100 великих загадок астрономии - Александр Викторович Волков

В созвездии Ворона, расположенном в 63 миллионах световых лет от нас (его также можно увидеть в Южном полушарии), находятся галактики Антенны. Это – пара галактик NGC 4038 и NGC 4039, почти слившихся друг с другом. Свое название они получили из-за длинных языков газа, вытянувшихся словно усики («антенны») насекомых. Эти галактики встретились друг с другом около 900 миллионов лет назад. Их усики возникли около 300 миллионов лет назад. Пройдет еще 400 миллионов лет, и у этих двух слившихся галактик возникнет общее стабильное ядро.

Когда две галактики сближаются, их отдельные части, повинуясь гравитации, выпячиваются далеко в космическое пространство, подчас напоминая лапы какого-то многоногого животного. Столкнувшиеся галактики словно ползут по космосу, осторожно перебирая своими длинными, тонкими ногами. Их судьба зависит не только от их геометрии, но и от скорости, с которой они сходятся. При двухстах километрах в секунду они сливаются друг с другом. Если их относительная скорость достигает 600 километров в секунду, то галактики после своего рандеву отскакивают назад, как мяч, налетевший на стену. Когда скорость превышает 1000 километров в секунду, удар оказывается таким мощным, что во все стороны, словно брызги, летят обломки галактик. Постепенно галактики теряют свое прежнее обличье, активно обмениваясь друг с другом и межзвездными облаками, и звездами. В большинстве случаев одна галактика несколько раз проникает внутрь другой, прежде чем они окончательно соединятся. Их слияние продолжается от нескольких сотен миллионов до полутора миллиардов лет.

В 2005 году американский астроном Питер ван Доккум, проанализировав структуру 126 галактик, ближайших к Млечному Пути, убедился, что они сталкивались намного чаще, чем считалось ранее. Этот анализ подтвердил, что большинство галактик образовалось путем слияния других, мелких галактик. Вот почему за короткое время могли возникнуть такие массивные «звездные острова» – они разрастались, как снежный ком, пущенный с горы, поглощая все, что встречалось им на пути.

Наблюдения за отдаленными уголками космоса, отстоящими от нас на многие миллиарды световых лет, показали, что там преобладают спиральные галактики. В ближних же областях в основном видны эллиптические галактики, причем в каждой третьей из них центральные звезды вращаются в иную сторону, нежели периферийные. Причиной тому – столкновение или хотя бы соприкосновение с другой галактикой. Компьютерная модель свидетельствует, что спиральная галактика может превратиться в эллиптическую даже в том случае, когда другая галактика лишь промчится рядом с ней. Мощные приливные силы все равно вылепят из этого скопления звезд нечто новое.

Многие из эллиптических галактик отличаются очень крупными размерами. Видимо, за свою жизнь они поглотили немало других звездных систем. Процесс этот астрономы в шутку называют «галактическим каннибализмом». Уже на ранней стадии мироздания он определял дальнейшую эволюцию галактик. Да и сейчас внутри этих звездных систем сплошь и рядом встречаются два, а то и более ядер. Это лишний раз подчеркивает прожорливость галактик.

В мире галактик, как в мире «звездных войн», один удар следует за другим, одна империя гибнет за другой. Чем более астрономы наблюдают за далью звездного неба, тем более неизбежным событием кажутся столкновения галактик – как машин в непогоду.

Что произойдет при столкновении нашей Галактики с Туманностью Андромеды?

Итак, почти все галактики рано или поздно столкнутся со своими соседями. Эта участь ожидает и наш Млечный Путь. В его сторону несется туманность Андромеды. Их столкновение неизбежно – как удар двух поездов, спешащих навстречу по одной и той же одноколейке.

Туманность Андромеды – это спиральная галактика, самый отдаленный объект на небосводе, который можно увидеть невооруженным глазом. Диаметр ее гало достигает около миллиона световых лет, а диаметр видимого диска – примерно 140 тысяч световых лет. Масса этой галактики, по разным оценкам, составляет от 1,2 до 3,7 триллиона солнечных масс, а звезд здесь – около триллиона, что в несколько раз больше, чем в Млечном Пути. Вместе с ним, а еще и галактикой в созвездии Треугольника, туманность Андромеды составляет тройку самых массивных членов так называемой Местной группы галактик, связанных воедино силами гравитационного притяжения.

Эта туманность вызывает особый интерес астрономов не только потому, что это ближайшая к нам крупная галактика, но и потому, что она поразительно похожа на Млечный Путь. Мы не можем увидеть свою родную Галактику со стороны – с тем большим интересом изучаем туманность Андромеды. Там обнаруживаются те же объекты, что и в нашей Галактике. Они видны астрономам как на ладони: темные пылевые полосы, обширные участки, где продолжают рождаться звезды, а также многочисленные шаровые скопления (их здесь – от 400 до 500).

Туманность Андромеды

Долгое время представляла загадку центральная область соседней галактики. Астрономы полагали, что там находятся сразу две сверхмассивные черные дыры, окруженные несколькими миллионами звезд. Считалось, что это – результат давнего столкновения туманности Андромеды с какой-то другой галактикой. Однако наблюдения, проведенные телескопом «Хаббл», показали, что там находится все-таки лишь одна громадная черная дыра, которую окружают два кольца звезд. Одно состоит из молодых голубых звезд, а другое – из более старых, красных звезд. Масса этой черной дыры примерно в 30 миллионов раз больше массы Солнца, и соответственно она почти в 7 раз больше черной дыры, расположенной в центре нашей Галактики.

Сейчас туманность Андромеды и Млечный Путь разделяют 2,5 миллиона световых лет. Но под действием темного вещества, незримо наполняющего их, обе галактики неуклонно разворачиваются и направляются друг к другу. Они движутся навстречу со скоростью 120 километров в секунду. Не пройдет и двух миллиардов лет, как они неминуемо столкнутся.

Астрономы уже десятилетия назад выяснили, какая судьба уготована нашей Галактике. Неизвестно было, что произойдет с Солнечной системой во время этой грандиозной катастрофы. Лишь несколько лет назад исследователи из Смитсоновского центра астрофизики при Гарвардском университете смоделировали все обстоятельства этой коллизии на компьютере.

После первого удара рухнут незримые скрепы, удерживавшие звезды на их привычных орбитах. При этой сшибке громадных звездных систем во все стороны разлетится множество осколков – звезд и огромных потоков межзвездного газа. Под действием мощных гравитационных сил они будут выброшены в космическую даль. Словно струи брызнувшей крови, они разлетятся во все стороны от столкнувшихся галактик. Мы видим нечто подобное на фотоснимках отдаленных уголков космоса, присылаемых телескопом «Хаббл». Всюду – от нашей звездной родины до космического горизонта – одни и те же коллизии звездных систем.

Впрочем, на Земле вряд ли найдутся свидетели этого красочного зрелища. Задолго до того жизнь на нашей планете станет невозможна – та превратится в пекло, даже все океаны выкипят и испарятся. У людей, если наша цивилизация уцелеет, останется единственная возможность спастись: задолго до «часа кипения» переселиться в другую планетную систему, хотя для этого, может быть, придется отвоевывать себе «новое место под солнцем».

Само же Солнце, которое к тому времени еще не превратится в белого карлика, и все ведомые им планеты будут выброшены на окраину новой громадной галактики. Как иронично заметил один из авторов модели, Томас Кокс, «пока мы живем в предместье Млечного Пути, но, вероятно, после этой космической катастрофы переселимся куда-нибудь подальше; можно сказать, что перед пенсией нас вышлют в сельскую глушь». Наша планетная система и сейчас пребывает вдалеке от центра Галактики, но после этой «аварии» она окажется на расстоянии примерно 100 тысяч световых лет от центра новой галактики – в четыре раза дальше, чем сейчас от центра Млечного Пути. Изменится и траектория ее движения. Если сейчас Солнечная система обращается вокруг галактического центра по круговой орбите, то после этой коллизии будет перемещаться по очень вытянутой орбите. Кстати, с некоторой долей вероятности – 1: 37 – наша планетная система вполне может «перебраться за линию фронта» и примкнуть к туманности Андромеды.

Тем временем, словно пара вальсирующих, обе галактики будут кружить, все теснее сближаясь друг с другом, пока в конце концов не образуют единое целое. Примерно через 5 миллиардов лет сформируется новая звездная система – эллиптическая галактика Млечномеда, которая объединит обоих участников коллизии. Они сольются, словно две громадные клетки. По расчетам астрономов, должны соединиться и их черные дыры – эти незримые ядра галактик. Огромные количества газа, содержащиеся в обеих галактиках, устремятся в эту внезапно увеличившуюся черную дыру. Космический «зародыш» вновь начнет расти.