Галактика Сомбреро — одна из красивейших спиральных галактик.
Посмотрите на ночное небо, и вы увидите свет звезд из четырех галактик. С помощью телескопа можно увеличить это число на несколько порядков и заметить, что не все галактики одинаковые. Некоторые из них представляют собой вращающиеся голубовато-желтые диски, как наш Млечный Путь, другие — красные сферы или вообще деформированные, комковатые сгустки или что-то среднее между ними. Почему в космосе существуют настолько разные конфигурации? Оказывается, форма галактики многое говорит нам о событиях в ее сверхдолгой жизни.
На самом базовом уровне существует два вида формы у галактик: дисковая и эллиптическая. «Дисковая галактика, также называемая спиральной галактикой, имеет форму жареного яйца», — говорит Кэмерон Хаммелс, астрофизик-теоретик из Калифорнийского технологического института. Такие галактики имеют сферический центр, похожий на желток, окруженный диском из газа и звезд — яичный белок. Млечный Путь и наша ближайшая соседка, галактика Андромеда, попадают в эту категорию.
Теоретически спиральные галактики изначально образуются из облаков водорода. Гравитация притягивает частицы газа друг к другу. По мере сближения атомов водорода облако начинает вращаться, и в него «влипают» все больше и больше новых атомов, из-за чего их совокупная масса увеличивается, что приводит к увеличению их гравитационной силы. В конце концов, гравитация заставляет газ сжиматься во вращающийся диск. При этом большая часть газа оказывается на краю диска, и благодаря этому там возникают места активного звездообразования. Эдвин Хаббл, который всего столетие назад подтвердил существование галактик за пределами нашей, назвал спиральные галактики галактиками позднего типа, поскольку он подозревал, что их форма означает, что они сформировались относительно поздно в истории Вселенной.
Эллиптическая галактика ESO 325-G004.
С другой стороны, эллиптические галактики — их Хаббл называл галактиками раннего типа — кажутся более старыми. По словам Роберта Бассетта, астрофизика, изучающего эволюцию галактик в Университете Суинберна в Мельбурне, Австралия, звезды в эллиптических галактиках, в отличие от сестер в спиральных галактиках, обычно имеют более хаотическое движение. Эллиптические галактики считаются продуктом слияния галактик. Когда две галактики сравнимой массы сливаются, их звезды начинают притягиваться друг к другу под воздействием гравитации, нарушающей циклическое вращение звезд вокруг центра галактики и создающей для них более случайные орбиты.
Однако не каждое слияние приводит к образованию эллиптической галактики. Млечный Путь на самом деле довольно старый и большой, но он все еще сохраняет форму диска. Он увеличивал свою массу, просто притягивая и поглощая по пути карликовые галактики, которые намного меньше нашей, и собирая свободный газ во Вселенной. Однако Андромеда, наша сестринская галактика сравнимых размеров, также имеющая форму диска, направляется прямо к Млечному Пути, сказал Бассетт. Таким образом, через несколько миллиардов лет две эти спиральные галактики могут слиться, и каждый из звездных дисков дуэта скомпенсирует вращение другого, создавая в результате более хаотическую эллиптическую галактику.
Но не нужно считать такие слияния мгновенными и опасными. На это уходят сотни миллионов, временами даже миллиарды лет. Фактически, с нашей точки зрения слияния происходят так медленно, что кажутся статичными. «Даже за все время существования нашей цивилизации текущие галактические столкновения практически не изменились», — сказал Бассетт. Хаббл дал таким сливающимся галактикам собственное название — нерегулярные галактики. Если взглянуть на них, то можно увидеть, что «они обычно представляют собой беспорядок, состоящий из нескольких компонентов», — сказал Хаммелс. «Нерегулярные галактики выглядят как стоп-кадр столкновения двух больших поездов», — добавил Бассетт.
NGC 3597 — результат столкновения двух галактик. В будущем из этого хаоса родится эллиптическая галактика.
Наконец, существует менее распространенная форма, так называемые линзовидные галактики, которые представляют собой смесь эллиптической и дисковой галактик. Возможно, сказал Бассетт, когда спиральная галактика израсходывает весь свой газ и не может больше образовывать новые звезды, существующие звезды начинают активно взаимодействовать между собой. Их гравитационное воздействие друг на друга создает форму, похожую на линзу — своего рода эллиптический, но все же правильно вращающийся диск.
По словам Бассетта, вся информация, которую ученые узнали о галактиках и их трехмерных формах, была получена путем изучения тысяч двумерных изображений и других свойств, таких как цвет и движение галактик, чтобы заполнить пробелы в наших знаниях.
Линзовидная галактика Веретено.
Например, более молодой возраст спиральных галактик подтверждается их голубым цветом. Голубые гиганты, как понятно из названия, являются огромными горячими звездами, и они сгорают достаточно быстро, бывает всего за несколько десятков миллионов лет (синий свет имеет более высокую частоту и, следовательно, более «энергичен», чем красный). Между тем, эллиптические галактики заполнены более старыми звездами, называемыми красными карликами, которые куда более холодные и экономичные, поэтому топлива у них может хватать на многие миллиарды лет.
Тем не менее, несмотря на все, что мы узнали о массивных космических структурах вокруг нас, мы все еще многого о них не знаем, сказал Хаммельс. «Формирование и эволюция галактик — один из самых больших открытых вопросов в области астрономии и астрофизики», — добавил он.
