Уроки. Урок 30. Местная группа галактик

Местная группа галактик
в Википедии     Игорь Дроздовский Местная Группа Галактик

    Пять веков назад, в августе 1519 года, португальский адмирал Фернандо Магеллан отправился в путешествие вокруг света. За время плавания были определены точные размеры Земли, открыта линия перемены дат, а также два небольших туманных облака на небе южных широт, которые сопровождали мореплавателей ясными звездными ночами. И хотя великий флотоводец не догадывался об истинном происхождении этих призрачных сгущений, названных впоследствии Большим и Малым Магеллановыми облаками, именно тогда были открыты первые спутники (галактики) Млечного Пути.
    Совокупность нескольких десятков ближайших галактик, окружающих нашу звездную систему – галактику Млечный Путь. Члены Местной группы движутся друг относительно друга, но при этом связаны взаимным тяготением и поэтому длительное время занимают ограниченное пространство размером около 6 млн. световых лет и существуют отдельно от других подобных групп галактик. Считается, что все члены Местной группы имеют общее происхождение и эволюционируют совместно уже около 13 млрд. лет.
    Галактики Местной группы представляют особый интерес для астрономии, поскольку многие из них, во-первых, могут быть детально изучены, а во-вторых, заметно влияют на нашу Галактику и сами испытывают ее влияние. Местная группа, как и другие соседние с ней группы галактик и более населенные скопления галактик, входит в грандиозное объединение – Местное сверхскопление галактик. Это уплощенная система диаметром около 100 млн. и толщиной около 35 млн.св.лет. Ее центром служит крупное скопление галактик в Деве, удаленное от нас на 50 млн. св. лет.
     Американский астроном Эдвин Хаббл первый обратил внимание, что наша Галактика вместе с несколькими соседними звездными системами образует довольно обособленную группу, которую он назвал Местной группой галактик. В своей книге Мир туманностей (1936г) Хаббл писал, что это «типичная небольшая группа туманностей, изолированная в общем поле от остальных звездных систем». Это подтвердили современные исследования: в Местную группу входит более 60 галактик различного морфологического типа. Доминируют в ней две спиральные системы – Туманность Андромеды (M31 = NGC 224) и Млечный Путь.
     Среди прочих членов Местной группы своей массой и светимостью выделяются два – небольшая спираль в Треугольнике (М 33) и неправильная галактика Большое Магелланово Облако (БМО). За ними в порядке уменьшения светимости следуют неправильные галактики Малое Магелланово Облако (ММО), IC 10, NGC 6822, IC 1613 и WLM, а также два сфероидальных спутника Туманности Андромеды – М 32 и NGC 205. Остальные галактики заметно мельче. Половина массы Местной группы заключена в сфере радиусом около 1 млн. св. лет, а граница группы удалена от ее центра примерно на 3 млн. св. лет. Вблизи этой границы расположены три маленьких системы – Aquarius, Tucana и Sag DIG, принадлежность которых к Местной группе пока остается под вопросом. Отметим, что не только эти, но и многие другие галактики Местной группы носят имена тех созвездий, в которых они наблюдаются, например, Fornax, Draco, Sculptor, Leo I, Leo II и т. д. Большинство из них имеет и другие обозначения по различным каталогам галактик, но обычно астрономы называют их именно так – галактика в Печи (Fornax), система в Драконе (Draco), и т.д.
     В пределах Местного скопления маленькие галактики распределены не вполне хаотично: многие из них тяготеют к большим галактикам – к Млечному Пути и к Туманности Андромеды. Эти две часто называют «родительскими», хотя генетическая связь между большими и маленькими галактиками еще не до конца ясна. Не исключено, что именно маленькие звездные системы служат предками для более крупных. Но в данном случае крупную звездную систему называют «родительской галактикой», исходя из бытовой ассоциации: она как детьми окружена более мелкими галактиками-спутниками. По всей видимости это временное явление и не всегда оно было таким. Согласно работе Gene Byrd'а, Mauri Valtonen'а, Marshall'а McCall'а, и Kimmo Innanen'а (см. Astronomy Vol. 21 No. 11 (Nov 1993):28), Магеллановы Облака и Лев I когда-то принадлежали одной группе с M31, которая сформировалась недалеко от Млечного Пути, но впоследствии удалилась на современное расстояние 725 Мпк. Авторы считают, что галактики из группы IC342/Maffei, особенно IC 342 и Maffei 1 являлись в то время членами группы, до тех пор пока M31 не поглотила одну из карликовых галактик, входящих в эту группу (которая могла дать известное второе ядро в центре M31) от 5 до 10 млрд. лет назад. В результате такого слияния галактики IC 342 и Maffei 1 были выброшены из подгруппы, а упомянутые выше 3 карликовые галактики сошли с орбит вокруг M31.
     Население Местной группы не очень разнообразно: в нем представлены спиральные, неправильные и карликовые галактики, что типично для таких небольших и не очень плотных коллективов. В Местной группе отсутствуют крупные эллиптические галактики, которые можно найти в более богатых скоплениях. Единственная настоящая эллиптическая галактика – М 32, близкий спутник Туманности Андромеды. Остальные сфероидальные (тип Sph) и карликовые сфероидальные (dSph) галактики не являются настоящими эллиптическими системами, поскольку они не очень плотны, слабо концентрированы к центру, содержат межзвездный газ и молодые звезды.
  • Число членов: более 50;
  • Радиус половины массы: Rh=350 кпк;
  • Радиус поверхность нулевой скорости, которая определяет "границу" МГ: Ro=1.18±0.15 Мпк;
  • Полная масса МГ: MLG=(2.3±0.6)x1012 Msun;
  • Полная светимость МГ: MV=-22.0:
  • Масса/светимость: M/LV=44±12Msun/Lsun
  • Скорость Солнца по отношению к МГ: 306±18 км/с,
  • по направлению к апексу: l=99o±5o и b=-4o±4o;
  • Дисперсия скоростей ее членов: 61±8 км/с
  • Функция светимостей в МГ имеет наклон: -1.1±0.1
Система Галактика NGC, IC Тип l  b     Диаметр Расстояние, кпк Видимая звездная величина m Абсолютная звездная величина M Скорость вращения, км/с Масса, M¤
угловой линейный, кпк
Млечный Путь 1 Галактика   SAB(s)bc I-II             –18,8   2,5•1011
2 Большое Магелланово Облако   SBm 280 –33 460 7 52 0,1 –18,7 95 1,0•1010
3 Малое Магелланово Облако   SBm 330 –45 150 3 63 2,4 –16,7   1,99•109
4 Система Малой Медведицы (карлик) UMi dw  DDO 199  dE4 104 45 30.2x19.1   67   –9,0   1,0•105
5 Система в Печи (карлик)   E 237 –66 40 2 170 7,0 –13,0   1,99•107
6 Система в Драконе (карлик) Dra dw  DDO 208 dE0 pec 86 35 35.5x24.4   76   –8,5   1,0•105
7 Лев I (карлик)   dE3 226 49 9.8x7.4 1 270   –11,0   3,98•106
8 Лев II (карлик)   dE0 pec  220 67 12.0x11.0 1 215   –9,5   1,0•106
9 Система в Скульптуре (карлик)   E 285 –83 30 1 85 7,0 –12,0   3,16•106
10 Дракон (карлик)                      
11 Орион (пигмей)             80        
12 Козерог (пигмей)             70        
13 Волосы Вероники           0,06          
14 Геркулес           0,3          
15 Гончие Псы II                      
16 Лев III                      
17 Лев IV                      
18 Стрелец карлик dSph         78        
19 Стрелец DEG   dE7         24        
20 SMC 292 SB(s)m pec      320x185   58        
21 Scl dSph E351-G30  dE3 pec      39.8x30.9   84        
22 Sex dw    dE3         87        
23 For dw  E356-G04  dE4     17.0x12.6   140        
24 LMC E056-G115 SB(s)m     645x550   55        
25 Car dw  E206-G220  dE3     23.4x15.5   100        
26 2 карликовые             185        
Туманность Андромеды 1 M31 224 SA(s)b 121 –22 190x60 16 725 3,5 –21,1 280 3,16•1011
2 M32 221 E 2 121 –22 8.7x6.5 1 725 8,2 –16,3   3,16•109
3 М 110 205 E5 pec 121 –21 21.9x11.0 2 725 8,2 –16,3   7,94•109
4 Андромеда I карлик dE3 pec     2.5x2.5   810        
5 Андромеда II карлик E     3.6x2.52   680        
6 Андромеда III карлик dSph     4.5x3.0   760        
7 Андромеда IV                      
8 Андромеда V   dSph         810        
9 Кассиопея 187           600       1,5•108
10   185 dE3 pec + Sy  121 –14 11.7x10.0 1 620 9,4 –15,2   1,0•109
11 Кассиопея 147 Ep 120 –14 13.2x7.8 1 660 9,6 –14,8   1,0•109
12   6882 Ir                  
13   IC1613 Ir V     16.2x14.5 3 720 9,1      
14 LGS3 карлик dSph-dIrr     2x2    810        
15 WLM    IB(s)m IV-V     11.5x4.0   950        
16 IC 10    IBm?     6.3x5.1   660        
17 Cetus   dSph         775        
18 Scl dw Irr  E349-G31  dIBm     1.1x0.9            
19 Phe dw  E245-G07  IAm     4.9x4.1   417        
20 Leo A  DDO 69 IBm V     5.1x3.1   690        
21 Aqr dw  DDO 210  Im V     2.2x1.1   950        
22   IC5152 IAB(s)m IV      5.2x3.2   950        
23 Tuc dw    dE5     2.9x1.2   830        
24 Pegasus DIG DDO 216 Im V     5.0x2.7   760        
25 Pegasus DEG AndVI dSph     4.0x2.0   780        
26 Кассиопея Dw And VII  dSph     2.5x2.0   690        
 Треугольник 1  M33 598 SA(s)cd II-III  134 –31 70.8x41.7 6 795 5,7 –18,8 104 1,25•1010
Одиночки 1 Кит IC 1613 Ir I 130 –61 12 1 740 9,6 –14,8 60 2,5•108
2 Стрелец (Barnard's) 6 822 IB(s)m IV-V 25 –18 15.5x13.5 2 540 8,6 –15,6 110 3,16•108
3 ИК галактика Маффей IC 1805 SO 136 –1 0,5   1 000 11 –20,0   1,99•1011
М31 М33 БМО ММО
    В ходе последнего десятилетия с помощью нового поколения цифровых камер было обнаружено множество новых звёздных потоков и ответвлений, одни из которых вполне могут оказаться компаньонами Млечного пути, а другие - принадлежать либо к карликовой галактике Стрельца, либо к другим малым галактикам. Открытия, сделанные ранее в рамках проекта SDSS, показывают, что звёздное кольцо, окружающее нашу галактику может быть частью другой исчезнувшей галактики. Так например участники проекта Sloan Digital Sky Survey (SDSS) обнаружили в январе 2006 года огромную, но в тоже время очень непрочную структуру, включающую в себя 100 тысяч звёзд. Она находится в пределах Млечного Пути на расстоянии 76000 световых лет от Земли и в 42000 световых лет от центра Галактики. Однако в Млечный Путь эта структура не вписывается по ряду параметров - у неё нет ни приплюснутого диска, ни скопления молодых звёзд в центре, ни звёздного "ореола". Она взмывается над плоскостью Млечного пути. Его источником, как предполагается, является звездное скопление NGS 5466, насчитывающее приблизительно 50 тысяч звезд. Астрономы полагают, что эту структуру стоит считать новой карликовой галактикой, которая граничит с нашей и она является сегодня самым близким соседом нашей Галактики.
    Группа исследователей из Sloan Digital Sky Survey (SDSS-II) сообщила в январе 2007 года об открытии восьми (фото справа) новых карликовых галактик, семь из которых обращаются возле Млечного Пути. Объекты имеют сходство с системами, которые поглотил Млечный Путь миллиарды лет назад. Обнаруженные карликовые галактики попали под гравитационное поле Млечного Пути, в конечном итоге они сольются с нашей Галактикой. Карликовые галактики содержат несколько миллионов звезд. Эти объекты меньше по размеру и более тусклые, чем известные ранее. Некоторые из них близки к распаду из-за гравитационной силы Млечного Пути. Согласно расчетам ученых, в группе галактик Local Group, в которую входит и Млечный Путь, находятся десятки сотен карликовых галактик, которые еще предстоит найти.

    Ближайшие соседи Местной группы из местного сверскопления – такие же небольшие скопления галактик. Одно из них, наблюдаемое в направлении созвездий Насос и Секстант, удалено от центра Местной группы на 5,5 млн. св. лет. Группа небольших галактик в Скульпторе удалена на 8 млн. св. лет, а другая известная группа, включающая крупную спираль М 81 и взаимодействующую с ней галактику с интенсивным звездообразованием М 82, удалена на 11 млн. св. лет. Членов группы Насоса-Секстанта по причине их близости к нам одно время причисляли к Местной группе галактик. Но изучив движение ее главных членов – небольших галактик NGC 3109, Насос, Секстант А и Секстант В, специалисты заключили, что это самостоятельная группа, медленно удаляющаяся от Местной группы.

Группы галактик, ближайших к Местной Группе (некоторые)

Группа Расстояние, кпс Число членов Главные члены
Группа южного галактического полюса (группа Скульптора) 1750 6 NGC 253, M 55
Большой Медведицы (М 81) 3500 53
 
M 81, M 82, NGC 3077, NGC 2976, NGC 2403
Гончих Псов 4300 ок. 50 NGC 4395, NGC 4449, NGC 4244, NGC 4144, NGC 4214
Центавра (NGC 5128) 3400 11 Центавр A, NGC 5253, M 83
IC 342/Maffei 2300 12 IC 342, Maffei 1, Maffei 2, Dwingeloo 1
Лев 1 (М96)     M95, M96 и M105,  NGC 3384
Триплет Льва (M66)    

M65, M66  и NGC 3628

NGC 5236 4200 8

NGC5236,  NGC 5253, NGC 5236, NGC 5264

Дракона
 
  >20 NGC 5866, M102,  NGC 5907, NGC 5879
Местная   >60 Галактика, M 31
Скопление Число галактик l b Диаметр Расстояние, Мпк Число галактик на 1 Мпк3 Скорость вращения vrot, км/с Красное смещение z
Дева 2 500 284° +74° 12° 19 500 1 180 0,004
Пегас I 100 86 –48 1 65 1 100 3 700 0,013
Рыбы 100 128 –29 10 66 250 5 000 0,017
Рак 150 202 +29 3 80 500 4 800 0,016
Персей 500 150 –14 4 97 300 5 400 0,018
Волосы Вероники 800 80 +88 4 113 40 6 700 0,022
Большая Медведица III 90 152 +64 0,7 132 200    
Геркулес 300 31 +44 0,1 175   10 300 0,034
Пегас II   84 –47       12 800 0,043
Скопление A 400 144 –78 0,9 240 200 15 800 0,053
Центавр 300 313 +31 2 250 10    
Большая Медведица I 300 140 +58 0,7 270 100 15 400 0,051
Лев 300 232 +53 0,6 310 200 19 500 0,065
Близнецы 200 182 +19 0,5 350 100 23 300 0,078
Северная корона 400 41 +56 0,5 350 250 21 600 0,072
Скопление B 300 345 –55 0,6 330 200    
Волопас 150 50 +67 0,3 650 100 39 400 0,131
Большая Медведица II 200 149 +54 0,2 680 400 41 000 0,137
Гидра   226 +30   1 000   60 600 0,201

Список групп и скоплений в сверхскоплении Девы (местное сверхскопление)

В порядке убывания числа галактик большого видимого размера:

Скопление Эридана (некоторые считают частью скопления Печь)
Скопление Девы II (скопление NGC 4697)
Группа M83 (Центавр А или группа NGC 5128)
Скопление Льва I (группа M96, включающая в себя группу M66)
Группа M101 (в том числе группа M51)
Скопление Девы III (группа NGC 5364)
Скопление Льва II (очень большое, но отдалённое)