Космос. От Солнца до границ неизвестного - Стивен Бэттерсби

Согласно последним исследованиям, галактики Местной группы могли обмениваться друг с другом веществом, которое выдувалось из них галактическими ветрами, возникающими от взрывов сверхновых. Последние модельные оценки говорят о том, что галактический ветер способен перенести из большой галактики примерно 50 % ныне существующего в ней вещества на расстояния до миллиона световых лет. Большие галактики имеют тенденцию отбирать вещество у своих меньших соседей. Так, наша Галактика забирает вещество у соседних Магеллановых Облаков. Наше тело может наполовину состоять из межгалактических атомов, захваченных когда-то Млечным Путем.

Чтобы добраться из нашей космической деревни до ближайшего города, нужно преодолеть 60 миллионов световых лет. Скопление Девы состоит более чем из тысячи галактик. Как и в других крупных скоплениях, галактики в скоплении Девы плещутся в разреженном сверхгорячем газе при температуре около 30 миллионов °C. Среди них есть гигантская эллиптическая галактика M87, в 100 раз превышающая по массе Млечный Путь. Отличие эллиптических от спиральных галактик заключается в том, что в спиральных галактиках есть значительный запас холодного газа, который при конденсации может сформировать яркие новые звезды; в эллиптических же галактиках новые звезды практически не рождаются.

Скопления галактик типа Девы можно рассматривать как самые большие объекты во Вселенной; вопрос, правда, заключается в том, что именно следует понимать под термином «объект». В принципе, мы можем выделить гораздо более крупные структуры, называемые сверхскоплениями и войдами[17] – это просто узоры на небе, медленно растягивающиеся по мере расширения Вселенной. В отличие от них, у скоплений галактик есть вполне определенные и независимые отличительные черты. Они связаны в единое целое гравитационным полем, то есть входящие в них галактики вращаются по орбитам внутри скоплений, и, будучи единым целым, вместе противостоят расширению Вселенной.

В 1933 году Фриц Цвикки исследовал движение галактик в скоплении, находящемся в созвездии Волосы Вероники. Это скопление галактик расположено на расстоянии 300 миллионов световых лет от Земли. Оказалось, что галактики в этом скоплении вращаются слишком быстро – при таких скоростях движения гравитационного поля видимого вещества явно не хватает, чтобы удержать их в скоплении. Цвикки предположил, что существует дополнительное вещество, которое мы по каким-то причинам не замечаем. Через несколько десятков лет эту идею подкрепили наблюдения Веры Рубин, которая заметила, что внешние части спиральных галактик вращаются слишком быстро. Не исключено, что присутствие темной материи в свое время помогло галактикам сформироваться – гравитационное поле темной материи притягивало нужный для этого газ. Разные галактики содержат различные количества темной материи, но в целом общая масса каждой галактики в несколько раз превышает суммарную массу ее звезд. Рекордсменом по содержанию скрытого вещества является галактика Dragonfly 44. Ее масса примерно такая же, как масса Млечного Пути, но она содержит чрезвычайно мало звезд и считается почти полностью (на 99,99 %) состоящей из темной материи. Как возникают такие загадочные «темные» галактики[18] – эту тайну астрономам еще предстоит раскрыть.

Не связывайтесь с Млечным Путем. Этот урок на собственном горьком опыте хорошо усвоила одна слабая галактика из созвездия Геркулеса. Стоило ей нырнуть в нашу Галактику, как гравитационное поле Млечного Пути разорвало ее на части.

Карликовая галактика в созвездии Геркулеса сейчас находится на расстоянии 460 000 световых лет от Земли, то есть почти в три раза дальше, чем самая яркая галактика-спутник Млечного Пути – Большое Магелланово Облако. Звезды этой карликовой галактики разбросаны далеко друг от друга: гравитационное поле Млечного Пути растащило их в разные стороны.

Андреас Кюппер и Кэтрин Джонстон с коллегами из Колумбийского университета (г. Нью-Йорк, США) рассчитали путь карликовой галактики в Геркулесе через Млечный Путь, зная наблюдаемые положения и скорости отдельных звезд. У них получилось, что самый далекий объект, принадлежавший карликовой галактике, сейчас находится на расстоянии 600 000 световых лет от центра Млечного Пути, а самый близкий – на расстоянии всего лишь 16 000 световых лет. Это ближе, чем любая другая галактика-спутник может подойти к центру. Это даже ближе, чем от нас до центра нашей Галактики.

Сближение галактики в Геркулесе с Млечным Путем 500 миллиардов лет назад оказалось для карликовой галактики фатальным. Вещество из нашей Галактики наводнило ее просторы. Гравитационное притяжение этого нового вещества, поступившего в карликовую галактику, стало сильнее притягивать к ее центру звезды и темную материю. Затем, когда карликовая галактика обогнула центр Млечного Пути, звезды и темная материя вновь отлетели прочь, и галактика приняла теперешнюю, сильно вытянутую форму. Сегодня звезды, принадлежавшие когда-то карликовой галактике в созвездии Геркулеса, относятся скорее к Млечному Пути, а не к этой карликовой галактике – они настолько сильно разбросаны по разным сторонам, что практически не чувствуют притяжения друг друга.

И все же звезды продолжают двигаться по одним и тем же траекториям, как парашютисты, выпрыгнувшие из одного и того же самолета. Джонстон предсказывает, что, когда галактика отважится приблизиться к нам в следующий раз, ее можно будет лицезреть как поток звезд, проносящихся мимо с очень высокой скоростью.

В 2014 году космический телескоп «Хаббл» обнаружил несколько спиральных галактик, которые мчатся навстречу скоплениям галактик. В процессе этого стремительного движения они буквально разрываются на части, становясь похожими на бесформенных космических медуз с аморфными телами и светящимися щупальцами-звездами. Наблюдения телескопа «Хаббл» позволили увеличить число известных аморфных «медузоподобных» галактик более чем в два раза и должны поспособствовать более ясному пониманию процесса трансформации галактик.

Мы знаем, что скопления галактик содержат гораздо больше эллиптических галактик, чем спиральных; возможно, это указывает на то, что новые, примыкающие к скоплениям спиральные галактики каким-то образом трансформируются в эллиптические. Харальд Эбелинг из Гавайского университета (г. Гонолулу, Гавайи, США) считает, что галактики-медузы как раз и отражают процесс этой трансформации.

Пространство между галактиками в скоплении пронизано газом с очень высокими температурами. Поэтому галактика-чужестранка не может тихо и незаметно войти в скопление. Горячий газ скопления сталкивается с холодным газом вновь прибывшей галактики и выдувает его прочь – за ней будет тянуться длинный шлейф из потоков холодного газа. Этот газ в щупальцах, тянущихся за аморфным телом галактики, сжимается и зажигает новые звезды.

Эбелинг с коллегами обнаружили свою первую небесную «медузу» в конце 2005 года. С тех пор они охотятся за более экстремальными образчиками таких галактик, просматривая сотни изображений телескопа «Хаббл». До 2014 года удалось найти всего несколько примеров подобной трансформации в относительно близко лежащих скоплениях галактик. Возможно, потому что изменения происходят слишком быстро. И как только спиральная галактика лишается своего холодного газа, никакой более радикальной метаморфозы с ней не происходит.