скопление галактик

# тег · @ автор · ! учёный

Скопления галактик — это гравитационно связанные системы, насчитывающие от сотен до тысяч галактик. Они погружены в обширное гало горячей плазмы с температурой 10–100 миллионов градусов, излучающей в рентгеновском диапазоне. Примерно 85% полной массы составляет тёмная материя, 10–12% — горячий газ и лишь несколько процентов — звёзды. Скопления формируются в узлах космической паутины — крупномасштабной структуры распределения материи во Вселенной.

История

Астрономы замечали скопления ещё при составлении каталогов туманностей. В 1930-х годах Фриц Цвикки измерил скорости галактик в скоплении Волос Вероники и обнаружил, что видимой массы недостаточно, чтобы удержать их от разлёта. Так возникла гипотеза о существовании тёмной материи — невидимого вещества.

Как работает

Подобно тому как капли воды в облаке слипаются в крупные капли, галактики притягиваются друг к другу и образуют скопления. Гравитация удерживает их вместе, однако видимой массы недостаточно, поэтому предполагается существование дополнительной невидимой массы — тёмной материи.

💡 Скопление галактик Эль-Гордо (ACT-CL J0102-4915) — самое массивное из известных, его масса превышает 3 квадриллиона солнечных.

Скопление галактик — это множество галактик, расположенных близко друг к другу и удерживаемых силой гравитации. Это крупнейшие устойчивые объекты во Вселенной. В центре скопления часто находится огромная эллиптическая галактика, а пространство между галактиками заполнено раскалённым газом, который светится в рентгеновском диапазоне.

История

Как работает

💡 Массу скопления можно оценить по искажению изображений далёких галактик — эффект гравитационного линзирования, подобный взгляду через неровное стекло.

Скопление галактик — крупнейшая гравитационно связанная система во Вселенной с массой порядка 10¹⁴–10¹⁵ масс Солнца и размером в несколько мегапарсек. Она включает сотни и тысячи галактик, внутрикластерную среду (горячий газ с температурой в десятки миллионов кельвинов, излучающий в рентгене) и тёмную материю, которая доминирует и проявляется через гравитационное линзирование. Распределение и эволюция скоплений зависят от космологических параметров, таких как плотность материи Ω_m и амплитуда флуктуаций σ_8. Скопления служат природными лабораториями для изучения тёмной энергии через подсчёт их числа на разных этапах истории Вселенной и через наблюдения эффекта Сюняева — Зельдовича — искажения реликтового излучения горячим газом.

История

Скопление Волос Вероники было каталогизировано Шарлем Мессье в 1781 году как туманный объект. В 1933 году Фриц Цвикки, применив теорему вириала к дисперсии скоростей галактик этого скопления, показал, что динамическая масса во много раз превышает видимую, и предложил термин «тёмная материя». В 1970-х годах рентгеновские спутники (Uhuru, Einstein) обнаружили горячий межгалактический газ, ставший важным инструментом изучения скоплений. К 1980-м годам стало ясно, что барионная составляющая (звёзды и газ) — лишь доля от полной массы, а главенствует тёмная материя. Вера Рубин ранее подтвердила необходимость тёмной материи на галактических масштабах.

Как работает

Скопление удерживается гравитацией, которая описывается законом всемирного тяготения Ньютона и общей теорией относительности Эйнштейна. Дисперсия скоростей галактик (около 800 км/с) и температура горячего газа служат мерой глубины гравитационного потенциала: кинетическая энергия частиц газа порядка kT сопоставима с потенциальной, kT ~ μ m_p σ², где μ — средняя молекулярная масса, m_p — масса протона. Газ излучает за счёт тормозного излучения и спектральных линий сильно ионизованных ионов (например, железа Fe XXV–XXVI), что позволяет определить температуру и химический состав. Гравитационное линзирование фоновых галактик даёт независимый способ картирования распределения массы. Космологические симуляции (Illustris, Millennium) в рамках модели холодной тёмной материи (ΛCDM) воспроизводят формирование скоплений.

M = \frac{5\sigma^2 R}{G}

M — масса скопления, σ — дисперсия скоростей галактик, R — характерный радиус (например, радиус половины массы), G — гравитационная постоянная (G ≈ 6.674×10⁻¹¹ м³ кг⁻¹ с⁻²)

Открытые проблемы и интересные факты

Природа тёмной материи; Физика внутрикластерной среды: нагрев и охлаждение газа, механизмы обратной связи от активных ядер галактик; Точное определение массы и профилей плотности тёмной материи; Проблема каспов (cusp problem) — расхождение наблюдаемых и смоделированных центральных профилей плотности

Искривлённый космос: тайная жизнь локальной Вселенной

С помощью Cosmicflows-4++ учёные напрямую оценили релятивистские поправки и обнаружили, что кривизна вносит порядка 10% в динамику расширения на масштабах до 300 Мпк/ч, а кинематическая обратная реакция пренебрежимо мала. Это ставит под сомнение глобальность ΛCDM и угрожает систематическими ошибками

arXiv:2605.05454v1 · 2026-05-06

Симфония углового момента: когда слабая гравитация сильна

Диагностический параметр \(\tilde{\alpha}\) показывает, что в галактиках и скоплениях постньютоновское приближение теряет надёжность из-за накопления нелокальных гравитационных корреляций. Его величина взлетает именно там, где традиционно вводят тёмную материю, — и это открытие способно перевернуть

arXiv:2605.13557v1 · 2026-05-13

скопление галактик

История

Как работает

История

Как работает

История

Как работает

Открытые проблемы и интересные факты

Статьи по теме

Искривлённый космос: тайная жизнь локальной Вселенной

Симфония углового момента: когда слабая гравитация сильна