6.5. Происхождение скоплений галактик

Образование скопления галактик согласно первому сценарию выглядит так. Огромное разреженное газовое облако массой порядка 10¹³  10¹⁴ М_* сжимается под действием гравитационных сил. По мере сжатия оно разбивается на фрагменты, из которых впоследствии формируются галактики. С этой точки зрения скопления галактик должны быть гравитационно устойчивыми системами, в которых кинетическая энергия галактик меньше, чем их гравитационная энергия связи между собой. Согласно теореме вириала (параграф 1.3) кинетическая энергия гравитационно связанной системы в два раза меньше её потенциальной энергии. Во второй четверти двадцатого века астрономы применили теорему вириала к скоплениям галактик и получили интересный результат. Значительная часть скоплений оказалась гравитационно неустойчивыми системами. Скорости галактик, входящих в скопления, столь велики, что скопления должны в будущем распасться на отдельные галактики. Исходя из этого можно было сделать только два диаметрально противоположных вывода.

Вывод 1. Скопления галактик являются гравитационно неустойчивыми системами и, следовательно, первый сценарий образования галактик неверен. Именно такой вывод сделал В. Амбарцумян [12].

Вывод 2. Первый сценарий образования галактик верен и, следовательно, скопления галактик содержат скрытую массу, которая обеспечивает их устойчивость. Такой вывод является общепринятым в настоящее время.

Здесь необходимо сделать пояснение. Существование гравитационно связанных скоплений и групп галактик не противоречит второму сценарию образования галактик, согласно которому скопления галактик образовались в результате взрывов сверхплотных массивных объектов. С этой точки зрения скопления могут быть как гравитационно устойчивыми системами, так и гравитационно неустойчивыми. Но существование хотя бы одного неустойчивого скопления галактик явно противоречит общепринятому сценарию. И именно поэтому современные астрономы-теоретики твёрдо стоят на том, что скопления галактик содержат скрытую массу. Они просто постулируют, что все скопления являются гравитационно устойчивыми системами и уже исходя из этого рассчитывают величину скрытой массы в них.

Нет никакого сомнения в том, что скопления галактик содержат скрытую массу. Это могут быть, например, потухшие звёзды, межгалактический газ, шаровые скопления, состоящие из очень слабых звёзд. Наконец, это могут быть карликовые галактики очень низкой светимости. Однако навряд ли скрытая масса способна обеспечить гравитационную устойчивость всех скоплений.

Вопрос о существовании неустойчивых скоплений – это очень важный вопрос, потому что такие скопления наносят серьёзный удар по общепринятому (первому) сценарию образования галактик. И очень важно в этом вопросе услышать мнение астронома-наблюдателя, который, с одной стороны, является специалистом в своей области, а, с другой стороны, – не является приверженцем какой-либо теории образования галактик. На роль такого специалиста, на мой взгляд, вполне подходит английский астроном Саймон Миттон. Приведём несколько цитат из его монографии «Исследование галактик» [102,с.*]:

Цитата***** (Найти!)

С. Миттон – это астроном-наблюдатель. Он не выражает симпатий какой-либо из существующих теорий образования галактик и поэтому не делает никаких выводов из астрономических наблюдений. Но вывод сделать необходимо. Существование гравитационно неустойчивых, распадающихся скоплений галактик явно противоречит первому (общепринятому) сценарию образования галактик. И это противоречие становится ещё более сильным, если мы от скоплений перейдём к сверхскоплениям.

Рассмотрим в качестве примера Местное сверхскопление галактик. Это гигантская система, состоящая из множества скоплений и групп галактик. Её диаметр около 100 млн. св. лет и толщина около 60 млн. св. лет [146]. В её центре находится гигантское скопление галактик, расположенное в созвездии Девы и удалённое от нас на 50 млн. св. лет. То есть наша Местная группа галактик находится на самой окраине сверхскопления.

Как образовалось это сверхскопление галактик?

Может быть, в результате гравитационного сжатия разреженных масс газа? Нет, наше сверхскопление является гравитационно неустойчивой системой, и поэтому не могло образоваться таким способом. Но, может быть, оно содержит гигантскую скрытую массу? Почему астрономы-теоретики не выдвигают гипотезу о скрытой массе сверхскопления, способной обеспечить его гравитационную устойчивость, как они это делают в случае скоплений галактик? Потому что в данном случае это совершенно бесполезно. Наше сверхскопление не просто гравитационно неустойчивая система. Сверхскопление расширяется. Входящие в него группы и скопления галактик удаляются друг от друга.

Расширение Местного сверхскопления явилось настолько ошеломляющим фактом для астрономов, что было окончательно осознано ими только к концу двадцатого века! Учитывая огромную важность этого явления для понимания эволюции Вселенной, мы рассмотрим его в главе 7, в одной связке с другими, не менее интересными астрономическими открытиями.