Как образовались галактики?

Королевское Астрономическое Сообщество

12 января 2009 года

КАК ОБРАЗОВАЛИСЬ ГАЛАКТИКИ - АСТРОНОМЫ ОБЪЯСНЯЮТ "КАМЕРТОН ХАББЛА"

Впервые получено объяснение того разнообразия галактик, которое мы наблюдаем во Вселенной. Ученые д-р Эндрю Бенсон (Dr Andrew Benson) из Калтеха и д-р Ник Деверо (Dr Nick Devereux) из Университета Аризоны Эмбри-Риддл проследили эволюцию галактик в течение более чем 13 млрд лет жизни Вселенной до настоящего дня. Эти результаты опубликованы в ежемесячных записках Королевского Астрономического Общества.

Галактики - собрания звезд, планет, газа и пыли, составляют большинство видимых объектов Вселенной. Наименьшие из них содержат несколько миллионов, а наибольшие - триллионы (миллионы миллионов) звезд.

Американский астроном Эдвин Хаббл в 30х годах XX века разработал таксономию галактик, которую потом стали называть "последовательность Хаббла" (прим. перев. - а по-моему, "камертон Хаббла" лучше). Существуют всего три основные формы - спиральные, где материал закручивается в спиральные рукава, лежащие в одной плоскости с относительно небольшим ядром, пересеченные спирали, где рукава прикрепляются к перемычке, проходящей через центр ядра, и эллиптические, где звезды распределены равномерно по всему объему, не образуя рукавов или диска. Для сравнения, галактика, в которой мы живем, Млечный Путь, содержит от двухсот до четырехсот миллиардов звезд и классифицируется как пересеченная спираль.

Объяснение последовательности Хаббла - сложная проблема. Совершенно понятно, что различные типы галактик эволюционировали по-разному, но как именно - никто объяснить не мог.

Бенсон и Деверо обработали данные от инфракрасного обследования всего неба на волне 2 микрона (2MASS) с помощью своей сложной компьютерной модели GALFORM, чтобы восстановить теорию эволюции Вселенной на промежутке более чем 13 млрд лет. К их удивлению, вычисления показали не только различные формы галактики но и их относительные числа.

“Мы были совершенно шокированы тем, что наша модель предсказала количество и распределение галактик по типам”, говорит Деверо. “Это действительно увеличило мою уверенность в модели”, добавляет Бенсон.

Модель астрономов базируется на модели Вселенной под названием "Холодной Темной Материи Лямбда’. Здесь Лямбда - загадочный компонент "темная энергия", который, как считается сейчас, составляет около 72% всего космоса, а 23% - холодная темная материя. Всего 4% Вселенной состоит из видимой "барионной" материи, содержащейся в звездах и планетах.

Считается, что галактики могут быть внедрены в очень большие гало из темной материи, и, как утверждают, Бенсон и Деверо, что это очень важно для их эволюции. Модель предполагает, что конечный результат определяет число слияний этих гало - эллиптические галактики получаются при многочисленных слияниях, а галактики с диском могли вообще не подвергаться слияниям. Пересеченная спираль нашего Млечного Пути может означать, что у него была сложная эволюция, с несколькими поглощениями малых галактик, из которых по крайней мере одно привели к появлению центральной перемычки.

“Новые результаты устанавливают четкое направление для следующих исследований. Теперь наша цель - сравнение предсказаний модели со снимками наиболее удаленных галактик, полученных Хабблом и новым телескопом Джеймса Уэбба (JWST)”, говорит Деверо.

Комментарий доктора Майкла: ну что, вот вам и динамика развития и эволюции галактик - они рождаются из бесформенных облаков материи, где гравитация центра - ядра постепенно сбивает вещество в красивые рукава (де-факто, кстати, мы здесь видим пресловутые гравитационные волны). Затем спиральная галактика начинает поглощать своих мелких соседей, разрывая их на части - такие остатки мы наблюдаем в окрестностях Млечного Пути в виде, например, Большого и Малого Магеллановых Облаков. Если "повезет", то одна или несколько галактик-карликов будут втянуты в ядро большой, образовав перемычку (помните: остатки поглощенной Млечным Путем галактики в Большом Псе). Вот, и наша Галактика сейчас находится именно на этом этапе. Но это еще не все. Через 3 млрд лет мы сойдемся в смертельной схватке с Туманностью Андромеды. Может быть после этого столкновения, может еще позже образуется эллиптическая большая галактика (помните серию Хабблкаста про Галактику-Монстра NGC1132?). И финальный шаг - эта галактика выровняет свою форму почти в идеальную сферу. Все. Конец эволюции. Если рядом не будет больше никого, кого можно было бы поглотить, галактика продолжит свое существование в виде туманного шара.

Что и требовалось доказать.