Изображения галактик приковывают внимание и восхищают любителей астрономии, профессионалов и неискушённых в этой сфере людей своими завораживающими узорами, разнообразными формами и удивительной цветовой палитрой. Когда-то астрономы считали, что наша родная галактика Млечный Путь — одна во Вселенной, но на данный момент открыто свыше ста миллиардов галактик. И каждая из них особенная.
Галактика — это гравитационно-связанная система звёзд, межгалактического газа, пыли и тёмной материи. Вся материя в галактике движется во-круг её ядра, расположенного вблизи общего центра масс.
Несмотря на великое множество галактик во Вселенной, все они условно подразделяются на несколько типов: спиральные, спиральные с перемычкой, эллиптические, линзовидные и неправильные. Но ещё никто не нашёл абсолютно одинаковых галактик-близнецов, даже если они принадлежат к одному типу.
В какой-то степени галактики похожи на живых существ: они рождаются, растут, пребывают «в самом расцвете сил», затем стареют и погибают. Только в отличие от известных нам форм жизни галактики способны жить миллиарды лет.
Принято считать, что возраст Вселенной составляет около 13,8 млрд лет. Одна из старейших, а, возможно, и старейшая звезда в нашей Галактике была найдена на её окраинах — это красный гигант HE 1523-0901, расположенный в созвездии Весов на расстоянии примерно 7500 световых лет от Солнца. Возраст её оценили в 13,2 млрд лет по соотношению изотопов урана и тория. Эту вселенскую долгожительницу удалось обнаружить в 2007 году с помощью сверхмощного телескопа VLT Европейской южной обсерватории группе исследователей во главе с астрономом Анной Фребель. После открытия звезду не забыли и за ней продолжили наблюдать. В 2013 году астрономы заявили, что в первоначальном исследовании могли быть некоторые погрешности, и не исключено, что «престарелый» красный гигант ещё древнее, чем считалось до сих пор: возможный возраст HE 1523-0901 находится в промежутке от 13,2 до 13,9 млрд лет, а это уже может выходить за рамки возраста самой Вселенной. Если верхняя граница данной отметки подтвердится и астрономы найдут ещё более старые объекты, то, возможно, история мира будет переписана. А пока мы с уверенностью можем сказать, что галактика Млечный Путь почти ровесница Вселенной — в ней найдено множество звёзд возрастом 10 млрд лет и старше.
Пока в галактике рождаются новые звёзды, она считается активной. Как только процесс звёздообразования заканчивается, галактика начинает стареть и медленно умирать. Для зарождения новых звёзд нужен строительный материал — межзвёздный газ. В тех галактиках, где его мало, темпы образования новых светил крайне низкие. Однако некоторые галактики нашли способ продлевать себе жизнь: они поглощают своих более мелких сородичей, вытягивая из них так нужные им газ и пыль, а «обглоданные косточки», оставшиеся от этих маленьких гравитационных систем, обречены скитаться по задворкам галактики, забравшей их себе «на обед». Млечный Путь не исключение — миллиарды лет своего существования наша галактика вела борьбу за жизнь и прямо сейчас «доедает» остатки ближайшей к ней соседки.
Прожорливость космических масштабов
А ближайшая к нам галактика вовсе не Андромеда и даже не одно из Магеллановых облаков. Это Карликовая галактика в созвездии Большого Пса. Расположена она «не так далеко» от Солнца, на расстоянии «всего» 25 000 световых лет, тогда как до центра Млечного Пути — Стрельца А* — в полтора с лишним раза больше: 42 000 световых лет. Её обнаружила в 2003 году международная команда астрономов на основе данных обзора неба 2MASS — это система наблюдения в инфракрасном диапазоне с помощью двух телескопов, один из которых находится в Обсерватории имени Ф. Л. Уиппла в Аризоне (США), а другой — в Чили.
Возникает вопрос: если Карликовая галактика Большого Пса так близко, то почему мы не видим её?
Согласно гипотезе, когда-то «Карлик» был крошечным спутником Млечного Пути, но к какому именно типу галактик он принадлежал, сказать трудно, поскольку от самой галактики почти ничего не осталось, а её ядро к настоящему моменту фактически полностью уничтожено — разорвано приливными силами взаимодействия. Галактика вращалась по сильно вытянутой эллиптической траектории вокруг Млечного Пути и, будучи не в состоянии противостоять его могучим гравитационным силам, была впоследствии притянута к нему на более близкую орбиту — из таких цепких объятий уже не выбраться!
Постепенно Млечный Путь вытягивал её звёзды, межгалактический газ и пыль и делал частью себя. Именно благодаря этому «завтраку» в нашей Галактике зажглись новые источники света. Форма «Карлика» исказилась, а по его орбите растянулся длинный шлейф из звёзд, который теперь стал сложной кольцеобразной структурой, оборачивающейся вокруг Млечного Пути в три кольца вдоль орбиты своего вращения. Этот след называют ещё Кольцом Единорога по наименованию того созвездия, в направлении которого и были найдены светила Карликовой галактики Большого Пса.
Звёзды, когда-то принадлежавшие «Карлику», теперь тоже стали членами семьи Млечного Пути — они как бы растворились в его роскошных галактических рукавах и затерялись среди светил, изначально родившихся в нашей Галактике. Протяжённость Кольца Единорога составляет 200 000 световых лет! Наблюдения на англоавстралийском телескопе (ААТ), проведённые в 2007 году, показали, что эти звёзды «не родные» и, судя по их составу, имеют внегалактическое происхождение. А где же сердце этой несчастной галактики? Сейчас её ядро похоже на крошечное шаровое звёздное скопление, а ведь когда-то, согласно примерным оценкам специалистов, её диаметр мог достигать 5 000 световых лет (для сравнения, современный диаметр Млечного Пути — около 100 000 световых лет).
Самая яркая и самая коварная
Млечный Путь — далеко не самая «голодная» галактика во Вселенной, и можно сказать, что аппетит её весьма умеренный. В далёких 12,4 млрд световых лет от нас находится настоящая хищница, пожирающая одновременно трёх своих соседок — это галактика WISE J224607.57-052635.0 (сокращённо W2246-0526). Неофициально её называют галактикой-вампиром. Она была открыта в 2015 году с помощью инфракрасного телескопа WISE и признана самой яркой известной галактикой во Вселенной. Ничего подобного учёные ещё не встречали: галактикавампир в 350 трлн раз ярче Солнца! Наблюдения показали, что наша героиня на самом деле квазар. Квазары — это активные ядра удалённых от нас галактик, в центрах которых находятся сверхмассивные чёрные дыры, выбрасывающие в пространство мощные струи (джеты), состоящие из частиц материи и рентгеновского излучения. Большинство квазаров очень яркие, но и среди этих высокоэнергетических объектов выделяется небольшая группа объектов необычного типа с забавным названием «Hot DOGs». С известным блюдом фаст-фуда данное обозначение не имеет ничего общего. Оно произошло от сочетания «Hot, Dust-Obscured Galaxies», что в переводе означает «горячие галактики, экранируемые пылью». Лишь один из каждых 3000 наблюдаемых квазаров классифицируется как Hot DOGs, и галактика-вампир как раз входит в их число. Для исследования столь экстравагантного объекта специалисты воспользовались мощным комплексом радиотелескопов ALMA в Чили, а также вели наблюдения с помощью космического телескопа «Хаббл». Оказалось, что невероятную яркость «вампирше» обеспечивают не населяющие её звёзды, а окутывающие её центр облака горячего газа и пыли, активно излучающие в инфракрасном диапазоне. Эти облака образуют аккреционный диск, вращающийся вокруг гигантской сверхмассивной чёрной дыры. Газ, пыль и другие компоненты, оказывающиеся на опасном расстоянии от сердца галактики-вампира, разгоняются до околосветовых скоростей и нагреваются до сверхвысоких температур в десятки тысяч градусов. Получается, что мы видим сияющий аккреционный диск? Но это было бы не совсем точным ответом: аккреционный диск окружён плотной пылевой оболочкой, и именно она переизлучает поглощённую энергию в инфракрасных волнах. Свою сверхмассивную чёрную дыру галактике нужно постоянно кормить, чтобы удержать за собой звание самой яркой во Вселенной. Где же взять столько корма? «Вампирша» окружена тремя галактиками-спутницами, ставшими её пищей, как и Карликовая галактика Большого Пса для Млечного Пути. Несчастным соседкам астрономы присвоили скромные имена C1, C2 и C3. Специалисты обнаружили «мосты» богатого пылью материала, соединяющие С1 и С3 с центральной галактикой, и «приливной хвост», простирающийся до более отдалённой С2. По своей форме вся эта система напоминает гигантского скорпиона. Галактический каннибализм — явление нередкое во Вселенной, но чтобы одна галактика питалась одновременно тремя соседями — это действительно уникальный случай. Однако не зря существует поговорка, что всё хорошо в меру. В процессе такой бурной трапезы интенсивное инфракрасное излучение рано или поздно заставит «выкипеть» весь межзвёздный газ, находящийся в этой галактике. Наблюдения показывают, что он выбрасывается во всех направлениях, а если так будет продолжаться, то для рождения новых светил никакого материала не хватит и, соответственно, у галактики-вампира не будет перспектив для омоложения и развития. Вот так самая яркая галактика сама же себя и уничтожает.
Не по зубам!
Если взаимодействие галактик разных размеров приводит к «высасыванию» вещества из меньшей в большую, то совсем по-другому идут процессы при взаимодействии галактик сопоставимых размеров. Галактики одной весовой категории уже не могут вытянуть вещество друг из друга и вместо этого объединяются в одну более крупную структуру. Такой процесс слияния омолаживает галактики: происходит обмен газом и пылью, в результате чего газ разогревается и достигается нужная температура для рождения новых звёзд. Возмущения, возникающие при взаимном влиянии газовых облаков друг на друга, работают как зародыши для будущих звёзд — происходит рост звёздообразования. Подобный объект, получивший название Arp 271, находится примерно в 127 млн световых лет от нас в созвездии Дева. Он представляет собой систему из двух взаимодействующих спиральных галактик NGC 5426 и NGC 5427. Обе галактики почти одинаковые по своему размеру, поэтому они будут объединяться в течение десятков миллионов лет в результате взаимного гравитационного притяжения, создавая новые звёзды. Они уже робко соприкоснулись друг с другом своими рукавами, образовав звёздный мост. Но ни одна из них не в силах «съесть» другую, как это случилось с Карликовой галактикой Большого Пса или с соседями «вампирши». Взаимодействие изменит форму галактик до неузнаваемости, от их спиральной структуры не останется и следа, а спустя пару миллиардов лет, если их слияние будет окончательно завершено, во Вселенной, возможно, появится новая эллиптическая галактика. Хотя точно что-то утверждать пока рано, ведь последствия подобных слияний бывают самыми непредсказуемыми!
Стремление к идеалу
Слияния галактик могут привести к возникновению объектов самых необычных форм. Например, в 600 млн световых лет от нас в созвездии Змеи находится странная галактика «Объект Хога», названная в честь американского астронома Артура Хога, который нашёл её в 1950 году. Это была первая обнаруженная кольцеобразная галактика, и до сих пор нет однозначного ответа на вопрос, как же она образовалась. Галактика имеет диаметр около 120 000 световых лет. Её ядро, внутренняя древняя область галактики, словно бы находится в ярко-голубом кольце, населённом «молодёжью» — горячими и юными белыми и голубыми гигантами. Старожилы и новое поколение держатся на почтенном друг от друга расстоянии, причём пространство между этими областями весьма пустынно — там почти нет звёзд, есть только тусклые объекты вроде доживающих свой век красных и коричневых карликов. Однако, несмотря на внушительную дистанцию свыше 25 000 световых лет, обе части странной галактики вращаются синхронно. Что же с ней случилось? Астрономы предполагают, что Объект Хога и подобные ему кольцевые галактики могут образовываться в результате столкновения небольшой эллиптической галактики с более крупной спиральной. Таким образом, их ядра объединяются, а рукава отрываются от внутренней области из-за гравитационных возмущений — под их воздействием они отбрасываются в крайние области, формируя кольцо. Но есть и другое предположение — это могла быть изначально спиральная галактика с огромной перемычкой, которая впоследствии стала нестабильной: при вращении галактики рукава сомкнулись в кольцо, а перемычка была разрушена. Также причиной возникновения кольцевых галактик во Вселенной может быть процесс аккреции* межгалактического газа. В этом случае галактика (в основном эллиптическая или линзовидная) перетягивает на себя вещество из межгалактического пространства, вследствие чего и получается кольцевая форма. Объект Хога, пожалуй, самая идеальная галактика из всех известных ей подобных. Другие кольцевые галактики зачастую имеют рваные края или искажённые эллиптические формы, а тут всё как по трафарету! Пока во внешнем кольце Объекта Хога идут активные процессы звёздообразования и необходимого газа для нового поколения светил предостаточно. Но надолго ли его хватит? Астрономам известна ещё одна не менее странная галактика с любопытным названием — Колесо Телеги (ESO 350-40). Она имеет настолько нетипичную форму, что специалисты даже затрудняются отнести её к какому-либо определённому типу галактик: кольцевым или линзовидным. Но она не всегда была такой. Около 200 миллионов лет назад ESO 350-40 имела красивую спиральную форму. Потом она, в желании подкрепиться и омолодиться, притянула свою спутницу (на фото — это верхняя галактика из двух маленьких). Однако «блин оказался комом». По непонятным пока причинам маленькая галактика прошла через ESO 350-40 на довольно высокой скорости — около 320 000 км/ч. Столкновение вызвало мощную ударную волну по всей галактике — как от камня, брошенного в воду. Эта ударная волна вытолкнула на периферию галактик газ и пыль, создавая новые области звёздообразования вокруг центральной части. На такое «галактическое ДТП» указывает синеватое кольцо молодых звёзд вокруг центральной яркой части. Кольцо содержит несколько миллиардов новых светил, которые не смогли бы образоваться без внешнего воздействия за столь короткое время. Получается, что жертве пока удалось ускользнуть из цепких лап голодного хищника, хотя и ей после этого столкновения тоже досталось — как видно на фото, её форма заметно искажена.
Однако это не конец истории Колеса Телеги. Пострадавшая после неудачной трапезы галактика сейчас восстанавливает свою спиральную форму, отращивая новые рукава от своего ядра. Высокая скорость вращения «обода» (217 км/с) и гравитация вернут ей прежний спиральный вид через пару сотен миллионов лет. Человеческая жизнь безмерно коротка по сравнению со временем жизни галактик. Всё, что нам пока под силу, — это наблюдать за самыми разными объектами на бескрайних просторах Вселенной и пытаться понять законы, по которым они эволюционируют. Но кто знает, может быть, человечество когда-нибудь всё-таки сможет ещё и описывать истории галактик, будучи очевидцами самых невероятных процессов?
* Аккреция — процесс приращения массы небесного тела путём гравитационного притяжения к нему материи из окружающего пространства.
0
210.00
