Через сторіччя після того, як астрономи довели існування галактик за межами Молочного Шляху, величезні скупчення галактик відчиняють вікна до сучасних космічних питань.
100 років тому Едвін Габбл здобув переконливі докази існування інших галактик далеко за межами Молочного Шляху. Зображення, вміщене на початку цієї замітки, отримано за допомогою телескопа «Джеміні-Північ» (Gemini North), який разом зі своїм близнюком «Джеміні-Південь» становлять Міжнародну обсерваторію «Джеміні» (International Gemini Observatory). Нею керує Національна дослідницька лабораторія оптичної та інфрачервоної астрономії (National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory, NOIRLab) національного наукового фонду (National Science Foundation, NSF) США. Світлина показує частину величезного скупчення Персея, демонструючи його «острівні Всесвіти» у разючих подробицях. Спостереження за цими об’єктами дають змогу проливати світло не тільки на їхні індивідуальні характеристики, але й на такі космічні таємниці, як темна матерія.
Серед багатьох світлин Всесвіту, які астрономи отримують за допомогою сучасних телескопів, одними з найразючіших є такі зображення. Усіяні незліченними галактиками — кожна незбагненних розмірів — вони роблять очевидними величезний масштаб і багатство космосу. Еліптична галактика NGC 1270, яка займає тут центральне місце, вражає своєю уявною простотою, освітлюючи навколишню темряву. І хоча це може здатися острівцем, що дрейфує в глибокому океані космосу, цей об’єкт є частиною чогось набагато більшого, ніж він сам.
NGC 1270 є лише одним із членів скупчення Персея, групи з тисяч галактик, яка міститься на відстані приблизно 240 мільйонів світлових років від Землі в напрямку сузір’я Персея. Зображення, зроблене за допомогою багатооб’єктного спектрографа «Джеміні» (Gemini Multi-Object Spectrograph, GMOS) на телескопі «Джеміні-Північ», фіксує разючу колекцію галактик у центральній частині цього величезного скупчення.
Дивлячись на такий різноманітний масив, показаний тут з неймовірною чіткістю, є дивним те, що коли NGC 1270 було вперше виявлено в 1863 році, більшість астрономів не визнавали існування інших галактик. Багато з об’єктів, які зараз відомі як галактики, спочатку сприймали як туманності через їхній аморфний хмароподібний вигляд. Ідею про те, що вони є об’єктами такого ж розміру, як Молочний Шлях, або «острівні Всесвіти», як їх назвав Іммануїл Кант, висловлювало кілька астрономів протягом історії, але вони не наводили цьому переконливих доказів. Натомість багато хто вважав, що це менші об’єкти на околиці Молочного Шляху, який, на думку багатьох, був більшою частиною чи заповнював увесь Всесвіт.
Природа цих таємничих об’єктів і розмір Всесвіту були темою знаменитих Великих дебатів астрономії, що відбулися в 1920 р. між астрономами Гебером Кертісом (Heber Curtis) і Гарлоу Шеплі (Harlow Shapley). Питання було неоднозначним до 1924 року, коли Едвін Габбл за допомогою телескопа Гукера в обсерваторії Маунт-Вілсон спостерігав зорі в деяких туманностях, щоб обчислити їхню відстань від Землі. Результати стали вирішальними; зорі лежали далеко за Молочним Шляхом. Уявлення астрономів про космос зазнали різких змін, відтоді він населений незліченною кількістю дивних, далеких галактик, таких же великих і складних, як наша.
З вдосконаленням методів отримання зображень, проникнення все глибше в космічний простір, астрономи мали змогу все ближче й ближче дивитися на ці «острівні Всесвіти», щоб зрозуміти, якими вони можуть бути. Наприклад, дослідники спостерігали потужну електромагнітну енергію, що виходить із центра NGC 1270. Це свідчить про те, що в ньому несамовито споживає речовину надмасивна чорна діра. Таку особливість астрономи спостерігають у приблизно 10 % галактик, і її можна виявити через наявність акреційного диска — інтенсивного вихру матерії, що обертається навколо та поступово поглинається центральною чорною дірою.
Астрономів цікавлять не лише окремі галактики; натяки на багато поточних таємниць лежать у їхніх стосунках і взаємодії одна з одною. Наприклад, факт існування величезних груп, схожих на скупчення Персея, вказує на наявність загадкової речовини, яку астрономи називають темною матерією [1]. Якби не було такого невидимої субстанції з гравітаційню взаємодією, то, на думку астрономів, галактики були б розподілені більш-менш рівномірно в просторі, а не збиралися б у густонаселені скупчення. Сучасні теорії припускають, що невидима павутина темної матерії зближує галактики в місцях перетину своїх колосальних вусиків, де її сила тяжіння найсильніша.
Хоча наявністю темної матерії науковці пояснюють спостережувані космічні структури, природа цієї матерії досі невідома. Дивлячись на зображення, подібні до цього, і розглядаючи кроки, досягнуті в нашому розумінні за минуле століття, ми можемо відчути спокусливий натяк на те, скільки ще може бути відкриттів у наступні десятиліття. Можливо, в подібних зображеннях приховані ключі до наступного великого прориву. Скільки ще ми будемо знати про наш Всесвіт через наступне століття?
Примітки
[1] Відкриття темної матерії в галактиках частково приписують американському астроному Вірі С. Рубін, яка використовувала обертання галактик, щоб зробити висновок про наявність невидимої, але з силою тяжіння матерії, яка утримує їх разом. Вона також стала джерелом натхнення для створення обсерваторії NSF–DOE Vera C. Rubin, яку нині будують в Чилі та яка розпочне роботу в 2025 році.
За інф. з сайту https://noirlab.edu підготував Іван Крячко
