Мир галактик

 

В хорошо исследованной области пространства, на расстояниях до 1500 Мпк, находится несколько миллиардов звёздных систем – галактик. Таким образом, наблюдаемая область Вселенной – это прежде всего мир галактик. Большинство галактик входит в состав групп и скоплений, содержащих десятки, сотни и тысячи членов. Наша Галактика принадлежит к Местной группе галактик, которая в свою очередь примыкает к скоплению галактик с центром в направлении созвездия Девы. Скопление галактик в Деве содержит более тысячи членов и имеет размер » 3 Мпк. расстояние до него » 20 Мпк. Месторасположение нашей Галактики таково, что распределение ближайших галактик выглядит анизотропным – с ярко выраженным превышением числа галактик в направлении Девы по сравнению с числом галактик, наблюдаемых в противоположном направлении. Однако эта анизотропия исчезает, по мере перехода к подсчёту всё более слабых и, следовательно, всё более далёких галактик.

 Однородность распределения всех видов материи в Метагалактике подтверждается подсчётами далёких радиоисточников (они равномерно заполняют пространство), малостью пекулярных (т.е. случайных, за вычетом систематических) скоростей галактик, не входящих в группы и скопления, изотропией рентгеновского фонового излучения, которое представляет собой излучение множества дискретных источников. Наконец, наиболее убедительно свидетельствует о крупномасштабной однородности вещества и гравитационного поля высокая степень изотропии реликтового радиоизлучения.

 

Нестационарность Вселенной

 На нестационарность окружающего мира указывает эволюция звёзд и звёздных скоплений, процессы типа взрывов и истечения вещества из звёзд и ядер галактик. Нестационарность наблюдаемой части Вселенной проявляется в её расширении, что установлено по систематическому движению далёких галактик.

 Расширение (нестационарность) Метагалактики было надёжно установлено после того, как американский астроном Э. Хаббл в 1929 г. вывел из данных наблюдений закон пропорциональности между величиной z = Hr/c и расстоянием до далёкой галактики r. Отсюда следует, что чем дальше расположена галактика, тем с большей радиальной (лучевой) скоростью она движется: v = Hr.

 Отсутствие выделенных направлений на небесной сфере особенно надёжно подтверждается изотропией температуры реликтового радиоизлучения. Фотоны реликтового излучения, приходя к нам, покрывают расстояния, в несколько раз превышающие расстояния до далёких галактик, и при этом температура излучения, определённая для разных направлений, оказывается одинаковой с точностью до десятой доли процента.

 

Реликтовое радиоизлучение

 

Микроволновое фоновое излучение Вселенной, которое называется также реликтовым излучением, было открыто в 1965 г. американскими астрономами А. Пензиасом и Р. Вильсоном. От излучения звёзд, галактик и других астрономических источников реликтовое излучение отличается двумя важнейшими свойствами: угловой изотропией, т.е. одинаковой интенсивностью от всех участков неба, и планковской (равновесной) формой спектра. Его температура Т » 3 К. Для космологии важен как сам факт существования фонового радиоизлучения, так и возможность исследования с его помощью физических процессов во Вселенной и её структуры.

 

Интерпретация этого излучения, как сохранившегося от предшествующей плотной и горячей стадии развития Метагалактики (по этой причине оно и было названо реликтовым), являясь совершенно естественной, согласуется с другими экспериментальными и теоретическими сведениями. Планковский характер спектра фонового излучения согласуется с выводом о его реликтовом происхождении, поскольку в процессе расширения Вселенной излучение со спектром, первоначально соответствовавшим закону Планка, остаётся планковским; уменьшается лишь его температура.

 Огромная величина свободного пробега фотонов реликтового излучения (миллиарды световых лет от акта их последнего рассеяния) является причиной, по которой оно стало эффективным средством исследования крупномасштабной структуры Вселенной.