Учёные наконец объяснили давний космологический феномен: практически все крупные галактики во Вселенной удаляются от Млечного Пути, но исключением является только одна — Андромеда, которая движется навстречу нам. Причина этого явления, как показали новые исследования на основе компьютерных космологических симуляций, кроется в распределении массы, включая тёмную материю, вокруг нашей локальной группы галактик. Эти результаты помогают не только интерпретировать наблюдаемые движения галактик, но и согласовать их с фундаментальной космологической моделью расширяющейся Вселенной.
Общий фон: расширение Вселенной и закон Хаббла
Согласно закону Хаббла, опубликованному в 1929 году, наблюдаемому астрономом Эдвином Хабблом, Вселенная расширяется: удалённые галактики демонстрируют красное смещение своих спектров, а скорость удаления прямо пропорциональна расстоянию до них. Это означает, что, в целом, чем дальше галактика от нас, тем быстрее она от нас удаляется.
Это явление называют «потоком Хаббла» — оно наблюдается в масштабах Вселенной, выходящих за пределы гравитационного влияния отдельных галактик или их групп.
Локальная группа и движение Андромеды
Локальная группа — это скопление галактик, включающее Млечный Путь, Андромеду (M31), галактику Треугольника (M33) и десятки более мелких спутников. В масштабе этой группы взаимная гравитация доминирует над космическим расширением, поэтому некоторые галактики в ней могут иметь нестандартные движения.
Самая близкая к нам крупная галактика — Андромеда, на расстоянии около 2,5 млн световых лет — движется навстречу Млечному Пути с относительной скоростью примерно 110 км/с (≈68 миль/с), что фиксируется по голубому смещению спектра её света.
Такое движение не противоречит закону Хаббла: на небольших расстояниях, где гравитационные взаимодействия сильны, локальные эффекты способны перекрывать общее расширение пространства.
Почему другие крупные галактики удаляются
Большинство галактик за пределами Локальной группы подчинились общему движению расширяющейся Вселенной: они удаляются от Млечного Пути с скоростью, которая растёт с расстоянием. Новые исследования показали, что распределение массы (как видимой, так и темной материи) вне Локальной группы не является равномерным, а представляет собой обширный, плоский слой, растянутый на десятки миллионов световых лет.
Компьютерные симуляции, воссоздающие развитие локальной Вселенной с учётом наблюдаемого распределения массы и галактик, выявили, что:
- Гравитация плоского слоя массы, включающего тёмную материю и галактики вокруг Локальной группы, скорректировала скорости отдалённых галактик.
- Эта структура действовала так, что окружающие галактики получали дополнительное выбрасывающее ускорение, компенсируя притяжение Млечного Пути и Андромеды.
- Результат: галактики вне ~8 млн световых лет от нас движутся быстрее, чем ожидалось по простому закону Хаббла, из-за того, что гравитационное влияние нашей группы частично компенсируется внешними массами.
Таким образом, гравитационное влияние внешнего «плоского» массива материи в значительной степени определяет движение соседних крупномасштабных объектов.
Роль космических пустот
Симуляции также подтвердили, что вокруг Локальной группы существуют обширные космические пустоты (области крайне низкой плотности материи). Эти пустоты расширяются быстрее средней скорости расширения Вселенной и выталкивают материю в окружающие «стены» космической структуры.
Это означает, что галактики, расположенные в пределах плоских структур и «стен» космической сети, получают ускорение от общей динамики распределения массы — в то время как внутри пустот движение направлено в сторону внешних плотных областей.
Интеграция наблюдений и моделей
Результаты симуляций и наблюдений показывают:
- движение Андромеды к Млечному Пути определяется локальным гравитационным взаимодействием внутри Локальной группы;
- удаление других крупных галактик — результат совокупного влияния космического расширения и распределённой массы вне Локальной группы;
- общая картина согласуется с современной космологической моделью ΛCDM (лямбда-холодная тёмная материя), в которой тёмная энергия и тёмная материя играют ключевые роли в крупномасштабной динамике Вселенной.
Это согласование наблюдаемых скоростей галактик с теоретическими симуляциями является важным шагом в понимании того, как локальные структуры (галактики, группы галактик, тёмная материя) взаимодействуют с общим расширением Вселенной.
Итоги
- Согласно закону Хаббла, во Вселенной большинство галактик удаляются друг от друга, и это наблюдается в масштабах, превышающих размеры локальных галактических групп.
- Андромеда остаётся уникальной крупной галактикой, движущейся к нам, благодаря силе взаимного гравитационного притяжения с Млечным Пути внутри Локальной группы.
- Другие крупные галактики удаляются, потому что они находятся вне области доминирующего гравитационного влияния Локальной группы и подчинены как космическому расширению, так и влиянию распределённой массы вокруг неё.
- Моделирование локального космоса подтвердило, что структура распределения тёмной матери и видимой массы на расстоянии десятков миллионов световых лет определяет эти движения.
Источники:
Статья создана по материалам LiveScience.com
