11 февраля 2010

Курс на столкновение

Категория: Наука и технологии

Беззвучно и величественно катятся навстречу друг другу два огненных колеса. Они состоят из мириадов звёзд, вовлечённых в грандиозный хоровод. Когда они сблизятся, невидимая сила разрушит этот космический танец. Вращающиеся звёздные спирали зацепят одна другую, словно шестерни гигантской машины, замедлятся в своём движении, и начнётся свечение. Да такое, что миллиарды лет спустя астрономы, удалённые 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 звёзды, 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 звёздных островов лишь в десятки и сотни раз. Поэтому столкновение галактик во много раз вероятнее, чем отдельных звёзд.

Иногда карликовая галактика просто пронзает большую звёздную спираль. Вторгшаяся галактика, проходя сквозь спираль, притягивает к себе её отдельные звёзды. В результате когда карлик покидает большую спираль, то часть её звезд образует что-то вроде кольцевого коридора. В нём 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 её 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.

Курс на столкновение


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 звёздных систем, расположенных в относительно недалёком от Земли пространстве.

Самая близкая к нам пара сталкивающихся звёздных 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 звёзд 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 звёздных скоплений по материалам, полученным телескопом Хаббла.

Огромное, протяжённостью 1500 световых лет, газовое облако NGC 604 в галактике М33 породило недавно около 200 горячих гигантских звёзд. Это один из важных процессов эволюции галактики.
Высокочувствительный строномический инструмент различает в этих галактиках детали размером до 15 световых лет. “О таких возможностях ещё 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 звёздных скоплений. В каждом из них — до миллиона солнц. Возраст скоплений — не более сотни миллионов лет. Они образовались под действием приливных сил, возбуждённых сближением двух систем.

Сила тяготения при взаимодействии между целыми звёздными 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 её окружность в длину, изгибают их. Всё это случается даже тогда, когда звёздные системы проходят на близком расстоянии друг от друга, не соударяясь.

Что произойдёт 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 идёт 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 звёзд. 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 её встречи с соседкой. В других случаях вытянутые приливными силами „хвосты“, или „усы“, галактик остаются связанными с материнским сообществом звёзд.

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 звёздам. Процесс рождения небесных тел идёт 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.

Курс на столкновение


В „Антенных“ галактиках астрономы смогли рассмотреть детали процесса появления звёздных скоплений. „Число шаровидных звёздных 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 звёзд. Оказывается, не всегда так. Понимание такого факта должно изменить нашу точку зрения на поздние фазы развития звёзд, 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, звёздным 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 удалённых объектов, то они видят обитателей, только что родившихся при создании Вселенной.

Образование звёзд 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 пошёл на убыль, и в ближнем к нам космосе рождение звёзд — редкость.

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

Курс на столкновение


Профессор Симон Уайт из астрофизического института в Гарчинге убеждён, что рождение галактик было долгим процессом. Он критикует всё ещё 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 звёзды, которые затем взорвались как сверхновые. Поскольку „сырьевой“ материал — газ — был быстро израсходован, исчезли условия для зарождения новых звёзд. Поэтому старая гипотеза считала эллиптические галактики очень древними.

Эти гипотезы ещё 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 неё два больших шлейфа. В центре галактики находится диск, вращающийся в сторону, противоположную движению звёзд, расположенных поблизости от диска, но вне его. А звёзды, находящиеся на периферии этой галактики, вращаются в ту же сторону, что и центральный диск. Всё 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 удалённые 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 провёл анализ снимков отдалённых звёздных 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 звёзд 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 учёные, изучая следы былых соударений. „Антенные“ галактики дают нам сегодня представление о том, что может случиться в будущем с Млечным Путём. Сейчас навстречу друг другу мчатся наша звёздная система и туманность Андромеды. Их теперь разделяют 2,9 миллиона световых лет, а скорость сближения равна 300 километров в секунду. Что произойдёт через три миллиарда лет, можно только гадать: то ли последует удар, то ли галактики близко пролетят мимо друг друга. Для надёжного 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 произойдёт, когда наше Солнце будет уже умирающей звездой. Но на небосводе над мёртвой Землёй будут сверкать вновь рождённые шаровые скопления звёзд, и, может быть, на какой-то планете возле них найдут приют астрономы, любопытство которых безгранично.

Видео:



Вернуться назад »
  • Просмотров: 1626



Комментарии