Фабрики по производству звёзд кардинально изменяют облик галактик
Пристегните ремни. Прямо сейчас мы несёмся в пространстве со скоростью 400 километров в секунду. Всё потому, что диск нашей галактики вращается вокруг своей оси. Мы фактически живём внутри колеса. Кстати, это не единственное движение, в котором участвует Солнце, – о его сложном галактическом танце мы уже рассказывали.
Форму диска имеют примерно две трети известных галактик (если не говорить о карликовых). Правда, он обычно окружен сферическим облаком звёзд и тёмной материи, но основная часть звёзд и газа сосредоточена именно в диске.
Дисковые галактики различаются между собой по строению. Часто они имеют спиральные рукава из звёзд и межзвёздного газа (таков наш собственный звёздный дом и, например, Туманность Андромеды). Такие галактики называются спиральными. Иногда такой красивый узор отсутствует: либо потому что в галактике мало газа (линзовидные галактики), либо потому что ей не хватает звёзд (неправильные галактики).
Реже чем дисковые встречаются системы, в которых звёзды движутся хаотично, в любых направлениях, как молекулы в воздушном шарике. Такие галактики имеют форму шара или эллипса (их так и называют эллиптическими). Межзвёздного газа в них почти нет.
Может ли спиральная галактика стать линзовидной или эллиптической? Если да, то как? Вопрос серьёзный, всё-таки система из сотен миллиардов звёзд – не пластилин, чтобы деформироваться от каждого чиха.
Астрономы обсуждают разные сценарии. Чаще всего говорят о столкновениях галактик. В этом грандиозном катаклизме "участницы ДТП" имеют шансы потерять весь свой газ – частично он станет новыми звёздами, частично упадёт на центральную чёрную дыру, а большей частью будет выметен вон в межгалактическое пространство. Кстати, даже если этого не произойдёт, образование новых звёзд всё равно может прекратиться.
У сценария со столкновениями есть несомненный плюс: астрономы видят такие события воочию и могут описать. Ещё в середине XX века В. А. Воронцов-Вельяминов опубликовал атлас из трёх с половиной сотен взаимодействующих галактик.
Недавнее исследование, похоже, предоставило первые прямые доказательства того, что превращение может происходить и другим путём.
Команда астрономов под руководством Кэн-ити Тадаки (Ken-ichi Tadaki) из Национальной астрономической обсерватории Японии (NAOJ) исследовала несколько чрезвычайно далёких галактик. Свет от них путешествовал до Земли 11 миллиардов лет, так что учёные увидели их такими, какими они были в пору юности мира, всего через три миллиарда лет после Большого взрыва. Тем не менее на момент испускания света это были вполне сформировавшиеся дисковые галактики.
Для начала астрономы использовали восьмиметровый телескоп Subaru на Гавайях, чтобы выбрать 25 галактик подходящего возраста. Потом на них нацелили "Хаббл" и радиотелескоп ALMA в Чили. Пока радиотелескоп принимал излучение прохладных облаков пыли и газа, в которых 11 миллиардов лет назад готовились родиться новые звёзды, старик "Хаббл" изучал свечение "готового продукта". Объединив эти два типа данных, учёные сумели понять картину звездообразования в далёких галактиках.
Оказалось, что из огромных масс газа и пыли, сосредоточенных в галактическом диске, образуется невероятное количество звёзд. Процесс этот идёт столь интенсивно, что, по мнению команды Тадаки, эти галактики израсходуют весь свой газ и станут эллиптическими или линзовидными. Точнее, уже стали, но известие об этом дойдёт до нашей планеты только через миллиарды лет.
Чтобы убедиться, что "поднадзорные" галактики всё-таки не сталкиваются с кем-нибудь из соседей, астрономы использовали VLT – самый большой оптический телескоп в мире. Наблюдения подтвердили, что никаких признаков столкновения нет. То есть галактический газ участвует в шоу "стань звездой" совершенно самостоятельно.
Если он действительно полностью уйдёт на звездообразование, как получается по расчётам Тадаки, то это и будет акт волшебства – превращение обычной дисковой галактики с большим количеством газа в эллиптическую или, по крайней мере, линзовидную. Жаль, что мы не сможем наблюдать финал процесса и увидеть правоту японских астрономов воочию. Человек слишком недолговечен для Вселенной, в которой оказался.
Научная статья с результатами наблюдений и выводами учёных опубликована в журнале The Astrophysical Journal Letters.