Устойчивость скоплений галактик

1
60
views

Квинтет СтефанаНеожиданные результаты, полученные для тесных групп, заставляют сразу поставить вопрос: а устойчивы ли скопления галактик?

Ни в одном скоплении галактик не известны лучевые скорости всех членов. Однако приближенное значение кинетической энергии скопления можно получить, если измерены лучевые скорости хотя бы части членов скоп­ления и сосчитано общее число членов скопления N. В самом деле, известным уже нам способом можно опре­делить сумму кинетических энергий n членов, для кото­рых измерены лучевые скорости, а затем, умножив эту сумму на N/n, получить кинетическую энергию всего скопления. При этом мы поступим так же, как издатель, желающий узнать число печатных знаков в книге, под­считывающий для этого число знаков на странице и ум­ножающий затем результат на число страниц в книге.

Чтобы вычислить потенциональную энергию скопле­ния, нужно просуммировать взаимную потенциальную энергию всех пар, какие только можно мысленно соста­вить из всех галактик скопления. Число таких пар равно

(1/2)N(N-1)            (1)

     Это выражение, как легко понять, равно, например, числу всех рукопожатий, которыми обменяются N собрав­шихся знакомых, если каждый пожмет руку каждому.

Потенциальная энергия одной пары галактик равна

(Gm1m2)/r                 (2)

    Чтобы ее вычислить для каждой пары, нужно знать и массы галактик и расстояние, их разделяющее. Но мы можем определить только проекцию расстояния, а не само расстояние, которое для каждой пары в отдельности нам неизвестно. Поэтому для вычисления потенциальной энер­гии скопления нужно применить статистический метод. Можно математически вычислить, что среднее значение величины 1/r, обратной расстоянию между двумя точками в однородном шаре, равно (6/(5R))где R — радиус шара. По­этому если использовать это среднее и принять массы всех галактик в скоплении одинаковыми, то потенциаль­ная энергия скопления определится выражением

-((3N(N-1)Gm2)/(5R))                   (3)

    Значение этого выражения для каждого скопления га­лактик нетрудно подсчитать.

Скопление галактикВычисления показали, что во всех скоплениях галак­тик кинетическая энергия больше потенциальной, следо­вательно, нужно сделать вывод, что все скопления неустойчивы, что они разваливаются. Для некоторых скоплений галактик, таких, как скопление в Волосах Вероники или Северной Короне, этот вывод кажется неправдоподоб­ным. Правильная сферическая форма этих скоплений, по­стоянное уплотнение галактик по мере приближения к центру скопления, концентрирование более ярких галак­тик к центру скопления — все это явно свидетельствует о противоположном: об устойчивости, равновесий. Объяснение может быть найдено, если предположить, что в сфе­рических скоплениях галактик имеются значительные массы невидимой материи, например, пыли и газа или дозвездного вещества. Их присутствие увеличит потенци­альную энергию скопления и сделает его устойчивым.

Что касается неправильных скоплений галактик, та­ких, как скопления в Деве или в Печи, то их неустойчи­вость, распад не вызывает сомнений. Превышение кине­тической энергии над потенциальной в них особенно зна­чительно. А строение этих скоплений, напоминающее о хаосе, само подсказывает мысль об их неустойчивости.

Нужно сказать, что неустойчивость и распад не озна­чают обязательно полную неустойчивость и полный рас­пад. Если кинетическая энергия скопления больше его потенциальной энергии, то распад, уход из скопления чле­нов неизбежен. Но после того как из скопления уйдут самые быстродвижущиеся галактики, кинетическая энер­гия скопления уменьшится и может стать меньше потен­циальной энергии — будет достигнута устойчивость. Если закон распределения ско­ростей галактик в скоплении максвелловский — такой же, как закон распределения скоростей у молекул окружающего нас воздуха, то степень распада скопления следую­щим образом зависит от отношения потенциальной энер­гии к кинетической. Если это отношение равно 0,90, то скопление станет устойчивым после того, как из него уй­дут 8% его членов. Если отношение энергий составляет —0,81, то скопление покинут 41% галактик. Если же от­ношение энергий составляет — 0,806 или меньше, то состояние устойчивости никогда не будет достигнуто, скопление распадается полностью.

Скопление галактикВырисовывается следующая общая картина образова­ния и развития скоплений галактик. Скопления формиру­ются одновременно с формированием в них галактик. В ходе этого процесса галактики получают значительные скорости. Если при этом образовавшееся скопление не­достаточно плотное — такое, как скопления в Деве или в

Печи, и потенциальная анергия его недостаточно велика, то оно окажется неустойчивым и начнет распадаться. Распад может быть полным, но может быть и частичным. Может случиться так, что от огромного скопления останется лишь небольшой устойчивый остаток — горстка членов. Если же образовавшееся скопление плотное — такое, как скопления в Волосах Вероники и в Северной Короне, то потенциальная энергия его велика, больше кинетической, оно устойчиво. В результате движений галактик внутри такого скопления достигается правильная форма скопления и устанавливается некоторый закон плотности числа галактик внутри скопления: плотность тем больше, чём ближе место к центру скопления.

 

Приглашаем Вас обсудить данную публикацию на нашем форуме о космосе.

Т.А.Агекян «Звезды, Галактики, Метагалактики» 1981 год. Издание третье, переработаное и дополненое

 

1 КОММЕНТАРИЙ

  1. Утверждать с такой котегоричностью про разбег галактик как минимум преждевременно.Земля так-же в определенный период удаляется от солнца,но как нам известно-это всего-лишь-ОРБИТА! (В теорию о большом взрыве я не верю,уж очень парадоксальная.)Вполне возможно что и галактики имеют свои намного большие орбиты,кривизну которых,нам не дано увидеть.С высоты человеческого роста земля тоже кажется плоской.Вселенная формировалась,да и сейчас этот процесс не завершен,о чем говорят переодические взрывы сверхновых.Вопрос в том:Что взрывается?На видео,(если это не компьютерная графика)зачастую нет объекта который должен рвануть,просто вспышка и разбегающееся облако газа и пыли.Тот же квазар,есть мнение что в результате трения получается луч света,то-бишь ЛАЗЕР,такой мощности что на его пути врятли что могло уцелеть.На снимках хорошо видно укороченность этих лучей как меч Джедая.По моему представлению лучи не исходят из облака газа,все наоборот.Два луча энергии сталкиваются и вреультате образуется стандартная материя(пыль,газ…),при чем именно за счет этого мгновенного расширения газов происходит охлаждение космического пространства. От куда энергия? Возможно существует мир более высоких энергий и скоростей.Скорость света по сравнению с ними это пешеход на скоростном шоссе.Существует связь между квазарами и черными дырами.Первые генерируют в наш мир материю,вторые по принципу колайдера разгоняют и преобразуют вновь материю в энергию высших скоростей.Так как мы можем видеть только отраженный свет от чего-либо,то от черной дыры свет не только не отражается,но и исчезает в никуда.Исходя из этого смею предположить,что для существования мира сверхэнергий,ему нужен сверх холодильник,для утилизации отработанной энергии,и гигантский преобразователь (вещество-энергия),для восстановления или обновления сверхэнергий.Исходя из этого можно предположить,что процесс формирования галактик был,есть и будет.Не большим взрывом,а частным порядком,очевидно по этому галактики имеют свои четкие границы.Возможно есть исключения,но пробой пространства возникает на дальних подступах от уже существующих объектов.Таким образом и происходит процесс расширения.Направление движения всего мироздания по идее должно совпадать.Вот примерно и все.

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here