Астрономы отследили потоки галактик сквозь 700 миллионов световых лет

Все в нашей Вселенной движется, но временные рамки, необходимые для наблюдения движения, часто намного превышают человеческую жизнь.

В крупном исследовании группа астрономов из Института астрономии Гавайского университета (IfA), Университета Мэриленда и Университета Париж-Сакле проследила движение 10 000 галактик и скоплений галактик, доминирующих скоплений материи, в пределах 350 миллионов световых лет. Их движения прослеживаются на протяжении 11,5 миллиардов лет — от происхождения галактик, когда Вселенной было всего 1,5 миллиарда лет, до сегодняшнего дня.

Используя математический метод численных действий, команда вычислила пути на основе текущей яркости и положения галактик, а также их текущего движения от нас. Астрономы учли физику теории Большого взрыва, в том числе идею того, что галактики изначально начинают расширяться друг от друга почти точно со скоростью расширения Хаббла. С течением времени гравитация изменяет движение галактик, так что они не просто расходятся по мере расширения Вселенной, но и стягиваются в нити, стены и скопления, а также опустошают другие области, которые теперь являются пустотами. За эоны времени галактики обычно отклоняются от скорости чистого хаббловского расширения на миллионы световых лет за миллиард лет. В областях с высокой плотностью орбиты галактик могут стать довольно сложными и включать столкновения и слияния.

Рис.1. Сверхскопление Ланиакея, наложенное на орбиты и поверхности плотности массы. Предоставлено: Гавайский университет.

«Мы привлекаем внимание к подробной истории формирования крупномасштабных массовых структур во Вселенной путем обратного проектирования гравитационных взаимодействий, которые их создали», — сказал Эд Шайя, младший научный сотрудник Университета Мэриленда.

Есть несколько особенно интересных обширных областей с высокой плотностью материи и галактик, которые исследуют астрономы. Один из них, «Великий аттрактор», является ядром сверхскопления Ланиакея, огромного сверхскопления галактик, содержащего наш Млечный Путь. Можно увидеть, как галактики текут к месту внутри гнезда из четырех богатых скоплений.

Вторая захватывающая область находится в соседней нити галактик Персей-Рыбы, которая простирается почти на миллиард световых лет и является одной из крупнейших известных структур во Вселенной. Окрестности скопления Девы, ближайшего большого скопления, также видны, и их можно детально изучить, потому что они находятся поблизости.

Рис.2. Срез локальной Вселенной, показывающий орбиты, по которым следуют галактики, выделенные белым цветом, и контуры областей с высокой плотностью, отмеченные оттенками желто-оранжевого. Млечный Путь (в центре), Ядро Великого Аттрактора сверхскопления Ланиакея (слева), Персей-Рыбы (справа). Предоставлено: Гавайский университет.

 «Более 30 лет астрономы считали «Великий аттрактор» основным источником гравитации, который заставляет всю область рядом с нами двигаться с высокой пекулярной скоростью относительно однородного космического расширения, но природа этого источника неясна», — сказал Р. Брент Талли, астроном из IfA, соавтор исследования. «Наши реконструкции орбиты позволили впервые хорошо рассмотреть этот ранее загадочный регион».

По всему пространству орбиты можно проецировать и в будущее. Ускоряющееся расширение Вселенной доминирует над общей картиной, заставляя большинство галактик расходиться. Но некоторое объединения и слияния будут продолжаться в локализованных регионах.

Исследование было принято к публикации в Astrophysical Journal.