Галактики. Большой путеводитель по Вселенной - Джеймс Гич

По мере вращения вокруг нашей Галактики карлики могут быть разорваны на части и увлечены в длинные приливные потоки при прохождении вблизи от основной массы Галактики. Похоже, что карлик в Стрельце связан с длинной лентой из звезд и газа, которая, вероятно, окружает диск Галактики – это однажды потерянный материал, который был извлечен, как кусок жвачки, во время прохода спутника в окрестностях главного диска. Точное движение спутников вокруг Млечного Пути, как полагают, в значительной степени определяется структурой гало темной материи, где находится диск. Поэтому при изучении строения звездных потоков, связанных с карликами и передающих прошлые движения спутников, мы можем узнать кое-что о распределении массы темной структуры, в которую встроен светящийся компонент галактики.

Еще один взгляд на двойные ядра сливающихся галактик Антенны: сюда включены данные, полученные комплексом ALMA, который работает на субмиллиметровой и миллиметровой длинах волн света. Пятнистый красный цвет соответствует плотному молекулярному газу, наложенному на изображение в видимом свете. Обратите внимание, что молекулярный газ находится в областях, где есть большое количество межзвездной пыли, блокирующей звездный свет. Пыль и газ стремятся смешиваться в самых плотных частях межзвездной среды галактик: в этом случае такие газовые облака растягиваются и сжимаются гравитационными силами во время насильственного слияния галактик, которое может вызвать новые всплески звездообразования

Здесь представлена пара взаимодействующих галактик Мыши, судьба которых – объединение в единую, слитую галактику в будущем. Наиболее поразительны длинные голубые хвосты звезд, оторванные от дисков галактик гравитационными приливными силами во время слияния. Два сгустка желто-оранжевого звездного излучения – центральные балджи двух галактик, которые сохраняют бо́льшую часть своей формы во время слияния. Тем не менее звездные оболочки начинают перекрываться и смешиваться

Arp 116 – это пара взаимодействующих галактик в скоплении Девы: эллиптическая и спиральная. Предполагается, что это гравитационное взаимодействие только началось, но изображение прекрасно контрастирует с морфологическими характеристиками галактик: эллиптические галактики представляют собой гигантские сфероидальные скопления старых звезд, обычно не образующие новых. Спиральные галактики построены в виде диска (в этом случае спиральные галактики находятся почти лицом к лицу) и стремятся к активному формированию звезд

Это разрушенная приливом галактика, которая по понятным причинам известна как Головастик. В этом случае меньшая галактика врезается в бо́льшую спираль, оставляя след звезд в длинном, затянувшемся потоке, вытесненном приливными силами. В этом потоке можно увидеть несколько скоплений массивных голубых звезд, что указывает на пятна активного звездообразования в хвосте, который также содержит холодный газ, невидимый на этих длинах волн. Некоторым из этих звездных скоплений, возможно, суждено стать шаровыми, которые будут притягиваться основным телом галактики и окружать его. На заднем плане показаны тысячи других, более отдаленных галактик

Взаимодействующая пара галактик Arp 87, соединенная тонкой цепью звездного света, – в итоге они должны слиться в единую галактику. Признаки недавнего звездообразования, вызванного слиянием, можно увидеть в голубом звездном свете вокруг галактики слева и в нарушенном спиральном рукаве галактики справа, который словно инкрустирован яркими, подобными драгоценным камням точками света – скоплениями новых звезд

Млечный Путь, очевидно, достаточно хорошо развит, и увеличение количества спутников не может радикально его изменить: масса карликов слишком мала по сравнению с массой самой Галактики. Тем не менее концепция того, что массивные системы могут вырасти из смешения меньших, – ключевой аспект нашей современной модели формирования и развития галактик во Вселенной, особенно в ранней. Такой подход называется иерархической парадигмой, и на то существуют две причины. Во-первых, потому что предметом изучения могут быть галактики, принадлежащие к иерархии структуры в больших пространственных масштабах. Например, дисковая система, окруженная карликовыми спутниками, может принадлежать к небольшой группе галактик, которая сама входит в состав нити галактик и групп, связанных с огромным скоплением тысяч галактик. Во-вторых, одна из базовых схем роста галактик в нашей нынешней модели заключается в том, что большие галактики могут быть собраны из постепенного слияния меньших систем в процессе, называемом восходящим образованием. Данные наблюдений позволяют предположить, что самые массивные галактики, которые мы видим сегодня, сформировали большинство своих звезд раньше, чем галактики с более низкой массой. Можно сделать наивный вывод, что массивные галактики формируются последними, поскольку сначала им нужно собраться из более маленьких строительных блоков. Однако если углубляться в точные детали раннего образования и роста галактик, процесс окажется куда сложнее, чем простая восходящая прогрессия. Одна из основных областей исследований в настоящее время посвящена именно тому, как газ и темная материя формируются и перетекают в структуры – гало темной материи. Физика, управляющая этим процессом, очень сложна.

Тем не менее совершенно очевидно, что на протяжении всей истории Вселенной слияния были важны для формирования населяющих ее галактик, поскольку значительная их часть переживает это событие в какой-то момент своей жизни. В то время как крупные слияния вносят беспорядок в спиральный диск и полностью преобразуют галактики, последствия «мелких» слияний, таких как взаимодействие с падающими спутниками, оказываются едва заметными – это небольшой перекос диска, вызванный гравитационным возмущением, или крохотный всплеск звездообразования, когда на диске накапливается свежий газ. Однако, как видно на примере потока Стрельца, воздействие слияния на самого карлика может быть разрушительным: часто он полностью разрывается и поглощается хозяином. Типичное изображение далекой спиральной галактики сначала может выглядеть нормальным и неискаженным, но глубокие наблюдения, которые собирают много света при зондировании до очень низкой поверхностной яркости, часто обнаруживают слабое свечение от рассеянных звездных потоков, которые окружают и оплетают галактику, как световая клетка. Эти явления – отголоски продолжающейся саги эволюции систем, еще раз показывающие, что галактики не являются статичными и постоянными, а представляют собой сложные и динамичные среды.