Могут ли столкнуться Галактики?

• Галактики

Наблюдение за столкновениями галактик

С запуском космического телескопа имени Хаббла в 1990 году астрономы получили возможность наблюдать столкновения далёких галактик. Подобные события происходят повсеместно: любые две галактики могут сблизиться достаточно плотно, чтобы начать взаимодействовать. При этом возможны разные сценарии: от лёгкого соприкосновения до мощного лобового удара, способного полностью изменить форму обеих систем.

Во время таких столкновений выделяются огромные количества энергии, перемещаются массы вещества, сравнимые с массой миллиардов звёзд. Эти процессы играют важную роль в эволюции Вселенной.

Почему галактики сталкиваются?

Казалось бы, по законам расширения Вселенной все галактики должны удаляться друг от друга. Однако это верно только для крупномасштабной структуры Вселенной. На местном уровне всё иначе: галактики образуют иерархическую структуру — отдельные объекты объединяются в группы, те — в скопления, а скопления — в ещё более крупные образования — сверхскопления галактик.

Галактики внутри одного скопления связаны между собой силами гравитации, которая компенсирует эффект расширения пространства. Расстояния между ними относительно малы — порядка нескольких сотен тысяч световых лет. Поэтому они могут как сближаться, так и сталкиваться, несмотря на общее расширение Вселенной.

Что происходит при столкновении двух галактик?

Столкновение галактик кардинально отличается от столкновения твёрдых тел, например, как астероид и Земля. Галактика — это не сплошная масса, а система из миллиардов звёзд, разделённых огромными промежутками. По этой причине непосредственные столкновения звёзд крайне редки — расстояние между ними в сотни миллионов раз больше их размеров.

Однако межзвёздный газ и пыль, содержащиеся в галактиках, сталкиваются напрямую. Это вызывает:

• сильное сжатие и нагревание газа;
• активное образование новых звёзд (звездообразование);
• выбросы энергии, иногда превышающие светимость целых галактик.

Новые звёзды возникают десятками и сотнями тысяч. Они молодые, горячие, голубые — подобно тем, что можно увидеть в звёздном скоплении Плеяды в созвездии Тельца.

Разные виды столкновений

Из-за различий в форме, скорости и направлении движения галактики сталкиваются по-разному:

• Пролёт рядом: галактики лишь частично взаимодействуют, вызывая приливные хвосты и деформацию.
• Частичное соприкосновение: части галактик пересекаются, начинается активное звездообразование.
• Лобовое столкновение: полное слияние или глубокое взаимодействие, часто приводящее к кардинальной перестройке структуры обеих галактик.

Результат зависит также от скорости сближения:

• 200 км/с — галактики медленно сливаются, как две капли воды.
• 600 км/с — прохождение одной галактики сквозь другую, подобно «призракам».
• 1000 км/с — мощный удар, который может разорвать галактики на осколки.

Примеры известных столкновений

«Антенные» галактики (NGC 4038 и NGC 4039)

Это одна из самых известных пар сталкивающихся галактик, находящихся в созвездии Ворона, на расстоянии около 63 миллионов световых лет от Земли. Их название связано с длинными «антеннами» — протяжёнными полосами газа и звёзд, выброшенными в пространство при столкновении.

Исследования показали, что в этих галактиках образовалось более тысячи молодых шаровых звёздных скоплений, каждое из которых содержит до миллиона звёзд. Возраст большинства из них — около 100 миллионов лет.

Столкновение в NGC 6338

На расстоянии 380 миллионов световых лет от нас происходит одно из самых мощных столкновений между двумя группами галактик — объектом NGC 6338. Наблюдения с помощью рентгеновской обсерватории Chandra, телескопа XMM-Newton и радиотелескопа GMRT позволили установить, что эти группы движутся навстречу друг другу со скоростью 4 миллиона миль в час.

Температура газа в зоне столкновения достигает 20 миллионов градусов Цельсия — это в несколько тысяч раз выше температуры поверхности Солнца. Ударные волны, возникающие при столкновении, нагревают межгалактический газ, предотвращая его охлаждение и формирование новых звёзд.

Изменение формы галактик при столкновении

Под действием гравитационных сил и приливных эффектов, галактики деформируются: вытягиваются, искривляются, теряют свою исходную форму. Иногда эти изменения происходят даже при простом пролёте рядом, без прямого контакта.

Форма будущей галактики после слияния зависит от:

• исходной формы галактик (спиральная, эллиптическая и др.);
• скорости столкновения;
• угла сближения.

Столкновение Млечного Пути и Андромеды

По современным данным, через примерно 4,5 миллиарда лет произойдёт столкновение нашей галактики — Млечного Пути — с галактикой Андромеды (М31). Это событие будет результатом длительного гравитационного взаимодействия.

Долгое время учёные были не уверены в том, действительно ли столкновение состоится. Дело в том, что было сложно точно определить боковую составляющую скорости Андромеды. Но новые данные наблюдений показали, что наша галактика и Андромеда движутся навстречу друг другу, хотя и не лоб в лоб, а с некоторым смещением.

В результате столкновения:

• будут уничтожены или выброшены некоторые звёзды;
• черные дыры могут поглотить часть материи;
• исчезнут спиральные структуры обеих галактик;
• образуется новая гигантская эллиптическая галактика, которую уже сейчас называют Милландромеда или Милкомеда.

При этом отдельные звёзды, такие как Солнце, вряд ли столкнутся напрямую — расстояния между ними слишком велики. Однако орбиты многих звёзд изменятся, и внешний вид ночного неба на Земле (если она сохранится) значительно преобразится.

Частота столкновений галактик

Сейчас примерно 1–2% всех галактик находятся в состоянии столкновения или слияния. В ранней Вселенной такие события происходили намного чаще: галактики располагались ближе друг к другу, и столкновения были обычным явлением.