Đám cưới hoành tráng của Xử Nữ

Đám cưới Xử Nữ, Siêu đám Virgo, hay Siêu đám Địa phương là một cụm thiên hà không đồng đều bao gồm Đám Xử Nữ, Nhóm Địa phương (gồm Ngân Hà, thiên hà Tiên Nữ) và các nhóm khác. Cụm này chứa hơn 100 nhóm thiên hà với đường kính 33 megaparsec (110 triệu năm ánh sáng) và là một trong hàng triệu siêu đám thiên hà trong vũ trụ quan sát được.

Khám phá

Vào năm 1863, William và John Herschel lần đầu tiên công bố các tinh vân có hình dạng lớn nằm trong chòm sao Thất Nữ (gần cực bắc của thiên hà). Vào những năm 1950, nhà thiên văn học người Mỹ-Pháp Gérard Henri de Vaucouleurs đã đề xuất rằng các hình dạng thiên thể khổng lồ này có thể đại diện cho cấu trúc của các thiên hà lớn, và ông đã giới thiệu thuật ngữ 'Siêu thiên hà Địa phương' vào năm 1953, sau đó đổi thành 'Siêu đám Địa phương' (Local Supercluster - LSC) vào năm 1958. (Harlow Shapley, trong cuốn sách viết năm 1959 Of Stars and Men, đã giới thiệu thuật ngữ Metagalaxy). Các nhà thiên văn học đã tranh luận trong các thập niên 1960 và 1970 về việc liệu Siêu đám Địa phương (LS) có thực sự là một cấu trúc lớn hay chỉ là sự sắp xếp ngẫu nhiên của các thiên hà.

Câu hỏi này đã được giải đáp nhờ các khảo sát dịch chuyển đỏ trên phạm vi rộng thực hiện trong các thập kỷ 1970 và 1980, và chứng minh một cách rõ ràng về sự tập trung của các thiên hà dọc theo mặt phẳng của siêu thiên hà.

Cấu trúc

Trong một bài báo toàn diện xuất bản năm 1982, R. Brent Tully đã trình bày những phát hiện của mình về cấu trúc cơ bản của Siêu đám Địa phương (LS). Nó bao gồm hai thành phần chính: một đĩa gần như phẳng chứa hai phần ba số thiên hà sáng trong siêu đám, và một lớp gần hình cầu chứa phần còn lại. Đĩa này là một elipsoid mỏng (dày khoảng 1 Mpc) với tỷ lệ giữa trục dài và trục ngắn ít nhất là 6:1, có thể lên tới 9:1.

Dữ liệu công bố vào tháng 6 năm 2003 từ kết quả của Khảo sát dịch chuyển đỏ thiên hà trường rộng 2 độ (2dF) đã cho phép các nhà thiên văn so sánh LS với các siêu đám thiên hà khác. LS được xác định là một siêu đám thiên nghèo điển hình (thiếu một lõi có độ tập trung cao) và có kích thước tương đối nhỏ. Nó có một nhóm thiên hà dày đặc ở trung tâm, được bao quanh bởi các sợi thiên hà và các nhóm thiên hà nghèo.

Nhóm Địa phương nằm ở rìa của Siêu đám Địa phương (Siêu đám Xử Nữ) trong một sợi nhỏ kéo dài từ Đám Thiên Lô (Fornax Cluster) đến Đám Xử Nữ (Virgo Cluster). Siêu đám Xử Nữ có thể tích ước lượng gấp khoảng 7.000 lần thể tích của Nhóm Địa phương hoặc gấp 100 tỷ lần thể tích của Ngân Hà.

Phân bố của các thiên hà

Mật độ các thiên hà trong LS giảm theo bình phương khoảng cách từ tâm siêu đám (gần đám Xử Nữ), cho thấy rằng vị trí của đám này không phải là ngẫu nhiên. Trong siêu đám, có những khu vực tập trung lớn các thiên hà sáng (độ sáng lớn hơn cấp sao tuyệt đối -13) phân bố trong một số ít đám mây (các nhóm thiên hà). 98% các thiên hà sáng hơn cấp sao tuyệt đối -13 được tìm thấy trong 11 đám mây sau đây (theo thứ tự số lượng thiên hà sáng giảm dần): đám mây Lạp Khuyển, Siêu đám Xử Nữ, Xử Nữ II (mở rộng về phía nam), Sư Tử II, Xử Nữ III, Cự Tước (NGC 3672), Sư Tử I, Tiểu Sư (NGC 2841), Thiên Long (NGC 5907), Tức Đồng (NGC 2997) và NGC 5643. Trong số các thiên hà sáng nằm trong đĩa, một phần ba thuộc về đám Xử Nữ, phần còn lại phân bố trong đám mây Lạp Khuyển và đám mây Xử Nữ II, cùng với một lượng đáng kể trong Nhóm NGC 5643. Các thiên hà sáng trong vầng (halo) cũng tập trung trong một số ít đám mây (94% trong 7 đám mây). Phân bố này cho thấy 'phần lớn thể tích còn lại trong mặt phẳng siêu thiên hà là các khoảng trống khổng lồ.' Cấu trúc này giống như các bọt xà phòng trong chậu rửa, nơi các đám và siêu đám thiên hà phẳng nhất nằm ở những điểm giao nhau của các bọt, và các bọt đó là các khoảng trống khổng lồ với thể tích gần hình cầu (đường kính khoảng 20-60 Mpc) trong không gian rộng lớn của vũ trụ.

Cấu trúc dạng sợi dài dường như là đặc trưng trên quy mô lớn của vũ trụ. Ví dụ điển hình là Siêu đám Hydra-Centaurus, siêu đám gần nhất với Siêu đám Địa phương (LS), với khoảng cách bắt đầu khoảng 30 Mpc và mở rộng đến 60 Mpc.

Vũ trụ học

Động lực học quy mô lớn

Kể từ cuối những năm 1980, các nhà thiên văn đã nhận ra rằng không chỉ Nhóm Địa phương mà tất cả vật chất trong bán kính ít nhất 50 Mpc đều đang di chuyển theo cùng một hướng lớn với vận tốc khoảng 600 km/giây về phía Đám Củ Xích (Abell 3627) (Nhóm Norma). Lynden-Bell và các cộng sự (1988) đã đặt tên cho hướng di chuyển này là 'Dòng hấp dẫn lớn.' Mặc dù các nhà thiên văn đã tin tưởng vào vận tốc của siêu đám Địa phương, đo so với Bức xạ phông vi sóng vũ trụ (CMB), bản chất của dòng chuyển động lớn này vẫn chưa được hiểu rõ hoàn toàn.

Vật chất tối

Siêu đám Xử Nữ có tổng khối lượng M ≈ 1 x 10M_{Mặt Trời} và tổng độ sáng quang học L ≈ 3 x 10L_{Mặt Trời}. Do đó, tỷ lệ giữa khối lượng và độ sáng của LS là khoảng 300 lần tỷ lệ giữa khối lượng và độ sáng của Mặt Trời, kết quả phù hợp với các đo lường tỷ lệ này ở các siêu đám khác. Những tỷ lệ này là một trong những lý do khiến các nhà thiên văn cho rằng phải tồn tại một lượng lớn vật chất tối trong vũ trụ.

Bản đồ

Biểu đồ

• Vũ trụ quan sát được

Đọc thêm

• Brent Tully: Siêu đám Địa phương, Tạp chí Vật lý Thiên văn, tập 257, trang 389–422 (1982)
• Oscar Monchito: Các siêu đám và Những vấn đề khác, Colton, tập 12, trang 124–118 (1992)
• Lynden-Bell, D.: Quang phổ và độ sáng của các thiên hà hình elip. V - Dòng chảy thiên hà về trung tâm siêu thiên hà mới, Tạp chí Thiên văn học, Phần 1, tập 326, trang 19–49 (Tháng 3 năm 1988)

Liên kết ngoài

• Bản đồ Vũ trụ, một trang web được tạo bởi nhà thiên văn học Richard Powell, trình bày bản đồ của vũ trụ gần gũi của chúng ta ở nhiều tỷ lệ khác nhau (tương tự như các bản đồ trên).