Superklusterit: galaksien jättimäiset kokoelmat ja kosmisen rakenteen merkitys
Superklusterit: galaksien jättimäiset kokoelmat ja filamentit — miten ne paljastavat maailmankaikkeuden rakenteen, Suuren muurin ja kosmisen historian.
Superklusterit ovat jättimäisiä pienempien galaksiryhmien ja galaksiryhmien kokoelmia. Ne ovat yksi kosmoksen suurimmista tunnetuista rakenteista ja muodostavat osan niin kutsutusta kosmisesta verkostosta eli "cosmic webistä". Superklusterit voivat sisältää satoja tai tuhansia galakseja, lukuisia galaksiryhmiä ja klustereita sekä suuria määriä pimeää ainetta ja kuumaa kaasua.
Koko, massa ja rakenne
Superklusterit voivat ulottua useista sadoista miljoonista valovuosista aina kymmeniin miljardeihin valovuosiin. Niiden kokonaismassa vaihtelee, mutta se voi olla arviolta 10^15–10^17 aurinkomassaa tai enemmän, koska suuri osa massasta on näkymätöntä pimeää ainetta. Superklusterit eivät ole yhtenäisiä välttämättä tiiviisti sidottuja kappaleita: osat voivat olla kääntyneitä yhdellä aikaskaalalla ja erkaantua toisiinsa kosmisen laajenemisen vaikutuksesta pitkällä aikavälillä.
Miten ne muodostuvat?
Superklusterit syntyvät alun perin pienistä tiheyserosta varhaisessa maailmankaikkeudessa. Gravitaatio kerää ainetta tiheämpiin alueisiin, joissa muodostuvat ensin galaksiryhmät ja klusterit. Nämä suuremmat yksiköt liittyvät toisiinsa filamenttien ja levyjen avulla, kun universumin rakenne kasvaa hierarkkisesti. Pimeä aine toimii "runkojana": sen tihein klusterointi määrittää baryonisen eli tavallisen aineen ja galaksien sijainnin.
Superklustereiden ja suurempien rakenteiden nimet
Superklustereita yhdistävät vielä suuremmat muodostumat, joita kutsutaan filamenteiksi, komplekseiksi, "seiniksi" tai levyiksi. Esimerkkinä tunnetaan Suuri muuri. Tällaiset rakenteet voivat kattaa huomattavan osan havaittavasta maailmankaikkeudesta; joillakin arvioilla yksittäiset suuret filamentit tai seinämät voivat kattaa useita prosentteja tai yli 5 % havaittavasta universumista riippuen laskentatavasta ja mittakaavasta.
Havainto ja tutkimus
Superklustereita ja niiden rakennetta tutkitaan pääasiassa galaksien punasiirtymien (redshift) perusteella tehdyillä kartoilla, kuten laajoissa galaksi- ja punasiirtymäkartoissa. Lisäksi röntgensäteilyhavainnot paljastavat klustereiden välisen kuuman kaasun, ja galaksien gravitaatiovaikutukset paljastuvat pimeään aineeseen liittyvien sironnan ja liikkeiden kautta. Näin tutkijat voivat arvioida massaa, dynamiikkaa ja kehityshistoriaa.
Tyhjät alueet ja galaksien sijoittuminen
Superklusterien sisällä ja niiden välillä on suuria tyhjiöitä — alueita, joissa on vain vähän galakseja. Nämä tyhjiöt voivat olla satojen miljoonien valovuosien laajuisia. Galaksit esiintyvät useimmiten ryhmissä ja klustereissa; ryhmissä voi olla kymmeniä galakseja ja klustereissa jopa useita tuhansia. Näiden avulla muodostuvat suuremmat "galaksipilvet", jotka muodostavat kosmisen verkoston filamentteineen ja seinämiineen.
Merkitys maailmankaikkeuden ymmärtämiselle
Superklustereiden rakenne ja jakautuminen tarjoavat arvokasta tietoa maailmankaikkeuden alkuperästä ja kehityksestä. Ne heijastavat varhaisia tiheyden vaihteluita ja antavat viitteitä kosmisen laajenemisen sekä pimeän aineen ja energian vaikutuksista. Lisäksi esimerkiksi superklustereihin kuuluvien galaksien pyörimisakselien preferoitu suuntaus voi kertoa galaksien syntymisestä ja ympäristön vaikutuksista universumin varhaisissa vaiheissa.
Käytännön huomioita
Vaikka termi "superklusteri" viittaa selvästi suurempaan rakenteeseen, ei kaikissa tapauksissa ole yksinkertaista sanoa, mitkä osat ovat pysyvästi gravitaation sitomia ja mitkä ajan myötä erkaantuvat kosmisen laajenemisen takia. Tutkimus jatkuu, ja uusien havaintojen myötä kuvamme kosmisesta verkostosta tarkentuu edelleen.
Kartta Maata lähimpänä olevista superjoukoista ja tyhjiöistä.
Abell 901/902 -superjoukko on hieman yli kahden miljardin valovuoden päässä Maasta.
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mitä ovat superklusterit?
A: Superklusterit ovat suuria pienempien galaksiryhmien ja galaksiryhmien kokoelmia, jotka muodostavat joitakin kosmoksen suurimpia tunnettuja rakenteita.
K: Ovatko galaksit jakautuneet tasaisesti maailmankaikkeudessa?
V: Ei, galaksit eivät ole jakautuneet tasaisesti maailmankaikkeudessa.
K: Mitä ovat ryhmät ja klusterit superjoukkojen yhteydessä?
V: Ryhmissä on joitakin kymmeniä galakseja ja klustereissa jopa useita tuhansia galakseja.
K: Mitä ovat ryhmien, klusterien ja yksittäisten galaksien muodostamat suuremmat kokoelmat?
V: Ne muodostavat vielä suurempia kokoelmia, joita kutsutaan superjoukoiksi.
Kysymys: Mitä suurempia rakenteita superjoukot itse muodostavat?
V: Ne muodostavat vielä suurempia rakenteita, joita kutsutaan "filamenteiksi", "komplekseiksi", "seiniksi" tai "levyiksi", kuten Suuri muuri.
K: Kuinka suuren osan havaittavasta maailmankaikkeudesta nämä suuremmat rakenteet kattavat?
V: Ne kattavat yli 5 prosenttia havaittavasta maailmankaikkeudesta.
K: Onko superjoukkojen sisällä monia galakseja?
V: Kyllä, superjoukkojen sisällä on monia galakseja, mutta on myös suuria avaruuden tyhjiöitä, joissa on vain vähän galakseja. Superjoukot jaetaan usein "galaksipilviksi" kutsuttuihin joukkoihin.
Etsiä