Przez prawie wiek astronomowie rozumieli, że Wszechświat jest w stanie ekspansji. Jest to konsekwencja ogólnej teorii względności, a tempo jej wzrostu jest znane jako stała Hubble'a - nazwana tak od człowieka, który pierwszy zauważył to zjawisko. Jednak astronomowie dowiedzieli się również, że wraz z wielkoskalowymi strukturami Wszechświata galaktyki i gromady również zbliżają się do siebie nawzajem.
Przez dziesięciolecia astronomowie starali się śledzić, jak te ruchy zachodziły w trakcie kosmicznej historii. Dzięki staraniom międzynarodowego zespołu astronomów stworzono najbardziej szczegółową mapę dotychczasowych orbit galaktyk w Supergromadzie w Pannie. Ta mapa obejmuje poprzednie ruchy prawie 1400 galaktyk w odległości 100 milionów lat świetlnych przestrzeni, pokazując, jak zmieniło się nasze kosmiczne sąsiedztwo.
Badanie, które szczegółowo opisuje ich badania niedawno pojawiło się w The Astrophysical Journal pod tytułem „Dynamika działania lokalnej supergromady”. Zespół kierowany przez Edwarda J. Shayę z University of Maryland, w skład zespołu wchodzili członkowie Instytutu Astronomii UH, Instytutu Fizyki Racah w Jerozolimie oraz Instytutu Badań Podstawowych Praw Wszechświata (IRFU) w Paryżu.
Na potrzeby badań zespół wykorzystał dane z badań CosmicFlows, serii trzech badań, które obliczyły odległość i prędkość sąsiednich galaktyk w latach 2011-2016. Kilku członków zespołu badawczego wzięło udział w tych badaniach, które następnie w połączeniu z innymi szacunkami odległości i pola grawitacyjnego, aby stworzyć badanie masowego przepływu supergromady w Pannie.
Na tej podstawie udało im się stworzyć modele komputerowe, które obrazowały ruchy prawie 1400 galaktyk w odległości 100 milionów lat świetlnych i w ciągu 13 miliardów lat (zaledwie 800 milionów lat po Wielkim Wybuchu). Jak Brent Tully, astronom z UH Institute of Astronomy i współautor badań, wyjaśnił w komunikacie prasowym UH:
„Po raz pierwszy wizualizujemy nie tylko szczegółową strukturę naszej lokalnej supergromady galaktyk, ale widzimy, jak ta struktura rozwinęła się w historii wszechświata. Analogią jest badanie obecnej geografii Ziemi z ruchu tektoniki płyt. ”
Odkryli, że ich modele dobrze pasują do dzisiejszego przepływu prędkości, co oznacza, że struktury i prędkości, które zaobserwowali w swoich modelach, pasują do tego, co zaobserwowano z galaktyk w dzisiejszych czasach. Ustalili również, że w obrębie mapowanego obszaru kosmicznego głównym atraktorem grawitacyjnym jest Gromada Panny - oddalona o około 50 milionów lat świetlnych i zawierająca od 1300 do 2000 galaktyk.
Co więcej, ich badanie wykazało, że do Gromady Panny w ciągu ostatnich 13 miliardów lat wpadło ponad tysiąc galaktyk, podczas gdy wszystkie galaktyki w odległości 40 milionów lat świetlnych od gromady zostaną ostatecznie schwytane. Obecnie Droga Mleczna leży tuż poza strefą przechwytywania, ale zarówno Droga Mleczna, jak i Galaktyka Andromedy mają się połączyć w ciągu najbliższych 4 miliardów lat.
Gdy to zrobią, los powstałej masywnej galaktyki będzie podobny do reszty galaktyk w obszarze badań. Było to kolejne wynurzenie z badania, w którym zespół ustalił, że te fuzje są jedynie częścią większego schematu. Zasadniczo w obserwowanym obszarze przestrzeni istnieją dwa nadrzędne wzorce przepływu. Na jednej półkuli tego regionu wszystkie galaktyki - w tym Droga Mleczna - płyną w kierunku pojedynczego płaskiego arkusza.
Jednocześnie każda galaktyka w całej objętości przestrzeni zmierza w kierunku atraktorów grawitacyjnych, które znajdują się daleko poza obszarem badań. Ustalili, że te siły zewnętrzne są niczym innym jak Supergromadą Centaura - gromadą setek galaktyk, położoną w odległości około 170 milionów lat świetlnych w gwiazdozbiorze Centaura - i Wielkim Atraktorem.
Wielki Atraktor znajduje się 150 milionów lat świetlnych stąd i jest tajemniczym regionem, którego nie można zobaczyć ze względu na swoje położenie (po przeciwnej stronie Drogi Mlecznej). Jednak od dziesięcioleci naukowcy wiedzą, że nasza galaktyka i inne pobliskie galaktyki zbliżają się do niej. Region ten stanowi także rdzeń supergromady w Laniakea, która rozciąga się na ponad 500 milionów lat świetlnych i zawiera około 100 000 dużych galaktyk.
Krótko mówiąc, gdy Wszechświat jest w stanie ekspansji, dynamika galaktyk i gromad galaktyk wskazuje, że wciąż grawitują one w ciaśniejsze struktury. W naszym kosmicznym sąsiedztwie głównym atraktorem jest Gromada Panny, która wpływa na wszystkie galaktyki w promieniu 40 milionów lat świetlnych. Poza tym to Supergromada Centaura i Wielki Atraktor (jako część większej Supergromady Laniakea) szarpią nas za sznurki.
Poprzez sporządzenie wykresu procesu przyciągania, który miał miejsce w ciągu ostatnich 13 miliardów lat, astronomowie i kosmolodzy są w stanie zobaczyć, jak ewoluował nasz Wszechświat przez większą część swojej historii. Z czasem i ulepszone instrumenty, które są w stanie spojrzeć jeszcze głębiej w kosmos (takie jak Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba), oczekuje się, że będziemy w stanie zbadać jeszcze bardziej w kierunku początku kosmosu.
Zarysowanie, jak zmieniał się nasz Wszechświat w czasie, nie tylko potwierdza nasze modele kosmologiczne i weryfikuje dominujące teorie o tym, jak materia zachowuje się w największej skali (tj. Ogólnej teorii względności). Pozwala także naukowcom przewidywać przyszłość naszego Wszechświata z pewnym stopniem pewności, modelując, w jaki sposób galaktyki i supergromady w końcu połączą się, tworząc jeszcze większe struktury.
Zespół stworzył również film pokazujący wyniki swoich badań, a także interaktywny model, który pozwala użytkownikom badać ramy odniesienia z wielu punktów obserwacyjnych. Koniecznie sprawdź poniższy film i przejdź do strony UH, aby uzyskać dostęp do ich interaktywnego modelu.
