Galaktiku superkopas: definīcija, struktūra un nozīme Visumā

Superkopas ir ļoti lielas mazāku galaktiku grupu un galaktiku kopu kopas. Tās ir vienas no lielākajām zināmajām struktūrām kosmosā un demonstrē, ka galaktiku izvietojums Visumā nav pilnīgi viendabīgs.

Parasti lielākā daļa vai pat visas galaktikas ir saistītas grupās vai kopās: grupās ir daži desmiti galaktiku, kopās - līdz pat vairākiem tūkstošiem. Šīs grupas un kopas, kopā ar izolētām galaktikām, veido vēl plašākas struktūras — superkopas — kuras savukārt iekļaujas pat vēl lielākās sistēmās.

Struktūra un mērogi

Superkopas veido sarežģītu tīklojumu, ko astronomi dēvē par kosmisko "loksni" vai "kompleksu". Šajā tīklā ir:

• Pavedieni – garas, plānas galaktiku joslas;
• Sienas un loksnes – blīvāki, plati izvietojumi galaktiku un kopu;
• Tukšumi (voids) – lieli reģioni ar nelielu galaktiku skaitu;
• Galaktiku mākoņi – lokālas kopu grupas superkopu iekšienē.

Šīs struktūras var stiepties no vairākiem simtiem miljonu līdz vairākiem miljardiem gaismas gadu; dažas īpaši lielas sienas, piemēram, Lielo mūri, sasniedz simtu megaparseku mērogus. Tādas struktūras var aizņemt būtisku daļu no novērojamā Visuma kopējā tilpuma (vietām tiek minēts vairāk nekā 5 %).

Veidošanās un fizika

Superkopu veidošanos nosaka gravitācija, tumšā matērija un sākotnējās blīvuma svārstības pēc Lielā sprādziena. Nelielas blīvuma anoma­lijas kosmiskajā mikroviļņu fona (CMB) laikā ar laiku izauga, piesaistot gāzi, zvaigznes un galaktikas. Tumšā matērija veido “rāmi”, uz kura attīstās redzamā viela, un tāpēc superkopu izvietojums sniedz informāciju par tumšās matērijas un tumšās enerģijas īpašībām.

Īpaši svarīgas iezīmes:

• Galaktiku rotācijas asi un to sakarība ar pavedieniem var dot norādes par sākotnējām kustībām un veidošanās vēsturi.
• Superkopu un tukšumu attiecība, kā arī to izmēri palīdz testēt kosmoloģiskos modeļus un pieļautās kosmoloģiskās konstantēs (piemēram, tumšās enerģijas ietekmi uz Universa izplešanos).

Kā superkopas tiek novērotas un pētītas

Galvenie pētījumu veidi un metodes:

• Redshifta karte (sarkanais nobīde) un plaši galaktiku aptauju dati (piemēram, Sloan Digital Sky Survey) ļauj kartēt trīsdimensiju sadalījumu un atklāt superkopu struktūras.
• Rentgena novērojumi un Sunyaev–Zel'doviča efekts palīdz atrast karstas gāzes klātbūtni galaktiku kopās un klasteros superkopu iekšienē.
• Gravitācijas lensēšana un galaktiku koriģēšanas mērījumi (cosmic shear) sniedz informāciju par tumšās matērijas sadalījumu.
• Numeriskas simulācijas (N-body un hidrodinamiskās simulācijas) palīdz saprast, kā no sākotnējām blīvuma svārstībām izaug šādas liela mēroga struktūras.

Praktiska nozīme kosmoloģijā

Superkopu pētījumi ir svarīgi, jo tie ļauj:

• pārbaudīt kosmoloģiskos modeļus un noteikt parametru vērtības (piemēram, tumšās enerģijas blīvumu);
• izprast tumšās un redzamās matērijas mijiedarbību un sadalījumu lielos mērogos;
• izsekot galaktiku veidošanās un evolūcijas procesiem atkarībā no vides (piem., blīvos klasteros pret tukšumiem);
• pētīt, vai Visuma lielos mērogos pastāv kādas anisotropijas vai negaidītas struktūras, kas varētu norādīt uz jaunu fiziku.

Piemēri un nākotnes pētījumi

Par pazīstamiem piemēriem tiek minētas ļoti plašas sienas un mākoni līdzīgi veidojumi, kuru pētījumi tiek turpināti ar arvien precīzākiem redshifta aptauju datiem. Nākamās paaudzes instrumenti un aptaujas (piem., DESI, Euclid, Vera C. Rubin Observatory/LSST) sniegs daudz plašāku datu apjomu un labākas iespējas kartēt kosmisko tīklu dziļākā un tālākā Visumā.

Superkopas nav tikai interesanta kosmiskā kartes detaļa — tās ir logs uz Visuma vēsturi, tumšās matērijas dabas izpēti un kosmoloģisko parametru noteikšanu. To struktūra, izmēri un sastāvs palīdz saprast, kā no nelielām blīvuma svārstībām radās mūsdienu galaktiku tīklojums, ko mēs novērojam šodien.

Supersavienojumu iekšienē ir lieli kosmosa tukšumi, kuros ir maz galaktiku. Superkopas bieži tiek iedalītas kopu grupās, ko sauc par "galaktiku mākoņiem". Tās var stiepties no vairākiem simtiem miljonu gaismas gadu līdz vairākiem miljardiem gaismas gadu un dažkārt aizņemt vairāk nekā 5 % no novērojamā Visuma.

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir superbāzes?

J: Vai galaktikas ir vienmērīgi izvietotas Visumā?

J: Kas ir grupas un kopas superkopu kontekstā?

J: Kādi ir lielāki kopumi, ko veido grupas, kopas un izolētas galaktikas?

J: Kādas ir lielākas struktūras, ko veido superkopas?

J: Kādu procentu no novērojamā Visuma aizņem šīs lielākās struktūras?

Vai superkopās ir daudz galaktiku?

Meklēt pēc burta