Открыты две сверхсветовые галактики, в столкновении которых рождается невиданное количество звёзд

Пара галактик, недавно обнаруженная астрономами, демонстрирует уникальное сочетание свойств. Во-первых, эти галактики удаляются от Земли со скоростью, превышающей скорость света. Во-вторых, в них с огромной интенсивностью образуются новые звёзды. Возможно, это самое интенсивное звездообразование, когда-либо наблюдавшееся человечеством. Наконец, эти галактики сталкиваются.

Объект, получивший обозначение ADFS-27, был обнаружен ещё инфракрасным телескопом Herschel. Затем открытие подтвердилось в наблюдениях инструмента APEX.

В статье, опубликованной 13 ноября в издании Astrophysical Journal, команда астрономов во главе с Домиником Ричерсом (Dominik Riechers) из Корнеллского университета представила результаты наблюдения этого объекта с помощью массива радиотелескопов ALMA.

Об этом замечательном инструменте мы уже рассказывали. Его чувствительность и разрешающая способность позволили определить, что представляет собой тусклое пятнышко, известное как ADFS-27.

Оказалось, что это пара сливающихся галактик. Сейчас (под этим, конечно, понимается "на момент испускания принятых радиоволн") расстояние между ними составляет 30 тысяч световых лет. Эти звёздные системы движутся друг относительно друга со скоростью в сотни километров в секунду. Но это движение постепенно замедляется. В будущем они, вероятно, превратятся в одну эллиптическую галактику, которая станет центром всего окрестного скопления. Этот процесс, по оценкам астрономов, должен занять несколько сотен миллионов лет.

Кроме того, в этих звёздных системах оказалось очень много межзвёздного газа: примерно в 50 раз больше, чем в нашей галактике. И из этого вещества ускоренными темпами образуются звёзды. Скорость их образования примерно в тысячу раз превышает характерную для Млечного Пути.

Наконец, красное смещение этой пары галактик равно 5,655. Это значит, что они сверхсветовые. Две сливающиеся галактики, обе со вспышкой звездообразования, и при этом сверхсветовые – вот какое диво предстало взорам астрономов. Но поясним по порядку использованные термины.

Галактика называется сверхсветовой, если скорость, которая придаётся ей расширением Вселенной (как говорят астрономы, скорость убегания), превышает скорость света.

Это может показаться очень странным. Ведь многие слышали, что перемещаться быстрее света невозможно. И потом, если галактика удаляется от нас со скоростью, превышающей скорость света, как же мы можем видеть её свет? Казалось бы, он просто не должен до нас дойти.

Дело в том, что в вопросах расширения Вселенной слова "время" и "расстояние" теряют привычный смысл. Например, космологи различают собственное и сопутствующее расстояние. Времён у них тоже больше одного. Да и что называть скоростью, тоже нужно разобраться. Ведь разбегание галактик не является движением в том смысле, который известен нам из школьной физики. И даже специальная теории относительности, которая и запрещает сверхсветовое движение, применима лишь в ситуациях, когда расширением Вселенной можно пренебречь.

Пояснить "на пальцах", в чём здесь суть, очень трудно. Несмотря на все старания популяризаторов и научных журналистов, есть вещи, которые нельзя коротко объяснить простыми словами. По той элементарной причине, что эти вещи очень не просты. В качестве сколько-нибудь элементарного ликбеза можно порекомендовать текст известного астрофизика Сергея Попова "Сверхсветовое разбегание галактик и горизонты Вселенной: путаница в тонкостях", хотя и в нём кое-что будет непонятно неподготовленному читателю.

Человеку, который не готов кропотливо разбираться в вопросе, можно предложить только поверить специалистам на слово. Сверхсветовое разбегание есть, астрономы такие галактики наблюдают, законам физики, в том числе открытым Эйнштейном, это не противоречит.

Оба компонента ADFS-27 относятся также к галактикам со вспышкой звездообразования. Что это такое, объяснить гораздо проще. Это галактики, в которых скорость образования звёзд в десятки или даже сотни раз превышает обычную. Считается, что такая вспышка "творческой активности" продолжается десятки миллионов лет. Время жизни галактик измеряется миллиардами лет, так что для них это именно вспышка – краткий, но яркий эпизод в биографии. Да и образуются эти звёзды не во всей галактике, а обычно лишь в небольшой области диаметром несколько тысяч световых лет.

Как возникают такие вспышки? Самая популярная гипотеза – это как раз столкновение галактик.

Представим себе межзвёздный газ, равномерно распределённый по пространству. На частицу газа со всех сторон действует одинаковая сила притяжения, поэтому она остаётся на месте. Но это равновесие неустойчиво.

Допустим, какая-то внешняя сила чуть-чуть уплотнила газ, сжала его в комок. В этой точке пространства собралось больше массы, чем в других. Тогда для ближайших частиц вещества притяжение этого комка будет сильнее, чем тяготение остальных масс газа. Окружающая материя будет падать на комок, он начнёт расти, пока не соберёт всё вещество, расположенное достаточно близко. Примерно так и образуется звезда.

Столкновение галактик порождает мощные ударные волны в межзвёздном газе. Они уплотняют вещество, а дальше всё идёт по описанному сценарию. Первыми образуются очень массивные звёзды. Они быстро (по астрономическим меркам) сгорают, погибая во вспышках сверхновых. Ударные волны от этих космических катаклизмов снова уплотняют вещество, и так далее. Получается цепная реакция, водопад образовавшихся звёзд.

Запасы межзвёздного вещества постепенно исчерпываются. Частично оно концентрируется в остатках отгоревших светил (белых карликах, нейтронных звёздах, чёрных дырах), частично рассеивается по космическим просторам звёздным ветром и взрывами сверхновых. Так и прекращается этот галактический фейерверк.

Такова самая популярная гипотеза, объясняющая вспышки звездообразования. Верна ли она? Возможно, на этот вопрос поможет ответить ADFS-27.

Ещё раз перечислим замечательные свойства этого объекта. Эта пара галактик очень далёкая, сверхсветовая. То есть она образовалась в очень молодой Вселенной. Кроме того, каждый компонент пары – галактика со вспышкой звездообразования. Причём эта вспышка, возможно, вообще самая мощная из когда-либо наблюдавшихся человечеством. Открыт и в самом деле замечательный объект.

К слову, "Вести.Наука" писали и о других замечательных открытиях. Например, самых древних галактиках в видимой Вселенной и недавно открытой индийскими астрономами радиогалактике, которая необычно велика даже для своего класса гигантских.