Maailmankaikkeuden suuret rakenteet (osa 1)

Juha Ojanperä:

Kevättaivas on hyvää aikaa galaksien ja galaksijoukkojen havaitsemiselle! Maalis-huhtikuun taivaalla ovat näkyvissä muun muassa Neitsyen ja Coman suuret galaksijoukot, joista erityisesti ensiksi mainittu sisältää useita harrastajallekin tuttuja galakseja. Vaan millaisia suuren mittakaavan rakenteita nämä galaksijoukot muodostavat? Entä miten nämä suurrakenteet ovat nähtävissä Suomen taivaalla?

Galaksit ovat maailmankaikkeuden perusrakennuspalikoita. Galaksit jaetaan muotonsa perusteella kolmeen päätyyppiin: spiraali-, ellipsi- ja epäsäännöllisiin galakseihin. Erään arvion mukaa näkyvässä maailmankaikkeudessa olisi peräti 170 miljardia galaksia!¹

Galaksit muodostavat painovoiman koossa pitämiä pieniä ryhmiä ja isompia joukkoja. Näitä ryhmien ja joukkojen muodostamia suurempia kokonaisuuksia kutsutaan superjoukoiksi. Nämä superjoukot puolestaan muodostavat vielä suurempia, seinämiksi kutsuttuja rakenteita. Seinämien välillä on suuria tyhjiä alueita eli kuplia, joissa ei ole käytännössä ollenkaan galakseja. Nämä seinämät ja kuplat muodostavat maailmankaikkeuden suuren mittakaavan rakenteen, joka muistuttaa hieman saippuakuplien muodostamaa vaahtoa. Nämä superjoukkojen muodostamat seinämät ovat maailmankaikkeuden kaikkein suurimpia tunnettuja rakenteita!

Superjoukot

Eräitä lähimaailmankaikkeutemme superjoukkoja:

• Neitsyen superjoukko eli Paikallinen superjoukko
• Vesikäärmeen-Kentaurin superjoukko
• Coman superjoukko
• Herkuleen superjoukot
• Leijonan superjoukko
• Käärmeenkantajan superjoukko
• Perseuksen-Kalojen superjoukko
• Riikinkukon-Intiaanin superjoukko
• Kuvanveistäjän superjoukot
• Shapleyn superjoukko
• Kalojen-Valaan superjoukko
• Karhunvartijan superjoukko
• Heilurikellon superjoukko
• Pohjan kruunun superjoukko

Artikkelisarjan ensimmäisessä osassa käsittelen Neitsyen, Vesikäärmeen-Kentaurin ja Coman superjoukkoja (kuva 1.).

Neitsyen superjoukko

Oma Linnunratamme kuuluu niin sanottuun Paikalliseen ryhmään, joka on pieni, muutaman galaksin muodostama ryhmä. Ryhmässä on kolme suurta galaksia ja useampia kymmeniä kääpiögalakseja. Kosmisessa lähinaapurustossamme lähin iso galaksijoukko on Neitsyen eli Virgon galaksijoukko 50 miljoonan valovuoden päässä meistä². Joukossa on noin 1000 galaksia, joista 90% on kääpiögalakseja. Isoja galakseja joukossa on 160 kappaletta³. Virgon galaksijoukko muodostaa yhdessä Paikallisen ryhmän ja useamman muun galaksiryhmän ja joukon kanssa Neitsyen- eli Virgon superjoukon, josta käytetään myös nimitystä Paikallinen superjoukko (kuva 3.).

Neitsyen superjoukko on muihin superjoukkoihin verrattuna suhteellisen pieni, eikä siinä ole havaittavissa ydintihentymää. Superjoukko on muodoltaan pitkulainen, litteä ellipsoidi. Neitsyen galaksijoukko on superjoukkonsa ainoa suuri galaksijoukko. Tämän joukon ympärillä on galaksien muodostamia filamentteja ja pieniä galaksiryhmiä. Oma Paikallinen ryhmämme sijaitsee Neitsyen superjoukon laitamilla eräässä galaksien muodostamassa filamentissa, joka ulottuu Sulatusuunin ryhmästä (Fornax cluster) kohti Neitsyen joukkoa (Virgo cluster).

Monet Neitsyen superjoukkoon kuuluvista galaksiryhmistä ovat hyvin havaittavissa myös Suomen taivaalla. Erityisesti suuri Neitsyen galaksijoukko on hyvin näkyissä kevään aikana. Galaksijoukossa sijaitsee useita kirkkaita Messierin luettelon galakseja, jotka ovat hyvin havaittavissa jo pienelläkin harrastajan kaukoputkella (kuva 2.).

Vesikäärmeen-Kentaurin superjoukko

Lähin superjoukko oman Paikallisen superjoukkomme ulkopuolella on Vesikäärmeen-Kentaurin superjoukko noin 150-200 miljoonan valovuoden etäisyydellä meistä. Superjoukko jakautuu kahteen erilliseen osaan, Vesikäärmeen- ja Kentaurin superjoukkoihin. Tämä kahden superjoukon muodostama kokonaisuus koostuu useista suurista galaksijoukoista, jotka sijaitsevat Vesikäärmeen, Kentaurin ja Kulmaviivottimen tähdistöjen alueella.

Kentaurin alueella näistä sijaitsevat Abell 3526, 3565, 3574 ja 3581. Näistä suurin on Abell 3526 mikä tunnetaan myös Kentaurin galaksijoukkona. Näiden lisäksi tähän superjoukkoon kuuluvat myös Vesikäärmeen alueella sijaitseva Abell 1060 (Vesikäärmeen galaksijoukko) sekä Kulmaviivottimen galaksijoukko Abell 3627, joka sijaitsee 68 megaparsekin eli 222 miljoonan valovuoden etäisyydellä meistä⁴. Kulmaviivottimen galaksijoukon massaksi on arvioitu 10¹⁵ Auringon massaa⁵. Edellä mainittujen joukkojen lisäksi superjoukkoon kuuluu myös lukuisia pienempiä galaksiryhmiä.

Massiivinen Kulmaviivottimen galaksijoukko aiheuttaa lähimaailmankaikkeudessamme havaittavan painovoima-anomalian, joka tunnetaan nimellä Suuri attraktori⁶. Suuri attraktori vetää puoleensa kaikkia galaksiryhmiä ja -joukkoja 115 miljoonan valovuoden säteellä ja näinollen myös oma Linnunratamme osana Paikallista ryhmää liikkuu kohti Suurta attraktoria.

Kentaurin alueen galaksijoukot eivät näy Suomesta. Vesikäärmeen galaksijoukko nousee juuri ja juuri horisontin yläpuolelle eteläisimmässä Suomessa, mutta sen havaitseminen Suomesta lienee kuitenkin käytännössä erittäin hankalaa. Kulmaviivottimen galaksijoukko ei näy Suomesta ja lisäksi se sijaitsee Linnunradan tasossa sijaitsevien pöly- ja kaasupilvien takana, minkä vuoksi sitä on lähes mahdotonta havaita visuaalisesti.

Coman superjoukko

300 miljoonan valovuoden päässä sijaitseva Coman superjoukko on yksi tunnetuimmista superjoukoista. Joukko sijaitsee Bereniken hiusten ja Leijonan tähdistöjen alueella ja se on hyvin näkyvissä Suomesta erityisesti kevätkuukausien aikana (kuva 4.). Coman superjoukko koostuu kahdesta suuresta galaksijoukosta, jotka ovat Abell 1367 ja 1656. Näistä edellämainittu sijaitsee Leijonassa ja viimeksimainittu Bereniken hiuksissa. Joukot tunnetaan tähdistöjensä mukaan myös nimillä Leijonan- ja Coman eli Bereniken hiusten galaksijoukko.

Coman galaksijoukko sisältää tuhansia galakseja ja se sijaitsee kaukana Linnunradan tason kaasu- ja pölypilvistä. Tästä syystä johtuen joukkoa on tutkittu perusteellisesti, ja siihen liittyvää tieteellistä kirjallisuutta on julkaistu paljon⁵. Molemmat joukot ovat suuria ja rikkaita, joskin Coman joukko on selvästi rikkaampi kuin Leijonan joukko. Näiden kahden suuren joukon lisäksi Coman superjoukkoon kuuluu myös useita pienempiä galaksiryhmiä.

Coman galaksijoukko eli Abell 1656 sisältää useita kymmeniä harrastajan välineillä havaittavissa olevia galakseja. Joukon ytimessä sijaitsee kaksi suurta galaksia, NGC 4874 ja 4889, joiden ympärillä on valtava joukko pienempiä ja himmämpiä galakseja (kuva 5.). NGC 4889 on massiivinen elliptinen galaksi, jonka ytimessä sijaitsee kaikkein suurin tunnettu musta aukko, jonka massa on peräti noin 21 miljardia Auringon massaa!⁷

Kuva 4. Abell 1656 eli Coman galaksijoukko Bereniken hiusten tähdistössä. Kuva: Juha Ojanperä, Skymap Pro).

Coman superjoukko on osa vielä suurempaa rakennetta (kuva 6.), joka tunnetaan nimellä Suuri seinämä CfA2, (CfA2 Great wall). Koodi CfA2 viittaa vuosina 1977-1982 toteutettuun punasiirtymäkartoitukseen, jossa kartoitettiin maailmankaikkeuden suuria rakenteita^{8, 9}. CfA on lyhenne sanoista Center for Astrophysics joka on Harvardin yliopiston ja Smithsonian-instituutin yhteinen tähtitieteen tutkimuskeskus. Coman superjoukon lisäksi tähän Suureen seinämään kuuluvat myös Leijonan- ja Herkuleen superjoukot. Suuri seinämä sijaitsee meistä 200 miljoonan vuoden päässä ja se on 500 miljoonaa valovuotta pitkä, 300 miljoonaa valovuotta leveä ja 16 miljoonaa valovuotta paksu. Suuri seinämä CfA2 on maailmankaikkeuden toiseksi suurin tunnettu rakenne, tätä suurempi on ainoastaan Herkuleen-Pohjan Kruunun seinämä.

Viitteet

1. Deutsch, David (2011). The Fabric of Reality. Penguin Books Limited. pp. 234–. ISBN 978-0-14-196961-9.
2. Tully, R & Murdin, P.: Superclusters and the local supercluster. “Encyclopedia of Astronomy and Astrophysics, Edited by Paul Murdin, article 2605. Bristol: Institute of Physics Publishing, 2001.
3. http://www.atlasoftheuniverse.com/galgrps/vir.html
4. http://ned.ipac.caltech.edu/cgi-bin/nph-objsearch objname=ABELL+3627&extend=no#NR_Distances_0
5. http://www.atlasoftheuniverse.com/superc/com.html
6. http://imagine.gsfc.nasa.gov/docs/ask_astro/answers/990924a2.html
7. Nicholas J. McConnell, Chung-Pei Ma, Karl Gebhardt, Shelley A. Wright, Jeremy D. Murphy, Tod R. Lauer, James R. Graham & Douglas O. Richstone: Two ten-billion-solar-mass black holes at the centres of giant elliptical galaxies. Nature 480 (2011), pp. 215-218.
8. Geller, M.J. & Huchra, J.P.: Mapping the universe. Science 17 (1989), vol. 246 no. 4932, pp. 897-903.
9. de Lapparent, V.; Geller, M.J. & Huchra, J.P.: A slice of the universe. Astrophysical journal 302 (1986), p. L1-L5.