Самые богатые скопления состоят из тысяч галактик, движущихся со скоростями в тысячи километров в секунду.

       Галактики не разбегаются из скоплений, хотя для их удержания необходима масса в 10 раз больше массы видимого вещества.

                                              Рис. 1

   По смещению линий в спектрах отдельных галактик скопления оцениваются их скорости. Оказалось, что они достигают тысяч километров в секунду. При таких огромных скоростях галактики должны были бы давно вырваться из скопления. Что их удерживает? Гравитационное поле скопления. Первая его оценка была основана на сумме масс галактик скопления. Масса каждой галактики определялась по известной зависимости между яркостью (светимостью) галактики и ее массой. Суммы масс галактик оказалось недостаточно, чтобы удержать галактики в скоплении.

   Уже первые космические аппараты, наблюдавшие в рентгеновском диапазоне, обнаружили в скоплениях межгалактический газ, масса которого примерно равна массе всех галактик, но и этой дополнительной массы было недостаточно. Чтобы удержать галактики в скоплении необходима масса почти в 10 раз большая. Так при наблюдении скоплений галактик впервые пришли к заключению, что существует необнаруживаемое темное вещество.

   Скопления галактик были впервые использованы и как гравитационные линзы. Этот способ наблюдения за далекими объектами получил очень широкое применение (рис. 2).

                                                                      Рис. 2

   Галактики, обладающие меньшими скоростями, постепенно падают на центральную, самую массивную галактику.

  Массы скоплений так велики, что притягивают удаленные галактики и даже меньшие скопления галактик, разрывают их своим приливным действием и поглощают. Размеры скоплений достигают нескольких миллионов парсек.

                                                                    Рис. 3

   Скопление галактик  Абель 2146 вытянуло из меньшего скопления поток длиной в миллион световых лет (рис.  3).

  Межгалактический газ имеет темпептуру (10^7) - (10^8) К, что во много раз превосходит температуру в ядре Солнца. В рентгеновском спектре наблюдаются линии водородоподобного железа, это значит, что температура газа так велика, что атом железа потерял 25 электронов из 26. У атомов других химических элементов также очень высокая степень ионизации. Из-за большого количества свободных электронов механизмы излучения тормозное и рекомбинационное.

   Плотность газа исключительно низка: на 1000 куб. см всего одна частица. Чтобы такой газ остыл, потребуется время, соизмеримое с возрастом нашей Вселенной. Но почему он так разогрелся? Полного объяснения пока нет. Одно из предположений состоит в том, что вскоре после образования галактик вещества было много, звезды были очень массивными и взрывались в виде сверхновых, даже гиперсверхновых. Горячий газ, расширяясь, покидал галактики (период остановки звездообразования). Возможно, газ выдувался  в межгалактическое пространство при движении галактик с колоссальными скоростями, а остывать он был не в состоянии из-за очень низой плотности.

   Академик Я.Б. Зельдович и его последователь академик Р.А. Сюняев разработали метод обнаружения далеких скоплений галактик по их излучению в субмиллиметровой области спектра. Микроволновое реликтовое излучение, проходя сквозь скопление галактик, взаимодйствует с горячим газом, в результате на месте скопления появляется область со спектром, отличающимся от спектра реликтового излучения. Сотни таких областей в субмиллиметровом диапазоне зафиксировала космическая обсерватория Планк. Многие космические аппараты, работающие в других интервалах спектра, и земные обсерватории устремились наблюдать эти области с целью обнаружить и изучить особенности далеких, ранних, галактик. Ведь пока нет единого мнения о происхождении и эволюции скоплений галактик.

   Астрономическая обсерватория Казанского университета активно участвует в этой международной программе.

   «В Казанском федеральном университете скопления галактик начали исследовать примерно 5 лет назад с помощью 1.5-метрового телескопа РТТ-150, установленного в Турции. За это время казанскими астрономами совместно с коллегами из Института космических исследований РАН (Москва) и Государственной обсерватории ТЮБИТАК (Турция) была проделана большая работа по их отождествлению.»

«Первые шаги по отождествлению скоплений галактик мы сделали вместе с командой спутника PLANCK. Эта космическая обсерватория  обнаружила 1,5 тысячи массивных скоплений с использованием эффекта Сюняева-Зельдовича, из которых 400 было неотождествленных. С помощью РТТ-150 мы отождествили около 50 новых (неизвестных ранее) скоплений галактик.» 

   В настоящее время наибольший интерес ученых к скоплениям галактик связан с темным веществом.