Astronomowie wiedzieli już na początku XX wieku o istnieniu innych galaktyk. Pomimo tego, że pierwsze z odkrytych galaktyk były już znane naukowcom, początkowo nazwano je mgławicami, przypisując je naszej galaktyce - Drodze Mlecznej. Naukowcy spekulują, że te mgławice mogą reprezentować oddzielne systemy gwiezdne. Jednak takie hipotezy nie wytrzymały analizy świata naukowego. Wynikało to z niedoskonałości techniki obserwacyjnej.
Eksploracja galaktyki
W 1922 roku estoński astronom Ernst Epik był w stanie obliczyć przybliżoną odległość dzielącą Układ Słoneczny od Mgławicy Andromedy. Dane, które otrzymał astronom, to 0,6 liczb, które mają teraz naukowcy - i jest to jeszcze dokładniejsze obliczenie niż E. Hubble'a. Sam Edwin Hubble w 1924 roku używał największego wówczas teleskopu. Jego średnica wynosiła 254 cm, Hubble dokonywał również obliczeń odległości do Andromedy. Teraz naukowcy mają dokładniejsze dane, które są trzy razy mniejsze niż te wykonane przez Hubble'a - ale i tak ta odległość jest tak duża, że mgławica nie może być częścią naszej galaktyki. Tak więc Mgławica Andromeda stała się pierwszą oddzielną galaktyką.
Gromady galaktyk
Podobnie jak gwiazdy, galaktyki tworzą grupy o różnych rozmiarach. Co więcej, ta właściwość wyraża się w nich w znacznie większym stopniu niż w gwiazdach. Większość gwiazd nie jest częścią gromady, będąc częścią ogólnego pola naszej galaktyki. Grupa galaktyk obejmująca Drogę Mleczną (galaktykę lokalną) liczy 40 galaktyk. Ta grupa jest bardzo powszechna w całym wszechświecie.
Grupa galaktyk dostępnych do obserwacji
Znana część gromady galaktyk nosi nazwę "Metagalaktyka" - można ją obserwować metodami astronomicznymi. W skład Metagalaktyki wchodzi około miliarda galaktyk, których obserwacje są dostępne za pomocą teleskopów. Droga Mleczna to jeden z systemów gwiezdnych, który jest częścią metagalaktyki. Nasza galaktyka i około 1,5 tuzina innych galaktyk są częścią grupy galaktyk zwanej lokalną grupą galaktyk.
Możliwości eksploracji metagalaktyki pojawiły się głównie pod koniec XX wieku. Astronomowie odkryli, że w przestrzeni międzygalaktycznej występuje promieniowanie kosmiczne i elektromagnetyczne, pojedyncze gwiazdy, a także gaz międzygalaktyczny. Dzięki postępowi naukowemu stało się możliwe badanie galaktyk różnych typów - kwazarów, radiogalaktyk.
Właściwości metagalaktyki
Czasami astronomowie lubią nazywać metagalaktykę „Wielkim Wszechświatem”. Wraz z udoskonalaniem technologii i teleskopów coraz więcej z nich staje się dostępnych do obserwacji. Astronomowie myśląże Droga Mleczna i następne 10-15 galaktyk są członkami tej samej gromady galaktyk. W Metagalaktyce bardzo często występują gromady galaktyk, których liczba waha się od 10 do kilkudziesięciu członków. Takie grupy są słabo rozróżnialne przez astronomów z dużych odległości. Powodem jest to, że galaktyki karłowate nie są widoczne, a w takich grupach jest zwykle tylko kilka gigantycznych galaktyk.
Zgodnie z teorią względności Einsteina duże masy mogą zaginać przestrzeń wokół siebie. Dlatego zapisy geometrii Euklidesa w tej przestrzeni nie są uzasadnione. Dopiero w ogromnej skali metagalaktyki można dostrzec różnice między dwoma podejściami naukowymi – mechaniką Newtona i mechaniką Einsteina. W metagalaktyce działa również tak zwane prawo przesunięcia ku czerwieni. Oznacza to, że wszystkie otaczające nas galaktyki oddalają się w różnych kierunkach. Co więcej, im dalej się oddalają, tym większa staje się ich prędkość.
Typy galaktyk według kształtu
Galaktyczne gromady mogą być otwarte lub kuliste. Mogą obejmować dziesiątki, a nawet tysiące różnych galaktyk. Najbliższa nam galaktyka znajduje się w konstelacji Panny i jest oddalona o 10 milionów parseków. Gromady galaktyk, zwane regularnymi, mają kulisty kształt. Tworzące je galaktyki mają tendencję do koncentrowania się w jednym punkcie - centrum gromady galaktyk. Zwykłe klastry mają już wysoką gęstośćgalaktyki, ale w ich centrum koncentracja osiąga maksimum. Jednak regularne gromady również mają różnice, przejawiające się głównie w ich gęstości i różnej liczbie tworzących je galaktyk.
Galaktyki o największej gęstości
Na przykład grupa galaktyk Coma of Veronica wyróżnia się dużą liczbą składników, a galaktyki tworzące Pegaza są gęste. Jest szczególnie wysoko w centralnej części Pegaza. Tutaj gęstość sięga 2 tysięcy galaktyk na 1 megaparsek sześcienny. Sąsiednie galaktyki praktycznie się stykają, a ich gęstość jest prawie 40 tysięcy razy większa niż gęstość w metagalaktyce. Również duża gęstość jest charakterystyczna dla grup galaktyk w Koronie Północnej.
Skąd wzięły się galaktyki?
Do tej pory naukowcy nie potrafią udzielić dokładnej odpowiedzi na to pytanie. Jednak zgodnie z teorią Wielkiego Wybuchu młody wszechświat był pełen wodoru i helu. Z tego gęstego obłoku, pod wpływem ciemnej materii (a następnie sił grawitacyjnych), zaczęły powstawać pierwsze gwiazdy i gromady gwiazd.
Kiedy we wszechświecie pojawiły się pierwsze gwiazdy?
Według niektórych astronomów gwiazdy pojawiły się dość wcześnie – już 30 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Inni są przekonani, że liczba ta wynosi 100 milionów lat. Badania z wykorzystaniem nowoczesnych technologii pokazują, że oprawy powstawały jednocześnie w kilku kawałkach – często liczba ta sięgała nawet setek. Ułatwiły to siły grawitacyjne, które oddziałują na gaz wypełniający Wszechświat. Obłoki gazu wirowały w dyski i stopniowo tworzyły się w nich zagęszczenia, które następnie przekształciły się w gwiazdy. We wczesnym Wszechświecie pierwsze gwiazdy były naprawdę gigantyczne, ponieważ miały dla nich dużo „materiału budowlanego”.
Największa gromada galaktyk odkryta przez astronomów nazywa się SPT-CL J0546-5345. Jego masa jest prawie równa masie 800 bilionów słońc. Naukowcom udało się wykryć gigantyczną galaktykę za pomocą astronomicznego efektu Sunyaeva-Zeldovicha - polega on na tym, że temperatura promieniowania mikrofalowego spada, gdy oddziałuje ono z gigantycznymi obiektami we Wszechświecie. Gromada ta znajduje się 7 miliardów lat świetlnych od nas. Innymi słowy, astronomowie obserwują ją taką, jaka była 7 miliardów lat temu – a to 6,7 miliarda lat po Wielkim Wybuchu.
W odległych przestrzeniach Wszechświata odkryto kolejną gromadę galaktyk, tworzącą oddzielny system kosmiczny - ACT-CL J0102-4915. Astronomowie nazwali tę ogromną grupę galaktyk El Gordo, co po hiszpańsku oznacza „grube”. Jego odległość od Ziemi wynosi 9,7 miliarda lat świetlnych. Masa tej grupy galaktyk przekracza masę Słońca o 3 miliony miliardów.
Włosy Weroniki
Gromada Warkocza to jedna z najbardziej interesujących grup galaktyk w Metagalaktyce. Zawiera około kilku tysięcy galaktyk. Znajdują się one kilkaset milionów lat świetlnych od Drogi Mlecznej. Większośćgalaktyki są eliptyczne. Włosy Weroniki nie wyróżniają się jasnymi gwiazdami - nawet alfa, zwana Tiarą, jest niewielka. W tej konstelacji można zaobserwować gromadę słabo świecących gwiazd „Coma”, co po łacinie oznacza „włosy”. Starożytny grecki uczony Eratostenes nazwał tę gromadę „Włosami Ariadny”. Ptolemeusz przypisał to gromady gwiazd Lwa.
Jedną z najpiękniejszych galaktyk w konstelacji jest NGC 4565, czyli Igła. Z powierzchni naszej planety jest widoczny z boku. Znajduje się 30 milionów lat świetlnych od Słońca. A średnica galaktyki wynosi ponad 100 tysięcy lat świetlnych. We włosach Weroniki znajdują się również dwie oddziałujące galaktyki - NGC 4676, lub, jak ta grupa jest również nazywana, "Myszy". Są usuwane z Ziemi w odległości 300 milionów lat świetlnych. Badania wykazały, że gdy te galaktyki przeszły przez siebie. Naukowcy sugerują, że „Myszy” będą się zderzać więcej niż jeden raz, aż zamienią się w jedną galaktykę.
