Масса средней галактики – десятки миллиардов масс Солнца, но плотность вещества в галактиках исключительно мала.
Расстояние между ближайшими звездами исчисляется световыми годами. Это расстояние по сравнению с размерами самих звезд такое же, как между вишнями, из которых одна в Ульяновске, а другая в Москве. Средняя плотность межзвездного вещества – одна миллиардная доля грамма в кубическом километре.
При столкновении галактик звезды практически не сталкиваются, а в межзвездном веществе под действием приливных сил и прямых контактов появляются уплотнения, волны, которые способствуют образованию молодых звезд.
Звездообразование может ускориться в сотни раз, затем прекратиться из-за исчерпания межзвездного вещества. В веществе, соединяющем галактики, возникли шаровые скопления, состоящие из голубых, значит, молодых, звезд (рис 2).
Рис. 2. Голубой мост между сближающимися галактиками
Структура спиральных галактик при столкновении нарушается, галактики объединяются в одну большую эллиптическую галактику. Столкновение пары галактик может длиться миллиарды лет. Возможны объединения и трех, и более галактик.
Очень важная проблема – исследование столкновения гигантских черных дыр, находящихся в центрах галактик, чаще всего они скрыты газопылевыми облаками и в видимом диапазоне не наблюдаются. Двойные, еще не слившиеся, черные дыры были обнаружены в рентгене космическим аппаратом Swift. Изображения центральных областей вокруг этих черных дыр были получены в инфракрасном диапазоне гигантским телескопом Кека на Гавайских островах (угловое разрешение – всего 0.13 секунды). Самые интересные наблюдения еще предстоят, ведь такая пара черных дыр - мощнейший источник гравитационных волн.
Кроме спиральных существует множество карликовых галактик компактных и разреженных, неправильной формы. Они гораздо чаще падают под разными углами на более массивные галактики, разрываются приливными силами и поглощаются, в лучшем случае превращаются в звездные потоки в теле большей галактики. В нашей галактике наблюдаются последствия нескольких таких поглощений. Этот процесс происходил гораздо интенсивнее в более ранние времена, так как после Большого взрыва (13.8 миллиарда лет тому назад) Вселенная была компактнее и плотнее.
Исследование материалов, переданных космической обсерваторией Гайя, привело норвежских ученых к интересному открытию. Была обнаружена группа из 30 000 звезд, вращающихся вокруг центра Галактики в направлении, обратном движению всей массы звезд Галактики, включая Солнце. Анализ орбит, скоростей и химического состава этих звезд подтвердил их общее происхождение. Это однородная и более молодая группа звезд.
Компьютерное моделирование показало, что всего через 4 миллиарда лет после возникновения нашей Вселенной в молодую галактику Млечный путь врезалась меньшая по массе галактика, которой принадлежала наблюдаемая группа звезд. Ученые назвали эту галактику Гайя-Энцелад (рис 3).
Рис. 3. Столкновение галактики Млечный Путь с галактикой Гайя-Энцелад в представлении художника
В наше время стало очевидно, что взаимодействие и столкновение – важнейшие факторы образования и эволюции галактик, но полной единой теории пока нет. Один из основателей ГАИШ академик Б.А. Воронцов-Вельяминов, создавший атлас взаимодействующих галактик, считал, что действуют не только гравитация, но и еще какие-то силы, зависящие от расстояний. (рис. 4 и рис. 5).
Рис. 4 Взаимодействующие галактики - «Мышки» (из атласа Б.А. Воронцова-Вельяминова).
Рис. 5. Изображение галактик, полученное КА Хаббл
Столкновение нашей Галактики с галактикой в созвездии Андромеды (рис. 6) предсказывается уже много лет. Основанием служит оценка радиальной скорости сближения наших галактик, правда, у разных авторов отличающаяся в несколько раз. Чтобы определить пространственную скорость, надо знать и тангенциальную, но ее оценить еще труднее.
Рис. 6. Галактика в созвездии Андромеды
С этой задачей справилась космическая обсерватория Гайя, определив пространственные скорости миллионов галактик. На рис. 7 изображены траектории нашей и 2-х ближайших галактик, наблюдаемых на фоне созвездий Андромеды и Треугольника. Стрелки указывают не только направление движения, но и расположение галактик через 2.5 миллиарда лет, а крестики - где будут эти галактики через 4.5 миллиарда лет. Возможно, что наша Галактика и галактика Андромеды раньше, чем сблизиться, несколько раз обойдут вокруг общего центра масс.
Рис. 7. Траектории нашей галактики, галактики в созвездии Андромеды и галактики в созвездии Треугольника
Используя последний массив данных, переданный космической обсерваторией Гайя, астрофизики определили, что столкновение должно произойти на 600 миллинов лет позже, чем предполагалось раннее: не через 3.9 миллиарда лет, а через 4.5 миллиарда. Существует большая вероятность не лобового, а касательного столкновения. В этом прцессе участвует третья по массе галактика Местной группы галактик – галактика в созвездии Треугольника. Остальные галактики этой группы – гораздо меньших масс и особого влияния не оказывают. Правда, через 2.5 миллиарда лет ожидается другое интересное событие – столкновение с Большим Магеллановым облаком (рис. 8) - самым большим и ближайшим спутником нашей Галактики.
Рис. 8. Большое Магелланово облако
- Войдите на сайт для отправки комментариев
- 5538 просмотров
Столкновение с галактикой Андромеды ожидается через 1-2 миллиарда лет. Именно такая сейчас точность расчетов... Показания различаются в два раза. Человек эволюционировал от неразумного животного в современное состояние покорителя космоса за 1 млн. лет. Интересно, во что превратится человек за в 2000 раз большее время. Хотя муравьи, как были муравьями, так и остались... не стали разумными.. Возможно для дальнейшей эволюции нам надо переселяться в другие звездные системы.
Уважаемый Ingus!
Очень рады Вашему возвращению на сайт.
Люди, которые мыслят временем в миллиарды лет и расстояниями в световых годах, вызывают у одних непонимание и даже отторжение, но у других (которых значительно меньше) - прикосновение к масштабам Вселенной и познанию мира. Надеюсь, что именно они соприкасаются на этом сайте.
Уважаемые zhvictorm и Полина! Очень важные дополнения (я этого не знала) и яркие комментарии. Для астрономов – это просто интересная работа.
Если учесть, что галактики были открыты менее, чем 100 лет назад Эдвином Хабблом, то можно только удивляться тому, как человеческий разум, продолжительность жизни которого не более 100 лет, может оценивать события и явления, которые длятся миллионы и миллиарды лет.
Навряд ли, даже когда-нибудь в относительно отдаленном будущем, человек в течении своей жизни сможет быть свидетелем всего процесса столкновения галактик, в том числе, и Млечного пути с Андромедой. Но осознание и понимание того, что это действительно произойдет, практически, неизбежно заставляет восхищяться возможностями человеческого разума. В статье RMR_astra приведены изображения, которые были получены недавно. Эти изображения тоже восхищают. Я немного добавлю информации к тому, что было высказано в интересной статье.
Название статьи объясняется тем, что при столкновении галактик содержащиеся в них звезды практически не сталкиваются. Это легко понять на простых цифрах. Размер $r$ центральной части солнечной системы можно оценить примерно 4 световых часа. В эту область входят все основные планеты и часть пояса Койпера с планетоидами. Расстояние же $R$ до ближайшей звезды (Проксима Центавра) примерно 4 световых года. Таким образом, отношение минимального расстояния до ближайших звезд к размеру солнечной системы можно оценить $R/r\simeq 365*24=8760$.
Размер нашей Галактики и Андромеды оцениваются в $D={\bf 100000}$ световых лет. Тут не существенно, что Андромеда несколько больше нашей Галактики. Расстояние же $R_{AG}$ между нашей Галактикой и Андромедой оценивается в 2.3 миллиона световых лет. Поэтому отношение размеров к расстоянию между ними будет всего $R_{AG}/D\simeq={\bf 23}$, т.е. всего ничего по сравнению с относительными расстояниями между звездами.
Из этого можно сделать два вывода.
Первый - в мире галактик тесновато. Поэтому мы и наблюдаем множество сталкивающихся галактик на разных стадиях этого процесса. Приведенные картинки впечатляют грандиозностью происходящего.
Второй вывод состоит в том, что галактики в основном состоят из "пустоты". Однако это не совсем так. Пустоту заполняют пыль и газ, выброшенные в основном из взорвавшихся звезд, а также потоки элементарных частиц, которые обозначают общим словом - радиация. Последний фактор очень важен.
Чтобы понять, насколько он может быть важен при столковении галактик, приведу несколько изображений. Первое - это галактика Колесо телеги (Cartwhell Galaxy) - остаток от столкновения с другой галактикой, которая видна левее и немного ниже зеленоватого цвета. Одна галактика как пуля прошила другую, вырвала клок, который виден рядом с ней в виде облака с мощным звездообразованием. Справа изображения в различных лучах.
Вроде бы тоже не очень страшно. Однако, если посмотреть на центральную часть галактики Колесо Телеги (центр "колеса" на изображении), то становится несколько не по себе.
Видно, что всю центральную часть заполняет очень горячий газ и пыль. Небо на планетах этой галактики, по всей видимости, сияет и днем, и ночью невероятным фейерверком. Наверное, красиво, но уровень радиации, вероятно, очень высок и неблагоприятен для жизни.
На этом изображении есть еще один артефакт - кометоподобные объекты размером в тысячи или даже десятки тысяч световых лет. Что это такое - доподлинно неизвестно. Все это очень красиво, но немного все-таки страшновато.
В одном из романов Стругацких был рассказ о том, что наши будущие потомки пытались тушить столкнувшиеся галактики. Тушить - не знаю, стоит ли, но спасать братьев по разуму, придется.
Изучение сверхдалеких галактик, расчеты траекторий их движения, рассмотрение сценария возможного столкновения галактик или отдельных звезд - за гранью разума обычного человека.
Мне приходилось присутствовать на научно-популярных лекциях для школьников, студентов о строении и жизни Вселенной. Некоторые, когда слышали о событиях ... через миллиарды лет, сразу теряли интерес. Но всегда находились те, у кого загорались глаза и появлялись вопросы после лекции.
Большинство заботится о личном комфорте в ближайшем будущем, но остаются в памяти человечества те, кто опережает свое время и мыслит вне повседневного быта.
На научных конференциях космологи вели такие непримиримые дискуссии, о том, как возникла и развивалась Вселенная, у некоторых было свое собственное представление, не совпадающее с общепринятым. Есть такие ученые, которые категорически не признают теорию Большого взрыва.
И в этой статье уточняются, даже опровергаются прежние представления. Этот научный процесс вызывает трепетное уважение.