За вратами загадочнной Вселенной. Том 1

У галактик четко видны «хвосты» – следы их гравитационного взаимодействия. По словам ученых, именно эти удлиненные рукава указывают на то, что две галактики действительно объединяются.

Двойные галактики можно разделить на два основных типа: тесные двойные галактики и разреженные двойные галактики.

Тeсные двойные галактики находятся очень близко друг к другу, и их гравитация оказывает сильное влияние на их эволюцию. В результате этих взаимодействий могут происходить такие процессы, как звездообразование, слияние галактик и даже образование черных дыр.

Разреженные двойные галактики находятся дальше друг от друга, и их гравитация оказывает меньшее влияние на их эволюцию. В результате эти галактики могут оставаться относительно изолированными друг от друга в течение миллиардов лет.

Эволюция двойных галактик зависит от расстояния между ними и от их массы. Тесные двойные галактики, как правило, эволюционируют быстрее, чем разреженные. Гравитация в них может привести к тому, что галактики столкнутся или сольются. Если галактики столкнутся, они могут деформироваться и образовать новую галактику, а если сольются, то образуют одну большую галактику.

В разреженных двойных галактиках гравитация оказывает меньшее влияние на их эволюцию. В результате эти галактики могут оставаться относительно изолированными друг от друга в течение миллиардов лет.

Назову некоторые из двойных галактик:

• Mice – известная пара галактик, которые находятся в процессе слияния и получили свое название из-за их внешнего вида, напоминающего две мыши. Они находятся на расстоянии около 290 миллионов световых лет от Земли. Эти галактики взаимодействуют и в будущем может произойти их слияние.

Астрономы считают Мышек архетипичным представителем прямого слияния галактик, имеющих одинаковые направления движения и вращения.

Mice – известная пара галактик, которые находятся в процессе слияния

Эта двойная галактика имеет овальную форму, основную особенность которой составляет длинный тонкий приливной хвост, простирающийся на 80» к северу, и является одним из наиболее ярких подобных объектов. Обе галактики соединены диффузным приливным мостом.

• Antennae Galaxies – еще один известный пример слияния галактик, форма которых напоминает антенны. Отсюда и название. Два её длинных хвоста образованы из звезд, газа и пыли, выброшенных из галактик в результате столкновения.

Antennae Galaxies – еще один известный пример слияния галактик

Ядра двух галактик соединяются, образуя одну гигантскую галактику. Вероятно, именно таким будет будущее нашего Млечного Пути, когда он столкнется с галактикой Андромеды.

Это пара взаимодействующих галактик в созвездии Ворона, переживающих в настоящее время фазу звездообразования, которое вызывается столкновением облаков газа и пыли с запутанными магнитными полями. Считается, что местами рождения скоплений являются самые плотные области коллапсирующих и сжимающихся облаков.

• NGC 5394/NGC 5395 – пара галактик в созвездии Гончие Псы, которая демонстрирует ярко выраженные признаки гравитационного взаимодействия. Из-за своей формы она получила название «Цапля».

Считается, что обе галактики уже однажды сталкивались и сейчас собираются в одну.

NGC 5394/NGC 5395 – пара галактик в созвездии Гончие Псы с признаками гравитационного взаимодействия

Самой заметной особенностью галактики является хорошо выраженный спиральный рукав, формирующий почти замкнутое кольцо вокруг галактики. Он отделён от яркой центральной области тёмной поглощающей свет областью.

• ARP 240. Эта удивительная пара спиральных галактик, расположившаяся в созвездии Девы, находится в процессе взаимодействия и имеет красивую структуру.

Созданный из газа и звезд, мост показывает, что эти две огромные звездные системы подошли близко друг к другу и испытали сильные приливы, вызванные взаимной гравитацией.

Гравитационные приливы не только вытесняют материю, они сжимают газ и вызывают звездообразование как в галактиках, так и в необычном мосте. В конечном итоге повторные проходы приведут к слиянию и возникновению единой галактики.

ARP 240.– удивительная пара спиральных галактик, расположившаяся в созвездии Девы

Галактики заметно взаимодействуют друг с другом через мост из тусклых звезд, соединяющий их, почти как два танцора, держащиеся за руки при выполнении пируэта. Обе галактики содержат в своих центрах сверхмассивные черные дыры и активно формируют новые звезды в своих дисках.

• NGC 6050 – пара галактик, представляющая собой примечательное столкновение двух спиральных галактик, NGC 6050 и IC 1179, и являющаяся частью скопления галактик Геркулеса, расположенного в созвездии Геркулеса, – крупнейшей известной структуры во Вселенной.

NGC 6050 – пара галактик, представляющая собой примечательное столкновение двух спиральных галактик

Две спиральные галактики связаны своими вращающимися рукавами и расположены примерно в 450 миллионах световых лет от Земли.

– В космическом пространстве можно наблюдать и спутниковые галактики, которые находятся вокруг более крупных, известных как галактики-хозяева, и зависят от них гравитационно. В паре обращающихся галактик более крупную галактику можно назвать главной, а меньшую – спутником. Структура галактики-спутника зачастую более сложна, чем у главной галактики, поскольку свойства первой зависят не только от эволюции её самой, но и от гравитационного влияния главной галактики и от окружающей среды в целом

Спутниковые галактики образуются различными способами. Один из них, когда две галактики сталкиваются друг с другом и одна из галактик может быть захвачена гравитацией другой галактики и стать ее спутником. Второй способ – когда две галактики рождаются в одном и том же месте в пространстве и начинают свое существование как отдельные галактики, но со временем гравитация более крупной галактики приводит к тому, что более мелкая становятся ее спутником.

Спутниковые галактики можно разделить на два основных типа: карликовые галактики, которые эволюционируют быстрее, и средние галактики.

Карликовые спутниковые галактики могут быть поглощены более крупной галактикой, теряя свою идентичность и становясь частью более крупной галактики, а средние могут оставаться относительно изолированными от более крупной галактики в течение миллиардов лет. Однако они могут испытывать гравитационное воздействие более крупной галактики, что может привести к изменению их формы или скорости вращения.

Галактики, двигающиеся по направлению друг к другу, при определённых условиях могут взаимодействовать: сталкиваться, сливаться друг с другом, разделять друг друга на фрагменты.

Галактики-спутники и их составляющие привязаны к своей родительской галактике так же, как планеты в нашей собственной солнечной системе гравитационно связаны с Солнцем.

Млечный путь со своими спутниками

Наша галактика не одинока во тьме космоса – у нее есть больше десятка спутников. И это только те, о которых нам что-то известно. Вот некоторые из них:

• Скульптор – карликовая эллиптическая галактика. Находится в 278 000 световых лет от Земли. Масса – 400 миллионов масс Солнца. Количество звезд: 100 миллионов

Скульптор – карликовая эллиптическая галактика

Окружена шаровым скоплением, не содержит газа и пыли и является одной из самых старых галактик во Вселенной.

– Большое Магелланово Облако – карликовая спиральная галактика в созвездии Золотая Рыбка, которая находится в 163 000 световых лет от Земли и насчитывает 50 миллиардов звёзд. Самая яркая галактика, видимая из Млечного Пути. Яркая центральная область отличается активным звездообразованием, а спиральные рукава содержат молодые, горячие звезды. Движется к Млечному Пути со скоростью 60 километров в секунду.

Большое Магелланово Облако – карликовая спиральная галактика в созвездии Золотая Рыбка

– Печь – карликовая сфероидальная галактика-спутник Млечного Пути. Она была открыта в 1785 году английским астрономом Уильямом Гершелем. Находится в 200 000 световых лет от Земли в созвездии Печь. Окружена шаровым скоплением, не содержит газа и пыли и насчитывает где-то миллион звезд. Одна из самых тусклых галактик, видимых невооруженным глазом, возраст которой составляет около 13 миллиардов лет.

Печь – карликовая сфероидальная галактика-спутник Млечного Пути

• Туманность Андромеды – спутниковая спиральная галактика вокруг более крупной галактики Андромеды, которая также является членом Местной Группы галактик.

Туманность Андромеды – спутниковая спиральная галактика вокруг более крупной галактики Андромеды

Имеет обширные области ионизированного водорода и несколько карликовых галактик-спутников. Согласно подсчетам, количество звезд в ней приближается к одному триллиону, что в два с половиной раза больше, чем у Млечного Пути. Яркой центральной области присуще активное звездообразование. Спиральные рукава содержат молодые горячие звезды.

Это самая большая галактика в Местной группе, которая движется к Млечному Пути со скоростью 110 километров в секунду. Американские ученые считают, что Туманность Андромеды пригодна для жизни.

Однако на просторах бесконечной Вселенной существуют галактики, не поддающиеся классификации. Хотя некоторые странные и причудливые галактики являются результатом гравитационных взаимодействий с другими более массивными, а иногда и менее массивными объектами, у них есть кое-что общее: они больше похожи на фантазию художника, чем на реальные, осязаемые коллекции миллиардов звезд.

Например, Arp 273 – группа взаимодействующих деформированных спиральных галактик в созвездии Андромеды, находящаяся на расстоянии 300 млн световых лет от Земли, в области пространства, расположенной между «звездой демона» слева, и «сандалией Андромеды» справа. Гравитационное притяжение между двумя мертвыми галактиками привело к их физическому восстановлению.

У галактики-хозяйки есть диск, который приливно искажается в розоподобную форму под действием гравитационного притяжения своего спутника под ней, демонстрирующего отчетливые признаки активного звездообразования в своем ядре. Они объединяются, образуя красивый небесный цветок.

Arp 273 – группа взаимодействующих деформированных спиральных галактик в созвездии Андромеды

Это столкновение, как оказалось, также привело к наклону внутренних рукавов больших галактики относительно всей галактики, в то время как меньшая галактика стала несколько вытянутой, с двумя раскинувшимися хвостами на обоих концах.

Известно, что большая спиральная галактика Туманность Андромеды находится всего в 2 миллионах световых лет от Млечного Пути и приближается к нему, а система Arp 273 может служить наглядным аналогом их столкновения в далёком будущем.

А теперь познакомлю вас с самыми странными галактиками, известными человечеству на сегодняшний день.

– Ударные кольцеобразные галактики – недавно открытый самый редкий тип галактик в современной Вселенной. При столкновении галактик их газ и пыль выбрасываются в пространство, образуя кольцо вокруг центра столкновения. Их редкость связана с особыми условиями их формирования.

Галактика с «космическим огненным кольцом»

Группа астрофизиков из Австралии, Америки, Канады, Дании и Бельгии смогли объединить изображения, полученные с помощью телескопа «Хаббл» и из обсерватории Кека на Гавайях, и получить изображения галактики, схожей с Млечным Путем. В ее центре – зияющая пустота. Диаметр гигантской черной дыры в два миллиарда раз больше, чем расстояние от Солнца до Земли. Вокруг сверхмассивной черной дыры ученые отмечают гиперактивное звездообразование и сравнивают вновь открытую галактику с «космическим огненным кольцом».

Дело в том, что, по современным представлениям астрономов, подобные объекты образуются в результате столкновения двух крупных галактик. В ходе такого столкновения одна из галактик врезается в другую на большой скорости в первые эпохи ее формирования и «пробивает» в ней дыру, лишив ее центральные регионы значительной части материи и породив вспышку звездообразования на ее окраинах. В результате такие галактики становятся похожими на гигантские «огненные кольца» или «бублики», в центре которых зияет пустота.

Ударные кольцеобразные галактики можно разделить на два основных типа: простые, которые имеют только одно кольцо, и сложные, имеющие несколько колец.

Формирование ударных кольцеобразных галактик может занять миллионы или даже миллиарды лет. В течение этого времени кольцо может расширяться и сужаться, а его форма может меняться. Среди них можно назвать:

– NGC 1269 – большую ударную кольцеобразную галактику, расположенную в созвездии Кассиопея. Она имеет яркое ядро и кольцо, которое содержит большое количество молодых звезд.

– Arp 147 – двойную ударную кольцеобразную галактику в созвездии Кентавра, которая состоит из двух галактик, которые столкнулись друг с другом и образовали два кольца.

– NGC 6028 – небольшую ударную кольцеобразную галактику в созвездии Змееносца, имеющую слабое ядро и кольцо, которое содержит большое количество пыли.

– Пушистые галактики – недавно открытый класс галактик. Эти звездные системы отличаются большой диффузностью и очень малой яркостью. Несмотря на это, масса Dragonfly 44 оказалась равной массе Млечного Пути.

Пушистая галактика Dragonfly 44

Они также известны как ультра-диффузные галактики и представляют собой класс галактик, которые имеют размытые, хлопьевидые спиральные рукава.

Огромная выпуклость в центре состоит из давно образованных звезд. По мнению астрономов NASA, в этой области совсем не осталось газа. В рукавах, напротив, газа и пыли для производства новых звезд предостаточно. Этим и объясняется «хлопьевидная» форма спиральных рукавов.

Эффект уютного меха длинношерстного животного или пуха новорожденного птенца подчеркивается красивым голубым сиянием миллионов молодых звезд, которые успели родиться в рукавах галактики до того, как телескоп запечатлел ее.

Астрономы считают, что пушистые галактики образовались в результате взаимодействия с другими галактиками или скоплениями галактик. Например, галактика может потерять часть своего газа и звезд в результате столкновения с другой галактикой. Это может привести к тому, что галактика станет пушистой.

Несмотря на недавнее открытие, в NASA отметили, что, на самом деле, «пушистые» галактики составляют около 70% всех пойманных в объектив Hubble галактик.

– Кольцевые галактики – одни из самых редких галактик, обнаруженных во всей нашей Вселенной, и в течение многих лет ученые ломали голову, пытаясь выяснить, как именно эти галактики появились. Они характеризуются наличием плотного ядра, окруженного протяженным кольцом ярких молодых звёзд, отделенным от ядра некоторым расстоянием. Визуально кольцеобразные галактики похожи на планетарные туманности.

Первая из этих галактик Объект Хога была обнаружена только в 1950 году и всегда ставила астрономов в тупик из-за своей уникальной конструкции.

Галактика Объект Хога

По словам одного из астрофизиков, кольцевые галактики возникают, когда одна галактика сталкивается с центром другой галактики, вызывая рябь вокруг масштабной катастрофы. Научный мир пока не отреагировал на это объяснение происхождения кольцевых галактик, поскольку все старые утверждения и представления о Вселенной меняются с поступлением новой информацией.

Основываясь на предыдущих исследованиях кольцевых галактик, предполагается, что они не являются планетарными туманностями, потому что состоят из звезд, а не из газа и пыли. Кроме того, не состоят из более молодых галактик, которые растягиваются и разрываются на части, а потом притягиваются к более старым и более массивным галактикам.

– Галактики – медузы, одна из которых – JO206 «обитает» на расстоянии около 700 млн световых лет от Земли.

JO206 – галактика Медуза

На изображении с космического телескопа JO206 предстала в виде цветного диска, окружённого туманным облаком вещества, потоки которого действительно напоминают щупальца медузы, в которых происходит активное звездообразование. Галактики-медузы встречаются в скоплениях и характеризуются газовыми хвостами – веществом, выбрасываемым из галактик по ходу их движения.

Эти «щупальца» образуются в результате взаимодействия между галактиками и средой внутри скопления – разреженной перегретой плазмой. Продвигаясь в области скопления, галактики врезаются в его внутреннюю среду, а свободный газ этих галактик вытягивается в длинные хвосты звездообразования. Это даёт астрономам уникальную возможность изучать звездообразование в экстремальных условиях вдали от основного диска.

– Исследователи также нашли во Вселенной 30 эллиптических и линзовидных «галактик – зомби» при помощи спутника NASA под названием GALEX, которые испускали очень мощное ультрафиолетовое излучение. Другими словами, они были окружены гигантскими ультрафиолетовыми кольцами, «выросты» которых в некоторых случаях простирались на 250 тысяч световых лет.

Галактика-зомби M49 (NGC 4472)

Это галактики, которые перестали образовывать новые звезды, обычно имеют низкую поверхностную яркость и содержат большое количество старых звезд и мало газа. Находящиеся в плотной среде, они могут быть лишены газа, необходимого для звездообразования, из-за гравитационного воздействия соседних галактик или войти в агонизирующую стадию, исчерпав свой запас газа для образования новых звезд. Обычно галактики-зомби выглядят тусклыми и размытыми.

– Есть тип галактик, который стоит в классификации отдельно – галактики с активными ядрами. Их объединяет то, что в их центрах проходят процессы, приводящие к выделению огромного количества энергии. И «облако» этой энергии, не воспринимаемое человеческим глазом, но регистрируемое приборами, зачастую сильно превышает ее видимые размеры.

Самая большая из них – Алкионей, названная в честь сына Урана, греческого бога неба, была обнаружена в созвездии Рыси в 2022 году на расстоянии около 3 миллиардов световых лет от Земли благодаря «удаче». Ее размеры превышают Млечный путь в 100 раз.

Алкионей – радиогалактика с активным ядром

Длина ее джетов26 достигает 16,43 миллионов световых лет. Это значит, что свет, который от Солнца до Земли долетает за 8 минут, летел бы через Алкионей больше 16 миллионов лет. Для сравнения, диаметр Млечного Пути – всего лишь чуть более 100 тысяч световых лет.

Радиогалактики довольно редки. Такое мощное излучение получается из-за того, что сверхмассивная черная дыра в центре слишком уж усиленно поглощает материю. Это приводит к тому, что в районе дыры образуются высокоэнергетические струйные потоки, частицы которых могут разгоняться почти до скорости света, нагреваться и растворяться в плазме, светясь в радиоизлучении. Джеты включают строительные блоки для формирования новых звезд.

Бывшей чемпионкой является гигантская радиогалактика J1420—0545, уютно расположившаяся на границе созвездий Дракона и Малой Медведицы на расстоянии примерно 2,3 миллиарда световых лето Земли. Примечательно, что оптического света от этой галактики изначально не было видно вообще – галактику сразу зарегистрировали именно в радиодиапазоне. И только в 2015 году была успешно проведена оптическая фотометрия, определившая ее как эллиптическую галактику.

Еще одна огромная радиогалактика внешне, в оптическом диапазоне, выглядит не особенно примечательно. Она находится в 2,1 млрд световых лет от Земли в созвездии Геркулеса и тоже является эллиптической.

Радиогалактика Геркулес А в созвездии Гкркулеса

Однако это один из самых мощных радиоисточников в космосе. Черная дыра массой более 4 миллиардов солнечных выбрасывает радиоджеты общей длиной в 1,5 миллиона световых лет. В радиооблаках, которые вылетают из центра галактики, наблюдаются очень четкие «слои», а это значит, что Геркулес А примечателен еще и тем, что его струи выходят не постоянно, а как бы пульсируя на весь космос.

– Есть еще и так называемые гигантские галактики-каннибалы, настоящие чудовища, которые будто бы существуют лишь для разрушения.

Галактика-каннибал Андромеда

Одна из них – галактика Андромеда, которая удалена примерно на 2,54 миллиона световых лет от Земли. Содержит примерно 1 триллион звёзд, что в 2,5—5 раз больше Млечного Пути.

Андромеда весьма массивная: её диаметр составляет около 220 тысяч световых лет, что делает ее одной из самых крупных галактик в локальной галактической группе. Она имеет яркое и активное ядро, что вызывает к ней повышенный интерес с точки зрения астрономических наблюдений и исследований.

Галактика Андромеда является ближайшей к нашей галактике. У неё обнаружено много спутников, включая группу галактик, называемую «Спутниками Андромеды». Это мелкие галактики, которые находятся в гравитационной связи с галактикой-хозяйкой.

Возраст Андромеды оценивается в 10 миллиардов лет. Как галактика Андромеды, которая существенно моложе Млечного Пути, смогла разрастись до таких размеров? Секрет в том, что с первых дней своего существования, она «пожирала» близлежащие маленькие галактики. С увеличением размеров возрастал и аппетит Андромеды: она поглотила все относительно близкие галактики и уверенно выдвинулась навстречу Млечному Пути.

Однако современные модели говорят, что «космическое свидание» Андромеды и Млечного Пути, вероятно, будет относительно безобидным: обе галактики лишь немного «царапнут» друг друга, обменяются звездами и разойдутся в разных направлениях.

К сожалению, человечество, в том виде, в котором оно существует сегодня в рамках одной Солнечной системы, не сможет стать свидетелем этого грандиозного события. Все дело в том, что до столкновения Андромеды и Млечного Пути еще около 4,5 миллиарда лет.

К галактикам-каннибалам можно отнести и сверхгигантскую эллиптическую галактику в созвездии Колумба диаметром в 1 миллион световых лет. Она интересна тем, что вокруг нее нет других галактик, и вынуждена существовать в этом районе космоса совершенно одна.

Эллиптическая галактикв ESO 306—17 в созвездии Колумба

Это странно, потому что галактики обычно располагаются «компаниями». Скорее всего, этот «каннибал» просто притянул к себе и поглотил все окружающие галактики, оставшись в одиночестве. Такие объекты как ESO 306—17 еще называют «ископаемыми» галактиками.

Хотя Вселенная в основном представляет собой пустое пространство, и слияния галактик в ней тоже не редкость. Массивные скопления звезд неумолимо притягиваются друг к другу, объединяясь, чтобы сформировать более крупные галактики и галактические кластеры.