Крон съедает младенцев

Иллюстрация ночного неба предсказанного слияния Млечного пути и соседней с ним Андромеды в 3750 млн лет. Фото: ESA / NASA

Гигантские галактики растут, поедая небольших соседей, выяснили астрономы

Александр Телишев

19 сентября, 2014 14:15

7 мин

Своеобразная перепись среди 22 тысяч далеких от Земли галактик показала, что самые крупные из них не захватывают межгалактический газ и не рождают новые звезды самостоятельно, а растут за счет своих менее крупных соседей, которых они периодически поедают. Как пишут открывшие этот феномен австралийские астрономы в статье в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, этот процесс в далеком будущем приведет к слиянию всех существующих «звездных мегаполисов» в небольшое число «супер-галактик», а затем — в единую «мега-галактику».

«Все галактики начали свою жизнь с небольших размеров, и на первых этапах своего развития они собирали газ из окружающего пространства и превращали его в звезды. Довольно часто так происходит, что их раздирает на части и съедает какая-то другая, более крупная галактика, — объясняет Аарон Роботхэм из университета Западной Австралии в Кроули. — Млечный Путь не сливался с другой большой галактикой на протяжении очень большого срока, но мы до сих пор можем заметить внутри него следы всех древних галактик, которые он съел. Кроме того, примерно через четыре миллиарда лет мы съедим две ближайших карликовых галактики, Большое и Малое Магеллановы Облака. Через еще миллиард лет мы объединимся с галактикой Андромеды. Технически говоря, она съест Млечный Путь, так как это скопление звезд тяжелее его».

Роботхэм и другие соавторы статьи на протяжении последних семи лет участвовали в масштабном проекте GAMA-II по каталогизации и «переписи» галактик, расположенных на большом расстоянии от Млечного Пути и Земли. В числе прочего ученые пытались выяснить, как формируются большие галактики и почему большая часть современных гигантских галактик ведет себя крайне «тихо» — в них почти не образуются звезды или вообще не рождаются новые звезды.

Спокойный характер галактик-гигантов является большой проблемой для современной астрономии. Если звезды в них не образуются уже на протяжении нескольких миллиардов лет, как показывают наблюдения при помощи инструментов «Хаббла» и радиотелескопов, то такие галактики должны достаточно быстро по астрономическим меркам тускнеть и становиться незаметными по мере старения и угасания звезд. Тем не менее, этого не происходит, что говорит о существовании неких механизмов пополнения «населения» таких звездных мегаполисов, не подразумевающие рождение новых звезд.

Каждая крупная галактика не одинока в своем уголке космоса — ее окружают несколько десятков или даже сотен небольших сателлитов, карликовых галактик. К примеру, у Млечного Пути насчитывается 26 небольших соседей, а у соседней с нами спиральной галактики Андромеды (M31) — 41 спутник. Наблюдения «Хаббла» и других телескопов в последние 20 лет показали, что подобные карликовые галактики часто сталкиваются с «большими братьями», в результате чего их темная и видимая материя, в том числе и звезды, перетягивается более крупной галактикой.

Так, ближайший сосед Млечного пути, карликовая галактика в созвездии Стрельца (Sgr DEG), уже два раза столкнулась с ним за последние два миллиарда лет и потеряла свыше 75% темной материи и большую часть звезд. Следы этих космических ДТП можно увидеть в двух загадочных структурах на окраинах нашей Галактики — «кольце Единорога» и четырех хвостах-гирляндах из звезд, которые сегодня опоясывают Млечный Путь и физически связывают его с Sgr DEG.

Этапы предсказанного слияния Млечного пути и соседней с ним Андромеды. Фото: ESA / NASA

Этапы предсказанного слияния Млечного Пути и соседней с ним Андромеды. Фото: ESA / NASA

Большое количество подобных примеров заставляет многих астрономов считать, что современные крупные галактики, где новые звезды практически не рождаются, существуют за счет подобных столкновений и слияний. Для проверки этой идеи было создано несколько масштабных коллабораций астрономов, в том числе первый проект Роботхэма, GAMA-I, в рамках которого ученые наблюдали за сотнями далеких галактик в попытке раскрыть тайны их роста и рождения. Как это часто бывает в астрономии, результаты наблюдений и выводы астрономов не всегда совпадали и зачастую были диаметрально противоположными.

К примеру, в январе 2012 года американские ученые из проекта GOODS, наблюдавшие за двумя сотнями древних галактик при помощи «Хаббла», заявили о том, что столкновения с другими объектами не играли решающей роли в росте всех изученных ими «звездных мегаполисов». По их расчетам, большие галактики растут так же, как и малые — поглощая нейтральный газ и превращая его в звезды. Через два года к противоположным выводам пришел коллектив из европейских и американских астрономов, проанализировавший и сопоставивший результаты трех других хаббловских «переписей» галактик — CANDELS, COSMOS и 3D-HST.

Роботхэм и участники его научной команды решили прояснить эти противоречия при помощи наблюдений не за сотнями, а десятками тысяч отдельных галактик, существовавших в недавнем прошлом Вселенной, примерно 2–3 миллиарда лет назад.

Как отмечают исследователи, процесс слияния и роста галактик является крайне неторопливым даже по космическим меркам, из-за чего за ним невозможно наблюдать напрямую, в режиме реального времени. Авторы статьи решили эту проблему при помощи небольшой астрономической хитрости. Они подобрали несколько похожих друг на друга по массе и устройству галактик-гигантов, существовавших в разные эпохи жизни Вселенной, и вычислили примерную массу самих этих звездных «мегаполисов» и их карликовых спутников.

Если подобные галактические «титаны» действительно растут за счет поедания своих небольших соседей, то соотношение их масс будет заметно меняться с течением времени — доля гиганта в общей массе скопления будет постепенно расти, а ее сателлитов — падать. Если же крупные галактики растут преимущественно за счет поглощения газа из окружающего пространства, то эта пропорция будет оставаться примерно одинаковой для всех эпох жизни Вселенной. В данном случае периодические столкновения и слияния гигантов и карликов будут просто перераспределять массу внутри группы галактик.

Как показали семь лет наблюдений в рамках GAMA-II, соотношение масс галактик-гигантов и их спутников действительно меняется с течением времени. По мнению Роботхэма и его коллег, это является однозначным доказательством в пользу того, что большие галактики действительно растут посредством «каннибализма». Что интересно, в недавнем прошлом крупные «звездные мегаполисы» все же были способны поглощать нейтральный газ и превращать его в новые светила. Примерно 670 миллионов лет назад они практически полностью лишились этой способности и сегодня рост таких галактик возможен только через поглощение спутников.

«Пока среди ученых нет консенсуса о причинах этого феномена. Самое популярное на сегодня объяснение остановки звездообразования в крупных галактиках — их активное ядро, фигурально выражаясь, "кипятит" нейтральный газ, который туда попадает, что мешает ему охладиться до тех температур, при которых возможно формирование новых звезд», — продолжает Роботхэм.

В итоге взаимное притяжение между галактиками в отдельных скоплениях и группах приведет к их слиянию в супергигантские галактики и дальнейшему объединению этих гигантов. «Если вы будете ждать очень, очень, очень долго, то это действительно произойдет. И под "долго" я имею в виду, что вам придется прожить временной отрезок, в несколько раз превышающий текущий возраст Вселенной», — заключает ученый.

ТЕГИ

поддержать проект

Для поднятия хорошего настроения, вы можете угостить наших редакторов чашечкой кофе

Маленькая чашка кофе