Портал создан при поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.

СТОЛКНОВЕНИЕ ГАЛАКТИК

Г. НИКОЛАЕВ. По материалам журнала “Bild der Wissenschaft”.

Это грандиозное явление играет большую роль в эволюции Вселенной

Беззвучно и величественно катятся навстречу друг другу два огненных колеса. Они состоят из мириадов звезд, вовлеченных в грандиозный хоровод. Когда они сблизятся, невидимая сила разрушит этот космический танец. Вращающиеся звездные спирали зацепят одна другую, словно шестерни гигантской машины, замедлятся в своем движении, и начнется свечение. Да такое, что миллиарды лет спустя астрономы, удаленные на миллионы световых лет от места события, будут с удивлением вглядываться в эту картину.

Столкновение галактик — огромных космических объектов происходит с немыслимой силой: высвобождается энергия и перемещаются массы в количествах, превосходящих любое воображение.

Очень мала вероятность того, что при этом будут сталкиваться, соударяться отдельные звезды, поскольку, как правило, они удалены друг от друга на расстояния, в сотни миллионов раз превышающие их диаметр. В то время как промежутки между галактиками превосходят размеры этих звездных островов лишь в десятки и сотни раз. Поэтому столкновение галактик во много раз вероятнее, чем отдельных звезд.

Иногда карликовая галактика просто пронзает большую звездную спираль. Вторгшаяся галактика, проходя сквозь спираль, притягивает к себе ее отдельные звезды. В результате когда карлик покидает большую спираль, то часть ее звезд образует что-то вроде кольцевого коридора. В нем остаются газовые облака, которые служат материалом для зарождения новых светил.

Самый знаменитый из таких объектов — галактика под названием “Каретное колесо” в созвездии Скульптора. Орбитальный телескоп Хаббла недавно обнаружил в ее центре “хвосты” длиной во многие тысячи световых лет. По-видимому, это молекулярный водород, сталкивающийся с газовыми облаками и потому нагретый до одного миллиона градусов Цельсия.

Известно взаимодействие галактик разной формы: спиральных, эллиптических и неправильных, которые или пролетают мимо друг друга на близком расстоянии, или зацепляют одна другую, или даже фронтально соударяются. При этом сила взаимного тяготения таких скоплений нередко существенно изменяет их внешний вид. Такое происходит примерно с двумя процентами звездных систем, расположенных в относительно недалеком от Земли пространстве.

Самая близкая к нам пара сталкивающихся звездных островов находится в созвездии Ворона на расстоянии 63 миллиона световых лет. Это пара — NGC 4038 и NGC 4039, но больше они известны астрономам и любителям астрономии как “Антенные” галактики. Такое название галактики заслужили потому, что тяготение вырвало из них длинные ленты, состоящие из газа и звезд и напоминающие по форме усики-антенны насекомых.

“Антенные” образования — наглядный случай соударения галактик и к тому же — отличный учебный пример для каждого, кто хочет познать это явление”, — считает астроном Франсуа Швайцер из института Карнеги в Вашингтоне. Швайцер вместе со своими коллегами недавно изучал сближение этих двух звездных скоплений по материалам, полученным телескопом Хаббла. Высокочувствительный астрономический инструмент различает в этих галактиках детали размером до 15 световых лет. “О таких возможностях еще совсем недавно можно было только мечтать. Похоже на то, как будто смотришь столкновение двух автомобилей”, — комментирует эти наблюдения Стефан Е. Цепф из Йельского университета (США).

Исследователи открыли в “Антенных” галактиках более тысячи недавно образовавшихся шаровидных звездных скоплений. В каждом из них — до миллиона солнц. Возраст скоплений — не более сотни миллионов лет. Они образовались под действием приливных сил, возбужденных сближением двух систем.

Сила тяготения при взаимодействии между целыми звездными островами не играет определяющей роли. Более существенно действие сил тяготения на отдельные части галактики. Два близко расположенных региона притягивают друг друга сильнее, чем области, далеко расположенные. Так возникают приливные силы, которые растягивают спираль галактики или ее окружность в длину, изгибают их. Все это случается даже тогда, когда звездные системы проходят на близком расстоянии друг от друга, не соударяясь.

Что произойдет при столкновении галактик, зависит и от геометрии удара, и от скорости, с которой он совершается. При скорости сближения 200 километров в секунду системы чаще всего сливаются, при 600 километрах в секунду они проходят сквозь друг друга, как два привидения. А если сближение идет со скоростью до 1000 километров в секунду, галактики разлетаются в клочья.

Методы наблюдения, которыми астрономы могли пользоваться раньше, не позволяли обнаруживать последствия сильных соударений галактик. Только теперь, в 1998 году, два английских астронома — Нейл Трентхэм и Барам Мобасхер с помощью телескопа, установленного на Гавайях (диаметр его зеркала 2,2 метра), открыли одинокую дугу, состоящую из газа и звезд. Она протянулась на 260 тысяч световых лет и находится в группе галактик, носящих название Кома.

Астрономы предполагают, что эта дуга — часть какой-то галактики, которая сохранилась после ее встречи с соседкой. В других случаях вытянутые приливными силами “хвосты”, или “усы”, галактик остаются связанными с материнским сообществом звезд.

Приливные силы не только искажают формы галактик, они приводят в движение облака газа и пыли, которые, например, в спиральных системах составляют до 20 процентов их видимой массы. Эти облака, уплотняясь во время действия приливных сил, дают жизнь новым звездам. Процесс рождения небесных тел идет очень быстро. Светимость галактики поэтому за немногие миллионы лет многократно усиливается.

Получается, что космические столкновения не ведут к уничтожению обитателей неба, а служат источником вечной юности космоса, омолаживают его.

В “Антенных” галактиках астрономы смогли рассмотреть детали процесса появления звездных скоплений. “Число шаровидных звездных скоплений, увиденных нами, было поразительным, — отмечает астроном Брад Уитморе из Института орбитального телескопа в Балтиморе. — До сих пор мы думали, что шаровые скопления, как в нашей, так и в других галактиках, состоят из старых звезд. Оказывается, не всегда так. Понимание такого факта должно изменить нашу точку зрения на поздние фазы развития звезд, а также повлияет на определение времени различных небесных событий”.

Космические фонтаны, наблюдаемые у “Антенных” галактик, позволяют более точно определить время их начала, развития и столкновения. Напрашивается такой вывод: столкновения галактик — один из важных факторов в жизни космоса. В прошлом взаимодействующих галактик было много больше, нежели сегодня. Причина, вероятно, в том, что сама Вселенная была гораздо меньше, звездным системам было теснее, и потому они ударялись одна о другую или соприкасались во много раз чаще.

Астрономы сейчас могут с помощью телескопов наблюдать космические события, которые совершились в течение 90 процентов времени всего возраста Вселенной. И это чрезвычайно интересный взгляд в прошлое космоса. Такое возможно в силу постоянства скорости света. Когда астрономы видят изображения самых удаленных объектов, то они видят обитателей, только что родившихся при создании Вселенной.

Образование звезд в ранней Вселенной началось примерно спустя один миллиард лет после первоначального взрыва и через один-два миллиарда лет достигло максимума. Тогда оно шло в десять раз энергичнее, чем ныне мы наблюдаем в нашем Млечном Пути. С тех пор процесс пошел на убыль, и в ближнем к нам космосе рождение звезд — редкость.

Новые открытия укрепляют так называемую иерархическую модель развития. Это означает: вначале сформировались лишь небольшие структуры, которые затем образовывали более крупные соединения. Звездные ассоциации начали сгруппировываться перед тем, как возникли галактики. Из них под действием объединенной силы тяготения составлялись галактические скопления.

Профессор Симон Уайт из астрофизического института в Гарчинге убежден, что рождение галактик было долгим процессом. Он критикует все еще бытующее представление о том, что галактики возникли уже в раннюю пору, при коллапсе огромного первичного облака.

Согласно этим воззрениям, эллиптические галактики должны были возникнуть вскоре после первичного взрыва из газового невращающегося облака. А спустя короткое время образовались массивные звезды, которые затем взорвались как сверхновые. Поскольку “сырьевой” материал — газ — был быстро израсходован, исчезли условия для зарождения новых звезд. Поэтому старая гипотеза считала эллиптические галактики очень древними.

Эти гипотезы еще в семидесятых годах были поставлены под вопрос братьями Аларом и Юрием Тумре (Германия). Они показали, что составленные ими компьютерные программы неизменно рисуют эллиптические галактики, возникающие в результате слияния двух или нескольких спиралей.

Большинство астрономов тогда не обратили особого внимания на выводы, сделанные братьями Тумре. Исключением был Франсуа Швайцер. Он исследовал галактику NGC 7252, находящуюся от нас на расстоянии 300 миллионов световых лет. У нее два больших шлейфа. В центре галактики находится диск, вращающийся в сторону, противоположную движению звезд, расположенных поблизости от диска, но вне его. А звезды, находящиеся на периферии этой галактики, вращаются в ту же сторону, что и центральный диск. Все это Швайцер объяснил тем, что система NGC 7252 — продукт столкновения двух галактик, объединившихся в одну систему примерно миллиард лет назад.

В пользу того, что эллиптические галактики не самые древние системы во Вселенной, говорит также то, что удаленные от нас на миллиарды световых лет галактические скопления составлены преимущественно из спиральных галактик. Ближе к нам расположенные скопления содержат главным образом эллиптические галактики. Некоторые из них относятся к величайшим в космосе. Может быть, в процессе жизни за миллиарды лет они “проглотили” дюжины других галактик?

Новые доказательства о времени зарождения спиральных и эллиптических галактик совсем недавно предложил Стефан Цепф. Он провел анализ снимков отдаленных звездных полей, сделанных телескопом Хаббла, и многих снимков в инфракрасных лучах, полученных наземными телескопами. Вывод: в дальних областях космоса встречаются много реже эллиптические галактики, чем можно было ожидать, если придерживаться старых представлений об их большом возрасте. Цепф сделал вывод: “Или эллипсы позднее возникли и образование в них звезд скрывает от нас большая масса пыли, скопившейся в их окрестностях, или они получили свою форму благодаря слиянию с маленькими галактиками”.

Но не только о прошлом узнают ученые, изучая следы былых соударений. “Антенные” галактики дают нам сегодня представление о том, что может случиться в будущем с Млечным Путем. Сейчас навстречу друг другу мчатся наша звездная система и туманность Андромеды. Их теперь разделяют 2,9 миллиона световых лет, а скорость сближения равна 300 километров в секунду. Что произойдет через три миллиарда лет, можно только гадать: то ли последует удар, то ли галактики близко пролетят мимо друг друга. Для надежного прогноза надо как следует, с большой точностью изучить направление движения обеих галактик. Но даже если не будет столкновения и они всего лишь разминутся на близком расстоянии, взаимное притяжение заставит галактики изменить траектории. Не исключено, что затем они сольются и дадут жизнь новой эллиптической системе.

Это произойдет, когда наше Солнце будет уже умирающей звездой. Но на небосводе над мертвой Землей будут сверкать вновь рожденные шаровые скопления звезд, и, может быть, на какой-то планете возле них найдут приют астрономы, любопытство которых безгранично.


Случайная статья


Другие статьи из рубрики «Наука. Вести с переднего края»

Детальное описание иллюстрации

Столкновение галактик — медленный процесс. Чтобы его видеть, недостаточно обладать только телескопом. Компьютеры могут моделировать это явление, варьируя массы, скорости, характер взаимодействия — касательное соприкосновение или же фронтальный удар. Для примера возьмем галактику М51, названную “Огненное колесо”. Снимок показывает, как проходит мимо нее карликовая галактика NGC 5195. Обе при этом сильно искажены, но еще отдалены одна от другой, хотя по снимку кажутся соединенными (снимок и схема).
Самый удаленный от нас источник света. Телескоп Хаббла 10 дней подряд фотографировал этот маленький участок неба в созвездии Большой Медведицы. На снимке появилось пятнышко — это галактика, родившаяся, когда возраст Вселенной составлял лишь одну десятую часть ее теперешнего возраста — от первоначального взрыва до наших дней. Слабый свет от этой галактики можно сравнить с горящей сигаретой, отнесенной на расстояние орбиты Луны (объект в центре снимка, в белом кружке).