует звезды. Некоторые астрономы считают, что большинство галактик вначале были похожи на NGC 1277, эволюционировав по спирали и другим формам только в результате более поздних слияний друг с другом.

Идем к нам

Большинство наблюдаемых учеными галактик, кажется, удаляются от Земли, потому что космос все еще расширяется. Но не Мессье 90. Эта спиральная галактика находится на расстоянии около 60 миллионов световых лет и движется к Млечному Пути.

Астрономы могут обнаружить это движение, потому что свет, исходящий от Мессье 90, смещен в сторону синего конца светового спектра. Объекты, удаляющиеся от Земли, имеют красное смещение, что означает, что их световое излучение смещено в сторону красного.Мессье 90 является частью большой группы галактик, называемой скоплением Девы. Его можно увидеть из северного полушария в мае в телескоп или бинокль, сидя между созвездиями Девы и Льва, согласно NASA .

Дом, милый дом

Млечный Путь может быть домом, но это не делает его менее странным. Оказывается, Млечный Путь переманивает галактики у своих соседей.

В исследовании , опубликованном в октябре 2019 года , астрономы сообщили, что четыре карликовые галактики и две большие галактики (известные как Корина и Форнакс) использовались для вращения вокруг Большого Магелланова Облака, галактики, находящейся примерно в 163000 световых лет от нас.Теперь все шесть этих галактик принадлежат орбите Млечного Пути. В качестве бонуса исследование также показало, что Большое Магелланово Облако более странное, чем считалось ранее. В нем находится множество крошечных карликовых галактик, некоторые из которых настолько тусклые, что в них даже нет звезд, только темная материя.

Первоначально опубликовано на Live Science .

Сколько галактик во Вселенной? Новый ответ из самого темного неба, которое когда-либо наблюдалось

Обычно мы наводим телескопы на какой-то объект, который хотим увидеть более подробно.В 1990-х астрономы поступили наоборот. Они направили самый мощный телескоп в истории, космический телескоп Хаббла, на темный участок неба, лишенный известных звезд, газа или галактик. Но в этой полоске небытия Хаббл открыл захватывающее зрелище: пустота была заполнена галактиками.

Астрономы давно задавались вопросом, сколько галактик существует во Вселенной, но до Хаббла количество галактик, которые мы могли наблюдать, было намного меньше, чем количество более слабых галактик, скрытых расстоянием и временем.Серия Hubble Deep Field (ученые сделали еще два таких наблюдения) предложила своего рода образец ядра Вселенной, восходящей почти к Большому взрыву. Это позволило астрономам окончательно оценить галактическое население в , по крайней мере, , около 200 миллиардов.

Почему «хотя бы»? Потому что даже у Хаббла есть свои пределы.

Чем дальше (и назад во времени) вы уходите, тем труднее видеть галактики. Одна из причин этого — чистое расстояние, которое должен пройти свет. Вторая причина связана с расширением Вселенной.Длина волны света очень далеких объектов растягивается (красное смещение), поэтому эти объекты больше нельзя увидеть в основном в ультрафиолетовой и видимой частях спектра, для обнаружения которых был разработан Хаббл. Наконец, теория предполагает, что ранние галактики были меньше и слабее с самого начала и только позже слились, образуя колоссальные структуры, которые мы видим сегодня. Ученые уверены, что эти галактики существуют. Мы просто не знаем, сколько их.

В 2016 году исследование, опубликованное в The Astrophysical Journal командой под руководством Кристофера Конселиса из Ноттингемского университета, использовало математическую модель ранней Вселенной, чтобы оценить, сколько из этих пока еще невидимых галактик скрывается за пределами поля зрения Хаббла. .В дополнение к существующим наблюдениям Хаббла, их результаты показали, что такие галактики составляют 90 процентов от общего числа, что привело к новой оценке — что во Вселенной может быть до двух триллионов галактик.

Однако такие оценки — подвижная цель. По мере того, как поступает больше наблюдений, ученые могут лучше понимать действующие переменные и повышать точность своих оценок.

Это подводит нас к самому последнему дополнению к истории.

Космический корабль НАСА New Horizons, пролетевший мимо Плутона и причудливого объекта пояса Койпера, Аррокота, находится на краю Солнечной системы, летя в межзвездное пространство, а недавно он потянул за собой Хаббл.В исследовании, представленном на этой неделе в Американском астрономическом обществе и вскоре будет опубликовано в The Astrophysical Journal , команда астрономов Марка Постмана и Тода Лауэра описала то, что они обнаружили после тренировки телескопа New Horizons на семи полосках пустого пространства. попробуйте измерить уровень окружающего света во Вселенной.

Их открытия, говорят они, позволили им установить верхний предел числа существующих галактик и указать, что космос может быть немного менее переполненным, чем считалось ранее.По их данным, общее количество галактик, скорее, исчисляется сотнями миллиардов, а не триллионами. «Мы просто не видим свет от двух триллионов галактик», — сказал Почтальон в сообщении, опубликованном ранее на этой неделе.

Как они пришли к своему выводу?

Есть еще одно ограничение на наблюдения Хаббла. Он не только не может напрямую разрешить ранние галактики, он не может даже обнаружить их свет из-за диффузного свечения «зодиакального света».«Зодиакальный свет, вызванный ореолом пыли, рассеивающей свет в пределах Солнечной системы, чрезвычайно слаб, но, как и световое загрязнение на Земле, он может затенять даже более слабые объекты в ранней Вселенной.

Космический корабль New Horizons покинул область зодиакального света и смотрит на самое темное небо, которое когда-либо было изображено. Это дает возможность измерить фоновый свет за пределами нашей галактики и сравнить его с известными и ожидаемыми источниками.

Почтальон сообщил The New York Times , что, если пойти на порядок дальше, не получится более мрачного взгляда.

«Когда у вас есть телескоп на New Horizons на краю Солнечной системы, вы можете спросить, насколько темным становится космос», — написал Лауэр. «Используйте камеру, чтобы измерить свечение неба».

И все же измерение оказалось непростым. В статье астрофизик и писатель Итан Сигель, который не участвовал в исследовании, объясняет, как команда тщательно определила, смоделировала и удалила влияние «шума камеры, рассеянного солнечного света, избыточного внеосевого звездного света, кристаллов от тяги космического корабля, и другие инструментальные эффекты.«Они также удалили все изображения, слишком близкие к Млечному Пути. После всего этого у них осталось слабое свечение Вселенной, и это самое захватывающее.

Исследование 2016 года предсказало, что Вселенная с двумя триллионами галактик будет производить примерно в десять раз больше света, чем показывают галактики, которые мы наблюдали до сих пор. Но команда New Horizons обнаружила примерно вдвое больше света. Это привело их к выводу, что там, вероятно, скрывается меньше всего галактик, чем считалось ранее — число, близкое к первоначальной оценке Хаббла.

«Возьмите все галактики, которые видит Хаббл, удвойте это число, и это то, что мы видим, но не более того», — сказал Лауэр.

На этих наблюдениях New Horizons история не заканчивается. Наша способность наблюдать за самой ранней Вселенной должна быть усилена в этом году, когда (скрестив пальцы) преемник Хаббла, космический телескоп Джеймса Уэбба, запустит и начнет работу.

JWST предназначен для наблюдений на более длинных волнах, чем Хаббл, и он намного больше.Эти атрибуты должны позволить ему видеть еще дальше назад и отображать те меньшие и более тусклые первые галактики. Как и в случае с Hubble Deep Field, если все в порядке, добавление этих галактик к данным переписи должно дать нам еще более четкую картину всего.

Какое бы число в конце концов ни выбрали ученые, вряд ли оно будет чем-то, кроме ошеломляюще огромным. Даже несколько сотен миллиардов галактик означают, что на каждую звезду Млечного Пути приходится целых галактик. Такие исследования, несомненно, прольют еще больше света на космологические вопросы о том, как образовалась Вселенная.Но это также вызовет вопрос: действительно ли мы единственный вид среди огромного моря галактик, звезд и планет, который когда-либо смотрит и задается вопросом, одиноки ли мы?

Изображение предоставлено: eXtreme Deep Field / NASA

Вот откуда мы узнали, что во Вселенной два триллиона галактик

Представление художника о наблюдаемой Вселенной в логарифмической шкале. Галактики уступают место крупномасштабной … [+] структуре и горячей плотной плазме Большого взрыва на окраинах.Попытка выяснить, сколько галактик существует во Вселенной, — одно из величайших космических поисков нашего времени.

Когда смотришь на ночное небо сквозь пелену звезд и близлежащую плоскость Млечного Пути, ты не можешь не чувствовать себя маленьким перед великой бездной Вселенной, которая лежит за ее пределами. Хотя почти все они невидимы для наших глаз, наша наблюдаемая Вселенная, простирающаяся на десятки миллиардов световых лет во всех направлениях, содержит в себе фантастически большое количество галактик.

Сколько галактик существует раньше, оставалось загадкой, и оценки увеличивались от тысяч до миллионов и миллиардов, и все это по мере совершенствования телескопов. Если бы мы сделали самую прямую оценку, используя лучшие современные технологии, мы бы заявили, что во Вселенной 170 миллиардов галактик. Но мы знаем больше, и наша современная оценка еще больше: два триллиона галактик. Вот как мы туда попали.

Наши самые глубокие обзоры галактик могут выявить объекты на расстоянии десятков миллиардов световых лет от нас, но даже в пределах… [+] идеальная технология, между самой далекой галактикой и Большим взрывом будет большой разрыв. В какой-то момент наши инструменты просто не могут раскрыть их все.

В идеальном мире мы бы просто пересчитали их всех. Мы наводили наши телескопы на небо, покрывали все это, собирали каждый фотон, испускаемый на нашем пути, и обнаруживали каждый объект, который был там, независимо от того, насколько он слаб. С произвольно хорошей технологией и бесконечным количеством ресурсов мы бы просто измерили все во Вселенной, и это научило бы нас, сколько галактик существует.

Но на практике это не сработает. Наши телескопы имеют ограниченный размер, что, в свою очередь, ограничивает количество фотонов, которые они могут собрать, и разрешение, которого они могут достичь. Существует компромисс между тем, насколько тусклый объект вы можете увидеть, и тем, сколько неба вы можете охватить одновременно. Некоторая часть Вселенной скрыта из-за вмешивающейся материи. И чем дальше объект, тем слабее он кажется; в какой-то момент источник находится достаточно далеко, и даже наблюдение в течение столетия не обнаружит такую ​​галактику.

Звезды и галактики, которые мы видим сегодня, не всегда существовали, и чем дальше мы идем назад, тем ближе к … [+] идеальной гладкости становится Вселенная, но есть предел гладкости, которую она могла бы достичь, иначе у нас сегодня не было бы никакой структуры. Чтобы все это объяснить, нам нужна модификация Большого взрыва: космологическая инфляция.

Итак, вместо этого мы можем рассмотреть чистую часть Вселенной, не затрагивая материю, звезды или галактики как можно глубже.Чем дольше вы смотрите на один участок неба, тем больше света вы соберете и тем больше расскажете о нем. Впервые мы сделали это в середине 1990-х годов с помощью космического телескопа Хаббла, указав на участок неба, на котором, как было известно, практически ничего не было, и просто сели на это место и позволили Вселенной раскрыть то, что там было.

Пустая область неба, показанная в желтом L-образном прямоугольнике, была областью, выбранной в качестве места наблюдения… [+] исходного изображения Hubble Deep Field.Без известных звезд или галактик внутри, в области, лишенной газа, пыли или известного вещества любого типа, это было идеальное место, чтобы смотреть в бездну пустой Вселенной.

Это была одна из самых рискованных стратегий всех времен. Если бы это не удалось, это было бы пустой тратой более недели наблюдений на недавно исправленном космическом телескопе Хаббла, самой популярной обсерватории для сбора данных. Но если это удастся, он обещал дать нам возможность увидеть Вселенную таким образом, которого мы никогда раньше не видели.

Мы собрали данные для сотен орбит на множестве разных длин волн, надеясь обнаружить галактики, которые были более тусклыми, более далекими и труднее различимыми, чем те, которые мы обнаружили ранее. Мы надеялись узнать, как на самом деле выглядит сверхдалекая Вселенная. И когда это первое изображение, наконец, было обработано и выпущено, мы получили вид, не похожий ни на один другой.

Первоначальное изображение Hubble Deep Field впервые показало некоторые из самых слабых, большинство из них… [+] далекие галактики когда-либо видели. Только с многоволновым обзором сверхдальней Вселенной с большой выдержкой мы могли надеяться обнаружить эти невиданные ранее объекты.

Куда бы мы ни посмотрели, во всех направлениях были галактики. Не несколько, а тысячи и тысячи. Вселенная не была пуста и не темно; он был полон источников света. Насколько мы могли видеть, звезды и галактики были сгруппированы повсюду.

Но были и другие ограничения. Самые далекие галактики захватываются расширением Вселенной, что приводит к смещению далеких галактик на красное смещение за пределы точки, в которой наши оптические и ближние инфракрасные телескопы (например, Хаббл) могли их обнаружить. Конечные размеры и время наблюдения означало, что можно было увидеть только галактики с яркостью выше определенного порога. А очень маленькие галактики с малой массой, такие как Segue 3 на нашем заднем дворе, были бы слишком тусклыми и маленькими, чтобы их можно было различить.

Всего в карликовых галактиках Segue 1 и Segue 3, присутствует только около 1000 звезд… [+] с гравитационной массой 600 000 Солнц. Здесь обведены звезды, составляющие карликовый спутник Segue 1. Если новое исследование верное, то темная материя будет подчиняться другому распределению в зависимости от того, как звездообразование за всю историю галактики нагревает ее.

Таким образом, мы могли бы выйти за пределы наших технологических ограничений на этом изображении середины 1990-х годов, но даже в этом случае мы никогда не сможем получить все галактики. Лучшей попыткой, которую мы когда-либо делали, был Hubble eXtreme Deep Field (XDF), который представлял собой составное изображение ультрафиолетовых, оптических и инфракрасных данных.Наблюдая за крошечным участком неба, настолько маленьким, что потребуется 32 миллиона из них, чтобы охватить все возможные направления, в которых мы могли бы смотреть, мы накопили в общей сложности данные за 23 дня.

Сложив все вместе в одно изображение, мы обнаружили нечто невиданное ранее: в общей сложности около 5 500 галактик. Это была самая высокая плотность галактик, когда-либо наблюдаемых через узкий, похожий на карандаш пучок в космосе.

Обнаружены различные кампании с длительной выдержкой, такие как показанная здесь Hubble eXtreme Deep Field (XDF)… [+] тысячи галактик в объеме Вселенной, который составляет долю миллионной части неба. Но даже при всей мощи телескопа Хаббла и увеличении гравитационного линзирования все еще существуют галактики, превосходящие то, что мы способны видеть.

Таким образом, вы можете подумать, что мы могли бы оценить количество галактик во Вселенной, взяв число, которое мы наблюдали на этом изображении, и умножив его на количество таких изображений, которые потребовались бы, чтобы покрыть все небо.

На самом деле, так можно получить впечатляющее число: 5500 умноженное на 32 миллиона дает невероятные 176 миллиардов галактик.

Но это не оценка; это нижний предел. Нигде в этой оценке не обнаруживаются слишком слабые, слишком маленькие или слишком близкие к другим галактики. Нигде не появляются галактики, скрытые нейтральным газом и пылью, а также галактики, расположенные за пределами возможностей Хаббла по красному смещению. Тем не менее, подобно тому, как эти галактики существуют поблизости, они должны существовать и в молодой далекой Вселенной.

Галактик, сравнимых с современным Млечным путем, много, но более молодые галактики, которые имеют вид Млечного … [+] Путемоподобные по своей природе меньше, голубее, хаотичнее и богаче газом в целом, чем галактики, которые мы видим сегодня. Для первых из всех галактик это должно быть доведено до крайности, и оно остается в силе с тех пор, как мы когда-либо видели.

Таким образом, главный ингредиент, который нам нужен для истинной оценки, — это то, как точно формируется структура во Вселенной.Если мы сможем запустить моделирование, которое начнется с:

• ингредиенты, из которых состоит Вселенная,
• правильные начальные условия, отражающие нашу реальность,
• и правильные законы физики, описывающие природу,

мы можем смоделировать эволюцию такой Вселенной. Мы можем смоделировать, когда формируются звезды, когда гравитация собирает материю в достаточно большие скопления для создания галактик, и сравнивать то, что наши симуляции предсказывают, со Вселенной, близкой и далекой, которую мы наблюдаем на самом деле.

Возможно, удивительно, что в ранней Вселенной было больше галактик, чем сегодня. Но неудивительно, что они меньше, менее массивны и им суждено слиться воедино в старые спирали и эллипсы, которые доминируют во Вселенной, в которой мы живем в настоящее время. Моделирование, которое лучше всего соответствует реальности, содержит темную материю, темную энергию и небольшие затравочные колебания, которые со временем разрастутся в звезды, галактики и скопления галактик.

Что примечательно, когда мы смотрим на моделирование, которое лучше всего соответствует наблюдаемым данным, мы можем извлечь, основываясь на нашем наиболее продвинутом понимании, какие сгустки структуры должны соответствовать галактике в нашей Вселенной.

Моделирование крупномасштабной структуры Вселенной. Определение того, какие области являются плотными и … [+] достаточно массивными, чтобы соответствовать галактикам, включая количество существующих галактик, — это задача, к которой космологи только сейчас приступают.

Когда мы сделаем именно это, мы получим число, которое не является нижним пределом, а скорее оценкой истинного числа галактик, содержащихся в нашей наблюдаемой Вселенной.Замечательный ответ?

На сегодняшний день в нашей наблюдаемой Вселенной должно существовать два триллиона галактик.

Тем не менее, это число так заметно отличается от оценки нижнего предела, которую мы получили из изображения Hubble eXtreme Deep Field. Два триллиона против 176 миллиардов означает, что более 90% галактик в нашей Вселенной находятся за пределами возможностей обнаружения даже самой большой обсерватории человечества, даже если мы будем искать почти месяц за раз.

Две близлежащие галактики в ультрафиолетовом свете поля GOODS-Юг, одна из которых… [+] активно формируются новые звезды (синие) и другие, которые являются просто нормальной галактикой. На заднем плане видны далекие галактики с их звездным населением. Несмотря на то, что они реже, все еще существуют галактики позднего времени, активно образующие огромное количество новых звезд.

Со временем галактики слились воедино и выросли, но маленькие слабые галактики все еще остаются сегодня.Даже в нашей собственной Местной группе мы все еще открываем галактики, содержащие всего лишь тысячи звезд, а количество известных нам галактик увеличилось до более чем 70. Самые тусклые, самые маленькие и самые далекие галактики из всех продолжают оставаться неоткрытыми. , но мы знаем, что они должны быть там. Впервые мы можем с научной точки зрения оценить, сколько галактик существует во Вселенной.

Следующий шаг в великой космической головоломке — найти и охарактеризовать как можно больше из них и понять, как росла Вселенная.Во главе с космическим телескопом Джеймса Уэбба и наземными обсерваториями следующего поколения, включая LSST, GMT и ELT, мы готовы открыть невиданную ранее Вселенную, как никогда раньше.

Сколько всего галактик? Астрономы раскрывают необъятность Вселенной

Эта история появилась в номере за июнь 2020 года как «Вселенная галактик». Подписка на Откройте для себя журнал , чтобы увидеть больше подобных историй.

Вечером октября.4 декабря 1923 года недалеко от Лос-Анджелеса молодой астроном сел в свою машину и начал моторизованный поход к горе Вильсон. Там он прибыл в обсерваторию, в которой находился 100-дюймовый телескоп Хукера, в то время крупнейший телескоп в мире.

Эдвин Хаббл был астрономом на четвертом курсе на горе Вильсон; ему нравилось пользоваться телескопом Хукера, потому что, помимо прочего, он интересовался изучением спиральных «туманностей». Эти загадочные газовые облака были разбросаны по небу, и никто не понимал их природы.В начале 1920-х годов Хаббл поставил перед собой задачу выяснить их.

Он направил большой телескоп на свой любимый объект: туманность Андромеды, M31. Это спиралевидное облако слабо видно невооруженным глазом под ясным безлунным небом. Затем он запечатлел ее изображение на фотопластинке. Хаббл был взволнован результатом. На нем он обнаружил предполагаемую новую — взрывающуюся звезду. На следующую ночь он снова сфотографировал M31, надеясь поймать новую звезду и записать ее при лучшей атмосферной стабильности.На второй пластине действительно была записана новая звезда, но он мало что знал, он также запечатлел пластину, которая станет легендой в истории науки.

Астроном Эдвин Хаббл сделал снимок «туманности Андромеды» с помощью телескопа Хукера в обсерватории Маунт-Вильсон недалеко от Лос-Анджелеса 5 октября 1923 года. Сначала он был взволнован, полагая, что он зарегистрировал новую, взрывающуюся звезду. Он отметил звезду, которая находится между двумя отметками, которые он нарисовал вверху справа на пластине, буквой N.Оказалось, что звезда является переменной цефеиды, и Хаббл использовал ее, чтобы доказать, что расстояние до Галактики Андромеды намного больше, чем думали астрономы. (Предоставлено: любезно предоставлено Обсерваториями Карнеги / Синди Хант)

По истечении времени наблюдений он вернулся в свой офис, чтобы проанализировать улов. Внезапно Хаббл сделал удивительное осознание: новая звезда вовсе не новая, а особый тип звезды, которая изменила свою яркость, переменная цефеида. Проверив предыдущие фотографии, он смог это подтвердить и понял, что слабость звезды имеет невероятные последствия.

Звезда и окружающая ее туманность должны находиться на расстоянии в миллион световых лет — в три раза больше, чем кто-либо в то время считал размером всей Вселенной. Сегодня, благодаря улучшенным измерениям, астрономы знают, что объект находится на расстоянии 2,5 миллиона световых лет от нас.

Частично благодаря более ранней работе, проделанной Весто М. Слайфер и его собственным коллегой Милтоном Хьюмасоном, Хаббл сразу обнаружил, что Вселенная намного больше, чем кто-либо предполагал, и что спиральные туманности, подобные Андромеде, на самом деле являются далекими галактиками.Это были целые системы звезд и газа, отделенные от нашего Млечного Пути долгим переходом.

В обсерватории Лоуэлла в Аризоне еще в 1912 году Слайфер зарегистрировал видимые скорости спиральных туманностей, и благодаря работе, проделанной Хабблом, стало ясно, что Вселенная расширяется — галактики со временем разлетаются друг от друга. Вселенная была не только намного больше, чем считалось ранее, но и росла с течением времени.

NGC 4565 в Кома Беренис — самая яркая и самая заметная галактика в нашем небе, которая идеально ориентирована ребром на наш луч зрения.Мы видим его диск в виде тонкой серебристой иглы. На расстоянии 57 миллионов световых лет оно находится в скоплении Девы и имеет заметную выпуклость в центре, что позволяет предположить, что это спираль с перемычкой. (Кредит: Адам Блок)

К 1929 году астрономы составили космическую картину прошлого. Если вы проследили историю многих галактик в обратном направлении, это означало, что космос начался с маленькой бесконечно плотной точки в его начале. Это исследование было продолжением работы, первоначально выполненной бельгийским астрономом Жоржем Лемэтром.Астрономы понимали эту космическую точку происхождения, позже названную Большим взрывом, как начало Вселенной, и, по их подсчетам, это должно было произойти миллиарды лет назад. Большой взрыв начал расширение, которое с течением времени удаляло все галактики друг от друга. Казалось, вся вселенная разлетается на части.

В 1930-х годах Хаббл начал изучать и классифицировать галактики по их различным так называемым морфологическим типам, массив структур, которые астрономы видели на фотографиях.В конце концов он собрал типы галактик, которые он наблюдал, в диаграмму в форме камертона. Он содержал спиральные галактики, спиральные галактики с перемычкой — спирали, содержащие линейную «полосу» материала, проходящую через их центры, — линзовидные (линзовидные) галактики и эллиптические галактики. Он также определил неправильные галактики, звездные облака и газ, не имевший организованной формы. Позже астрономы идентифицировали своеобразные галактики, системы, которые, казалось, были разрушены взрывными или разрушительными событиями.Они также определили класс галактик, называемых карликовыми сфероидами, которых, казалось, было много в локальной вселенной.

К 1950-м годам французский астроном Жерар де Вокулёр из Техасского университета расширил классификационную схему Хаббла до более сложной системы, которая учитывала многие наблюдаемые свойства галактик. Де Вокулёр создал псевдотрёхмерный график, показывающий взаимосвязи галактик, получивший прозвище «Космический лимон» из-за его формы. Де Вокулёр включил детали полос в галактиках, описания видимых в них колец материи и оценку того, насколько свободно или плотно спиральные рукава галактики были намотаны.Он также включил оценочные подробности о природе неправильных и пекулярных галактик.

Последнее поколение внегалактической астрономии занялось гораздо более сложным анализом, чем каталогизация. Используя космический телескоп Хаббла, астрономы подсчитали, что в космосе должно существовать около 100 миллиардов галактик. И число может быть намного больше. Вероятно, в ранней Вселенной существовало около 2 триллионов галактик, но кажется очевидным, что галактики, расположенные рядом друг с другом, стягиваются вместе гравитацией и объединяются в течение космического времени.Таким образом, несмотря на универсальное расширение, нормальные галактики, такие как Млечный Путь, вероятно, состоят из десятков или более протогалактик, которые слились в более крупные системы. Вы можете увидеть эти примитивные сгустки материи, голубоватые протогалактики, в ранней Вселенной на снимках Hubble Ultra Deep Field.

Наша собственная галактика

Персей A, также называемый NGC 1275, представляет собой изверженную галактику в центре скопления Персея, которое состоит из примерно 1000 галактик на расстоянии около 240 миллионов световых лет от нас.Доминирующий член скопления Персей, Персей А, является сейфертовской галактикой с активным ядром, питаемой черной дырой с массой 340 миллионов солнечных масс в своем ядре. (Предоставлено: Архив наследия Хаббла, ЕКА и НАСА)

Поскольку астрономы изучили большее количество галактик за последние несколько десятилетий, они открыли много вещей, но нельзя игнорировать то, что Вселенная невероятно велика. Если вы посмотрите сегодня вечером на галактику в окуляр телескопа, фотоны, попадающие в ваш глаз, движутся с максимальной скоростью — 186 000 миль в секунду (300 000 километров в секунду).Тем не менее, им потребовалось 2,5 миллиона лет с такой скоростью, чтобы добраться до нас из Галактики Андромеды. И этот объект почти у нашего космического порога. Конечно, знания о нашей галактике в примитивном смысле восходят к глубокой древности. Название Млечный Путь происходит от латинского via lactea, которое происходит от первоначальной идеи, греческого термина galaxías kýklos, «млечный круг». Полоса Млечного Пути, видимая на нашем небе, особенно заметная в летние и зимние вечера, представляет собой неразрешенный свет миллиардов звезд, лежащих вдоль плоскости нашей галактики.

Но только в последние несколько десятилетий мы пришли к пониманию того, что Млечный Путь — одна из 100 миллиардов галактик во Вселенной, и что его диск простирается примерно на 100 000 световых лет в поперечнике. Он содержит около 400 миллиардов звезд, хотя мы не знаем точно, сколько, потому что карликовые звезды тусклые и их трудно увидеть на больших расстояниях. На протяжении десятилетий астрономы считали Млечный Путь простой спиральной галактикой. Но исследования в этом столетии показали, что Млечный Путь представляет собой спираль с перемычкой, и что наше Солнце и Солнечная система находятся примерно в 26 000 световых лет от центра, в одном из рукавов галактики.

Млечный Путь состоит из яркого диска, медленно вращающегося диска из звезд и газа, который содержит большинство звезд, которые мы видим. Наше Солнце обращается вокруг центра Галактики раз в 220 миллионов лет, а это означает, что с момента образования Солнечной системы мы совершили оборот вокруг центра Галактики примерно 20 раз. Далеко, в центре галактики, находится сверхмассивная черная дыра, масса которой примерно в 4,3 миллиона раз превышает массу Солнца. В последнее время астрономы обнаружили, что сверхмассивные черные дыры в центрах галактик являются нормой.Они есть почти во всех галактиках, кроме карликов.

Диск галактики окружен ореолом из небольшого числа звезд, а также огромными сферами древних звезд, называемых шаровыми звездными скоплениями, и большой оболочкой из темной материи. Астрономы еще не знают, из чего состоит темная материя, но они знают, что она существует из-за гравитационного влияния, которое она оказывает на видимую материю, которую они могут наблюдать.

Местная группа

Странно искаженная эллиптическая галактика NGC 474 в Рыбах находится на расстоянии 100 миллионов световых лет.Соседняя спиральная галактика NGC 470 находится прямо над ней. NGC 474 окружают многочисленные оболочки и приливные хвосты, вызванные взаимодействием с соседями и волнами плотности, распространяющимися через среду. Этот гигантский объект простирается на 250 000 световых лет в поперечнике — в два с половиной раза больше диаметра Млечного Пути. (Источник: P-A. DUC (CEA, CFHT), ATLAS 3D Collaboration)

Млечный Путь не единственный в космосе. Он принадлежит к группе, состоящей как минимум из 54 объектов, которые называются Местной группой галактик. Такое название Хаббл дал этому локальному облаку объектов, когда он наносил на карту близлежащий космос.Основными членами Местной группы являются Млечный Путь, Галактика Андромеды и Галактика Вертушка (M33). Но у каждой из этих трех больших спиралей есть облако сопутствующих галактик. Спутники Млечного Пути включают Большое и Малое Магеллановы Облака, видимые невооруженным глазом в Южном полушарии, и множество карликовых галактик. Диаметр Местной группы составляет около 10 миллионов световых лет, что примерно в 100 раз больше диаметра Млечного Пути.

Двигаясь дальше, в более глубокую Вселенную, мы встречаем больше примеров тех 100 миллиардов галактик.Эти величественные острова звезд и газа существуют группами, как наша Местная группа, но также и более крупными скоплениями, называемыми скоплениями, и очень большими скоплениями. Несмотря на общее расширение Вселенной, а это означает, что большинство галактик удаляются друг от друга по мере роста космоса, гравитация удерживает меньшее количество галактик связанными друг с другом в их путешествиях. Наша Местная группа, например, является членом так называемого скопления галактик в Деве, названного так потому, что его густо населенный центр находится в созвездии Девы на нашем небе.

Скопление Девы содержит по крайней мере 1500 галактик и расположено примерно в 54 миллионах световых лет от Земли. Вы можете увидеть некоторые из самых ярких галактик около ядра скопления Девы в любительские телескопы в массиве, называемом Цепью Маркаряна. Эта линия галактик содержит сверхмассивные эллиптические галактики, такие как M84 и M86, а также множество спиральных галактик. Для астрономов на заднем дворе эта игровая площадка галактических типов — одна из действительно захватывающих областей неба, и ее лучше всего видно весенними вечерами в ясных безлунных условиях.

Большинство галактик скопления Девы содержат в своих центрах сверхмассивные черные дыры. M87 — отличный тому пример. В то время как центральная черная дыра Млечного Пути весит 4,3 миллиона солнечных масс, колоссальная черная дыра внутри M87 содержит оценочную массу от 5 до 7 миллиардов солнц, что примерно в 1000 раз больше, чем у нас. M87 — одна из крупнейших галактик в нашей части Вселенной — это так называемая cD-галактика, сокращенно от «центрально доминирующая» — и она «съела» многие из более мелких галактик, которые когда-то окружали ее.Вот что делают массивные галактики — они поглощают своих соседей.

Сверхскопления

Галактика Сомбреро (M104) в Деве — одна из величайших галактик на небе, видимых с ребра, и, по мнению многих, она похожа на летающую тарелку. Он состоит из огромного вращающегося диска с заметной полосой пыли по краю, поглощенной светящимся ореолом газа и звезд. Он находится на расстоянии 43 миллионов световых лет от нас и составляет примерно половину размера Млечного Пути, а его диаметр составляет 49 000 световых лет.(Фото: НАСА и группа «Наследие Хаббла» (AURA / STScI))

Скопление, содержащее 1500 галактик, — это одно, но существуют и гораздо более крупные скопления галактик. Само скопление Девы является членом так называемого сверхскопления Девы, в котором находятся тысячи галактик в масштабе еще на порядок больше. Сверхскопление Девы содержит наш Млечный Путь, Местную группу, скопление Девы и всего около 100 групп и скоплений галактик. Эта удивительно большая структура простирается примерно на 110 миллионов световых лет в поперечнике и является одним из примерно 10 миллионов сверхскоплений, составляющих весь космос.

Несмотря на огромное количество галактик, существующих в сверхскоплении Девы, астрономы теперь знают, что большая часть пространства в этом объеме практически пуста. Диаметр этих огромных пустот составляет от десятков до сотен миллионов световых лет. Нитевидные цепочки галактик петляют в темных пустых пространствах. В больших масштабах галактики в скоплениях и сверхскоплениях похожи на мыльные пузыри: галактики покрывают поверхности, а между ними лежат пустоты.

Галактика Водоворот в Канес Венатичи, еще одна галактика у Большой Медведицы, также известна как M51 и является главной целью телескопа.Взаимодействующая пара галактик, Водоворот, проходит мимо маленького нарушителя, NGC 5195, который вытягивает материал из одного из спиральных рукавов более крупной галактики. Эта пара находится в 23 миллионах световых лет от нас, а размер диска M51 составляет 60 000 световых лет. (Кредит: Тони Халлас)

К концу 1980-х астрономы идентифицировали Великую Китайскую стену, слой галактик размером 500 миллионов световых лет в поперечнике. Совсем недавно Sloan Digital Sky Survey обнаружил Великую стену Слоуна, совокупность галактик, по крайней мере, в два раза превышающую размер Великой стены, которая покрывает протяженность около 1.4 миллиарда световых лет.

По мере того, как астрономы открывали все более и более далекие галактики, они обнаружили, что некоторая большая масса, казалось, тянет за собой локальную вселенную, тянет нас в направлении южных созвездий Triangulum Australe и Norma. Эта аномалия, названная Великим аттрактором, находящаяся на расстоянии около 200 миллионов световых лет от нас, озадачила астрономов. В конце концов они обнаружили, что нас в этом направлении тянет еще большая масса. Эта гигантская структура, называемая сверхскоплением Шепли, находится на расстоянии 650 миллионов световых лет и содержит наибольшую концентрацию галактик в нашей локальной части космоса.

Большая картина

Эллиптические галактики, подобные M49 в Деве, представляют собой огромные звездные сферы, плавающие в эллипсоидальном облаке. Хотя их диаметр часто похож на диаметр больших спиральных галактик, они могут удерживать гораздо большую массу, потому что имеют форму футбольного мяча, а не диска. Эта галактика находится на расстоянии около 56 миллионов световых лет от нас и является одной из самых массивных галактик в скоплении Девы. (Источник: NASA / ESA / STScI)

Также произошли дополнительные удивительные открытия.В 2014 году астрономы определили новое сверхскопление на основе относительных движений галактик, проанализированных более сложным способом, чем когда-либо прежде. Астрономы Гавайского университета пришли к выводу, что сверхскопление Ланиакея существует, и назвали его в честь гавайского слова, означающего «необъятные небеса».

Ланиакея, которую также иногда называют Местным сверхскоплением, содержит около 100 000 галактик, включая Местную группу и Млечный Путь. Это массивное скопление и все его члены вместе путешествуют в космосе, но не все галактики в нем гравитационно связаны.Некоторые из них со временем расколются от остальной части кластера.

Сверхскопление Ланиакея состоит из четырех основных компонентов — Сверхскопления Девы, Сверхскопления Гидры-Центавра, Сверхскопления Паво-Инд и Южного сверхскопления.

Всего в Ланиакее около 500 скоплений и групп галактик. А вокруг Ланиакеи в локальной вселенной находятся другие сверхскопления галактик — Сверхскопление Шепли, Сверхскопление Геркулеса, Сверхскопление Кома и Сверхскопление Персея-Рыбы.Каждая из этих структур содержит сотни скоплений галактик и связана тканеподобной паутиной космической структуры.

Начиная с 1980-х годов астрономы обнаружили свидетельства существования структур даже больше, чем сверхскопления.