12.10.2022.

Iz knjige "Svemir" Marina Fonovića

Zaputimo li se izvan Mjesne grupe, otkrit ćemo malu skupinu galaksija poznatu kao Stephanov kvintet i u njemu dvije isprepletene galaksije (sl. 31.7.). Pođemo li, međutim, dalje, opazit ćemo mnogo veće skupove. Neki od tih skupova su pravilni, otprilike kuglastog (sfernog) oblika i sadržavaju uglavnom eliptične galaksije. Drugi su nepravilne nakupine većinom nepravilnih i spiralnih galaksija. Sve galaksije jednog skupa povezane su gravitacijom. Poneki skup može sadržavati stotine pa i tisuće galaksija, kao što je, primjerice, nama najbliži veliki galaktički skup u Djevici (Virgo) čije je središte udaljeno od nas 52 milijuna godina svjetlosti.

Nepravilni skup galaksija Djevica je golem, s promjerom od 7 milijuna godina svjetlosti a promatran s naše udaljenosti prekriva dio neba koliko i 200 Mjesečevih površina. Taj skup ima oko 160 velikih galaksija i tisuće manjih. Najistaknutije su među njima tri eliptične galaksije: M 84, M 86 i M 87, koje je još krajem 18. stoljeća u svoj popis unio francuski astronom Charles Messier. Te su galaksije zaista goleme, najveća od njih, M 87, velika je kao čitava naša Mjesna grupa a nalazi se u središtu skupa (sl. 31.8.). Skup Djevica je tako masivan da njegova gravitacija na okupu ne drži samo njegovo mnogobrojno članstvo, nego djeluje sve do naše Mjesne grupe, koju vuče prema sebi. Nepravilni skupovi nemaju lako uočljivu jezgru, približno su iste veličine kao sferni, ali imaju znatno manju masu – najčešće od 10¹² do 10¹⁴ Sunčevih masa.

Sl. 31.8 Skup u Djevici, udaljen 50 milijuna svjetlosnih godina, najbliži nam je veliki skup galaksija. U središnjem dijelu skupa nalaze se tri goleme eliptične galaksije, one su vjerojatno nastale stapanjem i sudarima s manjim galaksijama. Snimio: M. Fonović.

Još dalje, na udaljenosti od oko 290 milijuna svjetlosnih godina, naići ćemo na golemi galaktički skup u zviježđu Berenikina kosa (Coma Berenices). To je nama najbliži sferni skup (sl. 31.9.), u kojem nalazimo više od 30 000 uglavnom eliptičnih i spiralnih S0 galaksija. Promjer skupa je oko 100 milijuna svjetlosnih godina. Čini se da je skup podijeljen u dvije skupine okupljene oko dviju divovskih eliptičnih galaksija. Moguće je da je skup u Berenikinoj kosi nastao davnim stapanjem dvaju otprilike jednako velikih skupova. Slične osobine sastava opažaju se i u drugom sfernom i vrlo gustom skupu u zviježđu zvanom Sjeverna kruna (Corona Borealis).

Sl. 31.9  Galaksije su posebno gusto raspoređene u središtu skupa Berenikina kosa koji sadrži više tisuća velikih galaksija. Skoro sve galaksije u ovom skupu su eliptične. Na fotografiji su posebno uočljive dvije divovske galaksije, obje promjera većeg od 250 000 svjetlosnih godina i mase mnogo veće od bilo koje galaksije u skupu Djevica. Snimka: ISP.

Pravilni skupovi imaju zgusnutu jezgru i dobro uočljivu sfernu strukturu. Vrlo su masivni, mogu imati i do milijun milijardi Sunčevih masa. Zahvaljujući velikom površinskom sjaju opažaju se do udaljenosti od više milijardi godina svjetlosti. U njihovim središtima prevladavaju eliptične galaksije, spiralne galaksije su malobrojne, uočljive samo na periferiji skupa. Takav raspored može biti posljedica čestih sudara među galaksijama tijekom kojih su se negdašnje spiralne galaksije stopile u eliptične. Naime, u sfernim skupovima gdje broj galaksija raste prema središtu slično zgušnjavanju zvijezda u kuglastim skupovima, dolazi do bliskih susreta i sudara među galaksijama.

Tako na primjer u središnjem dijelu skupa Pegaz (Pegasus), galaksije su tako tijesno raspoređene da se gotovo međusobno dodiruju, gustoća unutar skupa 40 000 puta je veća od srednje gustoće u svemirskom prostoru (0,05 galaksija na jedan kubični megaparsek). Vrlo velika gustoća galaksija zapaža se i u središtu skupa Sjeverna Kruna. Prema tome galaksije se u skupovima oblikuju ne samo normalnim, vlastitim razvojem već i sudarnim razvojem. Prilikom sudara galaksija ne sudaraju se zvijezde jer su one veoma razmaknute u odnosu na vlastite dimenzije, nego se sudaraju oblaci međuzvjezdane tvari (sl. 31.10.). S obzirom na to da galaksije pri sudaru izgube svoj plin, postupno nestaju i njihovi spiralni krakovi. Prilikom sudara, u procesu koji se naziva »galaktički kanibalizam« kada se mase galaksija zbrajaju, odnosno jedna galaksija raste na račun druge, u prenatrpanom središnjem području skupa mogu nastati goleme cD eliptične galaksije ponekad s višestrukim jezgrama.

Sl. 31.10 Sudari i stapanja galaksija su česta pojava u svemiru. Na slici vidimo bliski susret dviju skoro jednakih galaksija (NGC 4676) u zviježđu Berenikina kosa. Uslijed sudara galaktičkih oblaka plina dolazi do intenzivnog stvaranja novih zvijezda koje galaksijama daju modru boju. Snimka: NASA/HST

Veći skupovi sadržavaju znatnu količinu međugalaktičke tvari. Ustanovljena je rendgenskim zračenjem koje emitira vrlo vruć međugalaktički ionizirani plin, zagrijan na temperaturu od 10 do 100 milijuna kelvina. Kemijski mu je sastav sličan kemijskom sastavu zvijezda. Iako je plin rijedak jer se prostire na golemom prostoru, bitno pridonosi masi skupa. Iz nekih se galaksija plin izdvaja, time obogaćuje međugalaktički prostor težim elementima, a zatim prelazi na masivnije galaksije. Nije slučajno da se u središtu skupova redovito nađu i najmasivnije galaksije i galaksije najveće aktivnosti. Ipak središnji izvor međugalaktičke tvari predstavljaju već spomenuti sudari galaksija.

Masa skupa određuje se prema brzini gibanja galaksija u odnosu na središte skupa, i iz luminoznosti galaksija. Brzine galaksija u skupu su oko 1000 km/s. Zbraja li se masa skupa iz mase koja se nalazi u vidljivim zvijezdama, najčešće se nalazi masa skupova manja od dinamičke. To ukazuje da su golemi galaktički skupovi, kakav je primjerice skup u Berenikinoj kosi, sazdani uglavnom od materije koja ne emitira nikakvu svjetlost.

Budući da se skupovi galaksija nalaze na golemim udaljenostima od nas, njihove se udaljenosti određuju na osnovi pomaka spektralnih linija prema crvenom, odnosno Hubbleovim zakonom. U određivanju udaljenosti može pomoći činjenica da je apsolutni sjaj najsjajnijih galaksija u svim skupovima približno jednak.

Poznavajući apsolutni sjaj objekta i njegov prividni sjaj na nebu koji je lako izmjeriti, pomoću formule koja povezuje te dvije veličine, nalazimo udaljenost. Slično se za određivanje udaljenosti mogu iskoristiti i eksplozije supernova tipa I.a koje se povremeno opažaju u galaksijama članicama skupa. Prema obliku, skupovi galaksija donekle su slični otvorenim zvjezdanim skupovima, samo što ovdje umjesto zvijezda imamo galaksije. Izrazito gustih skupova usporedivih s kuglastim skupovima zvijezda nema. Granice galaktičkih skupova su prilično neodređene. Jedan od problema prilikom istraživanja nekog skupa galaksija jest taj što se oni često projiciraju jedan na drugi jer se na istom pravcu mogu naći nama bliži i neki znatno udaljeniji skup. Također, možemo govoriti o takozvanom »općem polju galaksija«, čija je gustoća približno jednaka na svim područjima neba, pa i one unose nejasnoće pri određivanju brojnosti članova skupa.

Veleskupovi i beskraj

Što dublje zalazimo u svemir, otkrivamo sve novije skupove galaksija. Kamo god se okrenuli, nailazimo na silne galaksije rasute kao prašina. Gotovo sve se galaksije nalaze u skupovima. Astronomi su otkrili da se i skupovi galaksija udružuju u još veće skupine, koje nazivamo veleskupovima ili superskupovima. Oni su vrlo složena oblika – kao vlakna i uzlovi. Najčešće se sastoje od nekoliko desetaka manjih ili većih skupova, između kojih se mogu naći osamljene galaksije.

Tipičan veleskup rastegnut je u svemirskom prostoru 100 do 300 milijuna svjetlosnih godina. Naša Mjesna grupa galaksija član je Mjesnog veleskupa čiji je promjer oko 100 milijuna svjetlosnih godina. Težište tog golemog sustava je u skupu Djevica a mi smo na njegovom vanjskom dijelu. Mjesni veleskup ima oko 20 000 članova, ne računajući patuljaste galaksije. Sastoji se od 11 glavnih »oblaka« povezanih u plosnati ustroj deset puta veće širine od debljine. Naša Mjesna skupina galaksija pada brzinom od 250 km/s prema središtu Veleskupa.

Najveći veleskupovi, kakav je onaj u čijem je središtu skup Berenikina kosa, promjerom dosežu 350 milijuna svjetlosnih godina. Veleskup Kentaur (Centaurus) je nama najbliži veleskup. To je vrlo dugačak veleskup koji se pruža od nas. Novija istraživanja pokazuju da se i veleskup Kentaur sastoji od dva zasebna skupa koji se nalaze jedan nasuprot drugome.

Veleskupovi nisu izdvojeni u svemiru, već – zajedno s mnogim manjim nakupinama galaksija – oblikuju prostornu mrežu odnosno saće, unutar kojih se nalaze velike praznine – prostor praktički bez galaksija i tvari (sl. 31.11.). Stoga svemir izgleda kao spužva. Najveći veleskupovi smještaju se u uzlove mreže, manji u filamente između uzlova, tj. u »stjenke« prostorne mreže. Veličina oka mreže iznosi 150 do 300 milijuna, a stjenke su debljine 16 milijuna godina svjetlosti. Praznine unutar saća čine oko 90 posto volumena svemira. Najveća dosad pronađena praznina je Praznina Volar (Bootes) promjera 450 milijuna svjetlosnih godina.

Sl. 31.11. Galaksije su udružene u veleskupove, raspoređene u slojeve i vrpce, između kojih su golema prazna prostranstva. Ova karta prikazuje strukturu našeg dijela svemira i položaj Mliječne staze. Preuzeto iz 2MASS Extended Source Catalog

Još jedna velika svemirska struktura sastavljena od galaksija je takozvani Veliki zid (engl. Great Wall). Taj golemi galaktički sustav raspoređen je duž svemirskog prostora veličine oko 500x200x16 milijuna godina svjetlosti a udaljen je od nas oko 330 milijuna godina svjetlosti. Golemost Velikog zida znači i veliku masu, čija gravitacijska sila uzrokuje promjene u gibanju galaksija izvan njega…

Članak je objavljen u Astronomiji broj 29