Структура Вселенной

В начале XX в. Весто Слайфер изучал небо в обсерватории Ловелла во Флагстаффе, штат Аризона. Её директор, Персиваль Ловелл, интересовался поисками планет вокруг других звёзд и считал, что спиральные туманности, которые открывали в то время, могли быть звёздами с новыми системами планет, формирующимися вокруг них.

Чтобы проверить эту теорию, Ловелл предложил Слайферу изучить химический состав спиральной туманности с помощью спектрографа, который разлагает свет в спектр. Используя 600-миллиметровый телескоп-рефрактор, Слайфер в течение двух ночей собрал достаточно света для спектра всего лишь одной туманности. Результат привёл его в недоумение: все спектры показывали сильный сдвиг в красную сторону.

Только работа Эдвина Хаббла в обсерватории Маунт-Вилсон раскрыла загадку этого красного смещения. Имея в своём распоряжении 2.5-метровый рефлектор, Эдвин Хаббл и Милтон Хьюмасон получили настолько чёткие фотографии соседней спиральной туманности, что к 1924 г. стало возможно разделить её на отдельные звезды.

В 1929 г. Хаббл показал, что красное смещение свидетельствует о том, что галактики удаляются от нас со скоростью сотни тысяч километров в секунду.

Из своих наблюдений Хаббл заключил, что более тусклые и поэтому, вероятно, более далёкие галактики показывают большее красное смещение. Поэтому закон Хаббла гласит, что красное смещение галактик увеличивается пропорционально их расстоянию от нас. Измерение красного смещения позволяет определять расстояния во Вселенной.

Распределение галактик

Вскоре после того, как Хаббл предположил, что Вселенная расширяется, он заявил, что галактики распределены равномерно. Для доказательства этого астроном сфотографировал множество небольших участков неба при помощи все того же 2,5-метрового рефлектора. За исключением области в окрестностях Млечного Пути, где пыль загораживала галактики, названной им зоной избегания, он повсюду обнаружил примерно одинаковое число галактик.

Другие космологи не согласились с Хабблом. Харлоу Шепли и Аделаида Эймс заметили значительную неоднородность в распределении галактик по небу. В некоторых районах их оказалось много, в других — относительно мало. Клайд Томбо, открывший Плутон в 1930 г. подтвердил данные Шепли и Эймс и продвинулся дальше, обнаружив в 1937 г. скопление сотен галактик в созвездиях Андромеды и Персея.

Ещё большего удалось достичь при создании Паломарского обзора неба с 1,2-метровым телескопом Шмидта. Используя его прекрасные фотографические возможности, Джордж Эйбелл показал, что галактики образуют скопления и сверхскопления.

Местная группа галактик

Млечный Путь и галактика Андромеды — самые крупные представители небольшой группы из 30 галактик, называемой Местной группой галактик. Это скопление является частью сверхскопления галактик, другие члены которого можно наблюдать в созвездиях Волос Вероники и Девы.

Теперь известны и другие сверхскопления, разбросанные по Вселенной, но существуют ли скопления сверхскоплений? Недавние наблюдения в мощные телескопы не дают основания так думать. Сверхскопления образуют в космосе огромные ячеистые структуры с обширными пустотами между ними. Эти гигантские расширяющиеся образования расходятся в процессе расширения Вселенной. Галактики в скоплениях связаны силами притяжения, но расширение Вселенной неудержимо удаляет скопления друг от друга.

Гравитационные линзы

Гравитационная линза — это массивное тело (планета, звезда) или система тел (галактика, скопление галактик, скопление тёмной материи), искривляющая своим гравитационным полем направление распространения электромагнитного излучения, подобно тому, как искривляет световой луч обычная линза.


В конце 1970-х гг. на фотографиях Паломарского обзора неба были обнаружены два одинаковых квазара, между которыми находилась тусклая, но очень массивная галактика. Галактика и квазар проиллюстрировали положение общей теории относительности Эйнштейна о том, что источники гравитации могут искривлять луч света. Притяжение галактики играет роль линзы, преломляя свет далёкого квазара таким образом, что он «раздваивается». Были открыты ещё более необычные случаи. Галактики могут быть расположены так, что на снимках далёкие объекты превращаются в арки и даже кольца. В одном случае далёкий квазар предстал в виде так называемого креста Эйнштейна, образованного из четырёх изображений.

Видео — структура Вселенной: