Моделирование движения галактик в Суперкластере

Численная модель течения в Суперкластере была создана на основе системы /37/. Для определения движения галактик мы использовали уравнения (16) и (17) с базой данных AstronomicalData[" DeepSkyObject" ], содержащей угловые координаты, параметры красного смещения, радиальной скорости и расстояния для 13 294 объектов с величиной смещения вплоть до 0.3132. Из этих данных было отобрано 8000 объектов с величиной смещения 0.06 для моделирования течения и 731 объект с известным расстоянием для нахождения постоянной Хаббла. На рис. 1 представлены данные по зависимости радиальной скорости от красного смещения и расстояния — левый и правый рисунок соответственно. Скорость дана в м/с, а расстояние в световых годах. Из этих данных видно, что для нахождения скорости, очевидно, использовалось линейное уравнение (17), а для нахождения расстояния использовались различные методы, что привело к большому рассеянию данных. Считается, что это рассеяние обусловлено пекулярной скоростью объектов /8/.

Рис. 1 Зависимость радиальной скорости объектов от величины красного смещения и от расстояния до объектов в световых годах

Используя вычисленное значение постоянной Хаббла и величину красного смещения, можно определить расстояние до объектов. Зная угловые координаты и расстояние, отобразим все объекты в трехмерное евклидово пространство. На рис. 2 представлена 3D модель Суперкластера в масштабе сотен мегапарсек, в которой каждый объект представлен сферой. На левом рисунке хорошо просматривается горловина, которая как бы делит Суперкластер на две части, что физически обусловлено наличием зоны недоступности для наблюдения из-за того, что часть неба скрыта плоскостью нашей Галактики. Отметим, что полученная структура имеет форму гантели /3/ или бабочки, но не блина, как предполагалось в работах /1−2, 4/ и других.

Существенное различие начинается только в ближней зоне в масштабе 25 мегапарсек — рис. 4. В этом случае проявляются зоны возвратного течения и различные аттракторы, которые являются предметом изучения на основе моделей /4−9/ и других. Отметим, что кластер Девы, который считается местным аттрактором, находится на расстоянии 16.5 мегапарсек от Земли.

Рис. 2 Трехмерная модель Суперкластера в масштабе 500 мегапарсек

Однако при увеличении масштаба в два раза основное течение начинает преобладать во всем объеме — рис. 5. Отметим, что во всех масштабах на рис. 4−5 хорошо просматривается своеобразная форма Суперкластера, которая в стандартных моделях /4−6/ объясняется гравитационной неустойчивостью. С точки зрения модели (2) обычная материя является случайным компонентом, поэтому распределение объектов в Суперкластере является скорее случайным, нежели закономерным — рис. 2. Движение материи обусловлено метрикой (3), поэтому оно представляется как организованное течение во всех масштабах — рис. 3−6. Если бы материя в Суперкластере обладала собственным законом движения, то никакого организованного движения не наблюдалось бы, так как распределение материи не обладает симметрией, а наблюдаемое течение является симметричным в большом масштабе.

Рис. 3 Проекция течения (16) на плоскости куба в масштабе 500, 250 и 125 мегапарсек: во всех масштабах хорошо просматривается радиальное течение (16)

Рис. 4 Течение в ближней зоне в масштабе 25 мегапарсек: хорошо видны зоны возвратного течения, в котором красное смещение сменяется на синее, то есть скорость течения меняет знак. На нижних рисунках показаны изолинии радиальной компоненты скорости (м/с) в зависимости от расстояния в мегапарсеках

Мы, таким образом, показали, что галактический гравитационный потенциал общего вида (12) можно использовать для моделирования движения галактик в кластере. Значительное отклонение реального течения от закона Хаббла (16) в области масштабов 25 мегапарсек свидетельствует, что исходное допущение о виде потенциала во внутренней области в форме (14) нарушено, поэтому следует рассмотреть потенциал общего вида (12). Отметим, что этот потенциал при определенных значениях параметров описывает гравитационное поле в окрестности звезды (потенциал точечной массы), галактики /11/ и кластера (указанное выше решение (16)).

Рис. 5 Изолинии радиальной компоненты скорости (м/с) в зависимости от расстояния в мегапарсеках в проекции на плоскость XZ в масштабе 125 мегапарсек

Следовательно, нами установлено, что квадратичное слагаемое гравитационного потенциала (12) соответствует основному радиальному течению, связанному с расширением Вселенной. Отметим, что потенциал (12) был получен в нашей работе /11/ на основе обработки эмпирических данных для 50 спиральных галактик /38−39/, поэтому его можно рассматривать как результат суммы галактических полей, каждое и которых определяется по методу /11/ путем обработки данных по скорости вращения нейтрального водорода в спиральных галактиках. Поскольку основной вклад на больших масштабах дает квадратичное слагаемое, можно восстановить гравитационный потенциал кластера галактик, используя экспериментальные данные по гравитационным потенциалам и координатам отдельных галактик в виде.

(18).

Здесь — радиус-вектор галактики с номером. Можно предположить, что соответствующие квадратичные и линейные слагаемые возникают в галактическом гравитационном потенциале (12) в результате суммирования полей звездных кластеров и звезд. Это дает, с одной стороны, возможность обнаружения вклада темной материи и темной энергии в динамику Солнечной системы, а, с другой стороны, показывает, что этот вклад является крайне малым и составляет, где — число звезд в нашей Галактике. Если потенциал Галактики представлен только квадратичным слагаемым, то верхняя оценка эффекта выражается через орбитальную скорость Солнца и радиус Галактики в виде м²/с². Столь малый эффект, очевидно, не может быть обнаружен по движению небесных тел в Солнечной системе.